工業(yè)控制、健身裝備、計量儀表、便攜醫(yī)療、移動支付……隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、AI的全面落地,新的應(yīng)用不斷破圈,對MCU產(chǎn)品的要求也越來越高:更高性能、更高集成度,更高安全性,以及更低功耗。
在工業(yè)控制應(yīng)用中,一個控制器所支持的功能正在逐漸增強,處理器的性能需求在同比提升的同時,也要求處理器具有更高的集成度,而隨著聯(lián)網(wǎng)需求的增多,對安全性能的要求也在進(jìn)一步增加。STM32U5系列在滿足這些需求的同時,也給了工程師實現(xiàn)更多創(chuàng)新的空間。
STM32U5的高性能不但體現(xiàn)在高主頻、新內(nèi)核,還體現(xiàn)在cache的增強和硬件數(shù)學(xué)運算加速器等的集成。這樣的性能能夠很好支持控制算法的實施,還能滿足一些AI算法的本地實施,例如電機(jī)震動故障監(jiān)測、物品形狀顏色識別等。STM32U5具有很好的外設(shè)集成度。14位、12位的ADC配置,DAC,運放,比較器等豐富的模擬外設(shè),配合2個高級電機(jī)控制定時器和多個通用定時器很好的滿足工業(yè)控制中對電機(jī)控制部分的需求。在工業(yè)總線接口方面,內(nèi)置了FD-CAN外設(shè),也可以很方便進(jìn)行外擴(kuò),例如通過FSMC外擴(kuò)FPGA而實現(xiàn)更復(fù)雜的總線等。豐富的串行通信外設(shè)接口也方便進(jìn)行傳感器采集、工業(yè)組態(tài)顯示屏等的擴(kuò)展。內(nèi)置2MB 雙Bank Flash,768KB RAM這樣豐富的資源,對應(yīng)用開發(fā)非常友善,也方便了升級功能的考量。100K次可擦寫的512KB Data Flash及方便外擴(kuò)存儲的O-SPI接口等也為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時存儲記錄提供了實現(xiàn)方案。STM32U5的強安全性基因則為工業(yè)控制產(chǎn)品聯(lián)網(wǎng)提供了更好的保障。Cortex-M33內(nèi)核的TrustZone機(jī)制及豐富的AES、PKA、OTFDEC等加密算法硬件加速器為工業(yè)控制器產(chǎn)品固件燒錄、安全升級、聯(lián)網(wǎng)通信等提供全方位安全方案支持。STM32豐富的生態(tài)系統(tǒng)也為工業(yè)應(yīng)用提供更便利的支持,例如STM32 MC SDK,STM32 Cube.AI等。針對工業(yè)應(yīng)用,STM32U5生態(tài)也提供了針對IEC60730的ClassB及IE61508的SIL認(rèn)證功能安全設(shè)計包。在醫(yī)療健康應(yīng)用中,對MCU的要求與工業(yè)控制系統(tǒng)也有相似之處,同樣需求MCU高性能,高集成度,具有更好的安全性,而對MCU的低功耗特性也提出了更高的要求。
得益于STM32U5對模擬外設(shè)的高度集成,醫(yī)療健康設(shè)備設(shè)計中能方便的采集各類傳感器數(shù)據(jù),本地存儲或聯(lián)網(wǎng)上傳這些數(shù)據(jù)。低功耗后臺自主模式LPBAM更是能在不喚醒MCU內(nèi)核的情況下對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和搬運,與傳統(tǒng)模式相比能使MCU內(nèi)核的喚醒次數(shù)減少數(shù)倍,而很大程度節(jié)省功耗。
得益于STM32U5的高性能,醫(yī)療健康設(shè)備設(shè)計中可以處理大量的傳感器數(shù)據(jù)而將病理診斷算法本地化實現(xiàn),也可融入AI的一些算法處理。STM32U5也內(nèi)置有圖像顯示硬件加速器,結(jié)合圖形化生態(tài)TouchGFX則可以得到流暢絢麗的顯示效果。工業(yè)計量儀表應(yīng)用中對MCU的需求與健康醫(yī)療設(shè)備類似,STM32U5也極為合適。
STM32U5 讓工業(yè)應(yīng)用破圈STM32U5是STM32高性能低功耗系列的旗艦產(chǎn)品,它可以延續(xù)STM32F2/F4/F7的應(yīng)用范圍,同時又有更低的能耗,而且具有更高的性價比。在工業(yè)控制系統(tǒng)中,U5可以承擔(dān)主控器、系統(tǒng)監(jiān)控以及圖形顯示等核心職能。STM32U5是基于40nm低功耗工藝的STM32產(chǎn)品系列,采用高效的Arm Cortex-M33內(nèi)核和配套更先進(jìn)的數(shù)字外設(shè)以及豐富的模擬外設(shè),同時在提升性能時保持低功耗。STM32U5還增加了適合新應(yīng)用的前沿技術(shù),例如基于硬件防護(hù)的高級安全特性,能滿足PSA和SESIP(物聯(lián)網(wǎng)平臺安全評估標(biāo)準(zhǔn))3級等級要求,助力進(jìn)一步提升設(shè)備安全性;同時還搭載了硬件圖形加速器,可以實現(xiàn)豐富美觀流暢的圖形界面,更好的提升用戶體驗。高性能,低功耗,豐富的數(shù)字外設(shè)和更高性能模擬接口,強大的安全特性,以及支持GUI 加速,讓STM32U5在工業(yè)控制、工業(yè)表計和醫(yī)療健康,個人穿戴設(shè)備等應(yīng)用領(lǐng)域取得良好的表現(xiàn),為泛工業(yè)系統(tǒng)創(chuàng)新賦能。
更高的能效比
高性能是U5的第一個關(guān)鍵詞。STM32U5內(nèi)搭Cortex-M33 內(nèi)核,相對Cortex-M4性能提高20%以上;主頻160MHz,使STM32U5系列能達(dá)到240DMIPS和651Coremark的性能評分,而同樣采用Cortex-M33內(nèi)核的上一代產(chǎn)品STM32L5主頻為110MHz。為了進(jìn)一步增強性能,STM32U5還集成了數(shù)學(xué)運算加速器(三角函數(shù)以及數(shù)字濾波加速器CORDIC和FMAC),實現(xiàn)數(shù)字信號處理功能加速同時減輕CPU負(fù)載,在電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用實例中,可以將控制環(huán)路速度提高12%。
U5還集成了用于優(yōu)化內(nèi)、外部存儲上指令與數(shù)據(jù)吞吐速度的Cache(8 kB指令Cache,4kB數(shù)據(jù)Cache)和Art加速器以及用于圖形處理加速的Chrom-Art,以實現(xiàn)更流暢更高顏值的圖形顯示界面。作為MCU來講,內(nèi)部存儲是另外一個重要性能指標(biāo)。STM32U5在存儲空間也得到了進(jìn)一步擴(kuò)大。STM32U5的Flash目前支持1MB至2MB。同時,F(xiàn)lash中包含512KB具有100K次擦寫保證,為用戶數(shù)據(jù)反復(fù)保存提高可靠性。而SRAM配備768KB,并且支持ECC,從而滿足關(guān)鍵安全應(yīng)用。同時,STM32U5還配備了存儲控制器接口FSMC,以及OctoSPI,從而支持更靈活的外部存儲擴(kuò)充。
多方位技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)超低功耗
超低功耗是STM32U5的第二個關(guān)鍵詞。U5通過多方位技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)出色的低功耗特性:
●引入LPBAM低功耗自主工作模式,可以讓直接存儲訪問(DMA)控制器和外圍設(shè)備在大多數(shù)設(shè)備休眠時保持正常工作,極大降低系統(tǒng)功耗
●采用40nm制造技術(shù),可節(jié)省動態(tài)工作模式和節(jié)能模式的功耗
●傳承了上一代MCU STM32L系列的超低功耗成功產(chǎn)品特性
●創(chuàng)新LPBAM低功耗自主工作模式,極大降低系統(tǒng)平均功耗
●更靈活的功耗模式,延長電池使用時間,增強用戶體驗
提供多種低功耗模式選擇,并支持快速喚醒,其低功耗性能在第三方平臺EEMBC獲得多項優(yōu)秀跑分
豐富的接口和外設(shè)
豐富的接口和外設(shè)是STM32U5的第三個關(guān)鍵詞。U5具有更高的集成度,集成各類數(shù)字模擬外設(shè)、先進(jìn)的硬件加速器、更大的存儲單元。STM32U5還提供了先進(jìn)的高速14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。
多功能數(shù)字濾波器(MDF)和音頻數(shù)字濾波器(ADF)取代了ST的Sigma-Delta調(diào)制數(shù)字濾波器(DFSDM)。現(xiàn)在,通過提高聲音活動檢測性能,這些功能讓用戶能夠?qū)I集成到基于低成本、低功耗微控制器的應(yīng)用場景。此外,通過在產(chǎn)品SRAM存儲器內(nèi)嵌入糾錯碼(ECC)存儲器,STM32U5 MCU還可以滿足功能安全關(guān)鍵應(yīng)用的要求
強大的信息安全特性
無論工業(yè)控制、個人醫(yī)療健康設(shè)備,還是工業(yè)表計應(yīng)用,都會有各種類型的數(shù)據(jù)交換,因此對安全性要求更高。STM32U5系列引入了創(chuàng)新安全技術(shù),以實現(xiàn)強大的信息安全特性:
●加密引擎(AES)和公鑰算法加速器(PKA)硬件單元具有抵御差分功率分析(DPA)和測信道攻擊的能力
●使用硬件唯一密鑰(HUK)保護(hù)數(shù)據(jù)存儲安全
●主動防篡改檢測
●內(nèi)部監(jiān)控技術(shù)可以在發(fā)生干擾攻擊時刪除機(jī)密數(shù)據(jù),有助于滿足PCI安全標(biāo)準(zhǔn)委員會(PCI SSC)對銷售終端設(shè)備(POS)的安全要求
STM32U5還集成了更多安全功能以保護(hù)客戶的設(shè)計,數(shù)據(jù)支持硬件隔離,加解密,安全認(rèn)證,保證產(chǎn)品長生命周期,存儲保護(hù),主動防攻擊系統(tǒng),信任根等,全方位守護(hù)用戶的系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)安全。STM32U5的高能效比已經(jīng)被用戶和市場充分驗證,目前已經(jīng)在各類泛工業(yè)應(yīng)用獲得用戶的肯定,被應(yīng)用到工業(yè)智能流量計、健康及健身類穿戴產(chǎn)品、醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備、POS支付終端等對于高性能、低功耗和安全性有高要求的場景中。