وبلاگ شرکت در مورد ST STM32L073VBT6 میکروکنترلر 32 بیتی 32 مگاهرتزی تک هسته‌ای Arm Cortex-M0+ با توان فوق‌العاده کم

ST STM32L073VBT6 میکروکنترلر 32 بیتی 32 مگاهرتزی تک هسته ای Arm Cortex-M0+ با توان فوق العاده کم

شرکت الکترونیک شنژن مینگجیادا، با مسئولیت محدود، به عنوان یک تامین کننده قطعات الکترونیکی حرفه ای، میکروکنترلر کم مصرف STM32L073VBT6 ST را به مشتریان ارائه می دهد. این MCU 32 بیتی، مبتنی بر هسته Arm® Cortex®-M0+، به دلیل راندمان انرژی برجسته و مجموعه ویژگی های غنی خود، در زمینه هایی مانند اینترنت اشیا (IoT)، دستگاه های پوشیدنی و کنترل صنعتی بسیار محبوب است.

بررسی اجمالی محصول و ویژگی های اصلی

STM32L073VBT6 یک میکروکنترلر با توان فوق العاده کم است که به سری STM32L0 تعلق دارد و به طور خاص برای برنامه های باتری دار و برداشت انرژی طراحی شده است. این MCU به دلیل عملکرد مصرف برق برجسته و پیکربندی عملکرد متعادل، جایگاه مهمی در زمینه سیستم های تعبیه شده ایجاد کرده است.

معماری مدیریت انرژی STM32L073VBT6 در یک پکیج 100 پین LQFP (14x14mm) بسته بندی شده و در محدوده دمایی درجه صنعتی -40 درجه سانتیگراد تا 85 درجه سانتیگراد کار می کند، با محدوده ولتاژ منبع تغذیه 1.8 ولت تا 3.6 ولت، که آن را برای کاربردهای مختلف محیطی سخت مناسب می کند. معماری هسته STM32L073VBT6 بر اساس پردازنده 32 بیتی Arm Cortex-M0+ است که با حداکثر فرکانس 32 مگاهرتز کار می کند و راندمان عملکرد 0.95 DMIPS/MHz را ارائه می دهد. این امر آن را قادر می سازد تا الزامات عملکردی اکثر برنامه های تعبیه شده را برآورده کند و در عین حال مصرف برق کم را حفظ کند.

STM32L073VBT6 دارای پیکربندی حافظه غنی است: شامل 128 کیلوبایت حافظه برنامه فلش (با محافظت از خواندن و نوشتن)، 20 کیلوبایت SRAM و 6 کیلوبایت حافظه داده EEPROM واقعی است که فضای ذخیره سازی کد و داده کافی را برای توسعه دهندگان فراهم می کند. این ترکیب حافظه به ویژه برای برنامه هایی که نیاز به ذخیره پارامترهای پیکربندی، داده های کاربر یا گزارش های رویداد دارند، مناسب است و امکان ذخیره سازی داده های غیر فرار را بدون نیاز به یک تراشه EEPROM خارجی فراهم می کند.

از نظر ادغام جانبی، STM32L073VBT6 برتری دارد: دارای یک ADC 16 کاناله 12 بیتی (با نرخ نمونه برداری تا 1 مگاسپس) و یک DAC 2 کاناله 12 بیتی است که پشتیبانی سخت افزاری را برای پردازش سیگنال های آنالوگ فراهم می کند. برای رابط های دیجیتال، از I²C، IrDA، LIN، SPI، UART/USART و USB 2.0 با سرعت کامل (بدون کریستال خارجی) پشتیبانی می کند که اکثر الزامات ارتباطی را پوشش می دهد. علاوه بر این، STM32L073VBT6 یک کنترلر LCD (پشتیبانی از حداکثر 8x40 بخش)، یک واحد محاسبه CRC سخت افزاری، یک مولد عدد تصادفی (RNG) و چندین کنترلر تایمر/PWM با هدف عمومی را ادغام می کند و امکانات کاربردی را بیشتر گسترش می دهد.

طراحی مصرف برق فوق العاده کم و بهینه سازی راندمان انرژی

برجسته ترین مزیت STM32L073VBT6 در عملکرد راندمان انرژی استثنایی آن نهفته است که همچنین فلسفه طراحی اصلی میکروکنترلرهای سری STM32L0 است. این دستگاه از فناوری فوق العاده کم مصرف اختصاصی STMicroelectronics استفاده می کند و به معیارهای مصرف برق پیشرو در صنعت دست می یابد.

از نظر مصرف برق در حالت عملیاتی، STM32L073VBT6 تنها 20 میکروآمپر/مگاهرتز (حالت اجرا، تمام لوازم جانبی غیرفعال) مصرف می کند، به این معنی که در عملیات با سرعت کامل 32 مگاهرتز، مصرف برق هسته تقریباً 640 میکروآمپر است. این راندمان بالا سیستم را قادر می سازد تا عملکرد بالایی را حفظ کند و در عین حال عمر باتری را به طور قابل توجهی افزایش دهد. هنگامی که CPU نیازی به کار با سرعت کامل ندارد، توسعه دهندگان می توانند مصرف برق را از طریق فناوری تنظیم ولتاژ پویا بیشتر کاهش دهند و فرکانس و ولتاژ عملیاتی را با توجه به الزامات پردازش واقعی به طور انعطاف پذیر تنظیم کنند.

از نظر حالت های کم مصرف، STM32L073VBT6 گزینه های متعددی را برای مطابقت با سناریوهای مختلف برنامه ارائه می دهد: در حالت توقف (حفظ محتویات RAM و رجیستر)، مصرف برق به 1.5 میکروآمپر می رسد. در حالت آماده به کار (فقط حفظ دامنه پشتیبان)، مصرف برق به 300 نانوآمپر کاهش می یابد. و در حالت خاموش (فقط از طریق پین NRST یا I/O قابل بیدار شدن)، مصرف برق به 30 نانوآمپر کاهش می یابد. این حالت های فوق العاده کم مصرف به ویژه برای برنامه هایی که نیاز به زمان آماده به کار طولانی و عملکرد متناوب دارند، مانند گره های حسگر بی سیم و دستگاه های نظارت بر محیط زیست، مناسب هستند.

معماری مدیریت انرژی STM32L073VBT6 بسیار انعطاف پذیر است: از محدوده ولتاژ گسترده 1.8 ولت تا 3.6 ولت پشتیبانی می کند و دارای یک آشکارساز ولتاژ قابل برنامه ریزی (PVD) و مدار BOR (ریست زیر ولتاژ) کم مصرف است که عملکرد پایدار سیستم را در شرایط مختلف قدرت تضمین می کند. این دستگاه همچنین یک پین منبع تغذیه مبدل A/D مستقل ارائه می دهد که لوازم جانبی آنالوگ را قادر می سازد تا در حالی که بخش دیجیتال در حالت کم مصرف است، به طور معمول به کار خود ادامه دهند و در نتیجه نظارت دقیق بر سیگنال های آنالوگ را به دست آورند.

مکانیسم بیدار شدن سریع یکی دیگر از نکات برجسته طراحی کم مصرف STM32L073VBT6 است: تنها 3.5 میکروثانیه طول می کشد تا از حالت توقف به حالت اجرا بیدار شود، که سیستم را قادر می سازد تا به سرعت به رویدادهای خارجی پاسخ دهد و بلافاصله به حالت کم مصرف بازگردد و مصرف انرژی را به حداقل برساند. این ویژگی به ویژه برای دستگاه های قابل حمل با باتری مهم است و زمان کارکرد دستگاه را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.

عملکرد جانبی و رابط غنی

میکروکنترلر STM32L073VBT6 ماژول های جانبی متنوعی را ادغام می کند و یک راه حل بسیار یکپارچه را در اختیار توسعه دهندگان قرار می دهد که تعداد اجزای خارجی را کاهش می دهد، پیچیدگی سیستم را کاهش می دهد و هزینه های BOM را کاهش می دهد.

از نظر رابط های ارتباطی، STM32L073VBT6 از چندین پروتکل استاندارد صنعتی پشتیبانی می کند، از جمله حداکثر سه USART (پشتیبانی از ISO7816، LIN، IrDA و کنترل مودم)، دو رابط SPI (16 مگابیت بر ثانیه)، دو رابط I2C (پشتیبانی از SMBus/PMBus) و یک کنترلر USB 2.0 OTG با سرعت کامل (بدون نیاز به نوسان ساز کریستالی خارجی). این رابط ها اکثر الزامات اتصال دستگاه را پوشش می دهند، خواه اتصال حسگرها، ماژول های بی سیم یا پیاده سازی ارتباط میزبان. قابل توجه است، رابط USB از طراحی بدون کریستال پشتیبانی می کند و در عین حال مصرف برق کم را حفظ می کند، که طراحی مدار را بیشتر ساده می کند و هزینه های سیستم را کاهش می دهد.

از نظر منابع تایمر، STM32L073VBT6 مجهز به چندین تایمر با هدف عمومی است: از جمله 1 تایمر کنترل پیشرفته 16 بیتی (برای کنترل موتور PWM)، 1 تایمر با هدف عمومی 16 بیتی و 2 تایمر پایه، و همچنین یک تایمر کم مصرف مستقل (LPTIM) و ساعت زمان واقعی (RTC). این تایمرها از عملکردهای مختلفی مانند ضبط ورودی، مقایسه خروجی و تولید PWM پشتیبانی می کنند و طیف گسترده ای از الزامات را از کنترل زمان بندی ساده تا برنامه های درایو موتور پیچیده برآورده می کنند. تایمر کم مصرف به کار خود در حالت خواب عمیق ادامه می دهد و امکان بیدار شدن سیستم یا حفظ یک مرجع زمانی اساسی را فراهم می کند.

لوازم جانبی آنالوگ یکی دیگر از نقاط قوت STM32L073VBT6 است: ADC 16 کاناله 12 بیتی آن از عملکرد oversampling سخت افزاری پشتیبانی می کند که می تواند وضوح موثر را به 16 بیت افزایش دهد، در حالی که همچنین دارای یک سنسور دما یکپارچه و کانال مرجع ولتاژ داخلی است. DAC 2 کاناله 12 بیتی می تواند سیگنال های آنالوگ دقیقی را برای برنامه هایی مانند پردازش صدا و کنترل حلقه بسته تولید کند. این لوازم جانبی آنالوگ، همراه با ویژگی های کم مصرف، دستگاه را به ویژه برای برنامه هایی مانند دستگاه های پزشکی قابل حمل و ابزارهای نظارت بر محیط زیست مناسب می کند.

از نظر ویژگی های امنیتی، STM32L073VBT6 چندین مکانیسم حفاظت سخت افزاری از جمله محافظت از خواندن/نوشتن فلش، بررسی برابری سخت افزاری RAM، یک واحد محاسبه CRC و یک شناسه منحصر به فرد دستگاه 96 بیتی ارائه می دهد. این ویژگی ها به محافظت از مالکیت معنوی، جلوگیری از دستکاری داده ها و افزایش قابلیت اطمینان سیستم کمک می کنند و آنها را برای برنامه هایی که نیاز به گواهینامه امنیتی یا طراحی مقاوم در برابر دستکاری دارند، بسیار مهم می کند.

طیف گسترده ای از برنامه ها

STM32L073VBT6، با مصرف برق فوق العاده کم، منابع جانبی غنی و عملکرد متعادل، در زمینه های متعددی کاربرد پیدا کرده است.

در حوزه اینترنت اشیا (IoT)، STM32L073VBT6 یک انتخاب ایده آل برای گره های حسگر و دستگاه های دروازه است. ویژگی های کم مصرف آن دستگاه های باتری دار را قادر می سازد تا سال ها بدون تعویض باتری کار کنند، در حالی که رابط های ارتباطی غنی آن (از جمله USB، UART، SPI و غیره) اتصال را با ماژول های بی سیم مختلف مانند LoRa، BLE یا Wi-Fi تسهیل می کند. شتاب دهنده رمزگذاری سخت افزاری داخلی و شناسه منحصر به فرد دستگاه، امنیت دستگاه های IoT را افزایش می دهد و نیاز فزاینده به حفاظت از داده ها را برآورده می کند. از 6 کیلوبایت EEPROM می توان برای ذخیره پیکربندی دستگاه، پارامترهای شبکه و گزارش های رویداد استفاده کرد و اطمینان حاصل کرد که داده های حیاتی حتی در صورت قطع برق از بین نمی روند.

دستگاه های پزشکی و بهداشتی قابل حمل یکی دیگر از زمینه های کاربردی کلیدی برای STM32L073VBT6 هستند. مصرف برق فوق العاده کم آن، به اندازه سطوح میکروآمپر، و حالت های صرفه جویی در مصرف برق متعدد، آن را برای دستگاه های الکترونیکی پزشکی مانند مانیتورهای ضربان قلب، گلوکومترهای خون و دستگاه های ECG قابل حمل بسیار مناسب می کند. ADC و DAC 12 بیتی دقت کافی را برای پردازش سیگنال های بیوالکتریک فراهم می کنند، در حالی که رابط USB آپلود داده ها را بین دستگاه و رایانه شخصی یا تلفن هوشمند تسهیل می کند. STM32L073VBT6 آزمایشات EMC مربوطه را برای کاربردهای پزشکی پشت سر گذاشته است و عملکرد قابل اعتماد را در محیط های پزشکی حساس تضمین می کند.

در اتوماسیون و کنترل صنعتی، STM32L073VBT6 سازگاری قوی را نشان می دهد. محدوده دمای درجه صنعتی آن (-40 درجه سانتیگراد تا 85 درجه سانتیگراد) و مقاومت در برابر تداخل قوی آن را قادر می سازد تا وظایف کنترلی مختلف را در محیط های کارخانه انجام دهد. تایمرهای PWM و لوازم جانبی کنترل موتور می توانند برای راه اندازی موتورهای کوچک استفاده شوند، در حالی که رابط های ارتباطی غنی اتصال به باس های صنعتی مانند Modbus، CAN یا PROFIBUS (از طریق فرستنده های گیرنده خارجی) را تسهیل می کنند. تایمر نگهبان داخلی و مدار نظارت بر ولتاژ قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می دهد و از خرابی های غیرمنتظره سیستم در محیط های صنعتی جلوگیری می کند.

خانه هوشمند و اتوماسیون ساختمان بازار کلیدی دیگری برای STM32L073VBT6 است. کنترلر LCD آن می تواند مستقیماً نمایشگرهای کریستال مایع تقسیم شده را هدایت کند و آن را برای رابط های کاربری در دستگاه هایی مانند ترموستات ها و قفل های درب هوشمند مناسب می کند. مصرف برق فوق العاده کم، حسگرهای بی سیم باتری دار (مانند آهنرباهای درب/پنجره و حسگرهای دما/رطوبت) را قادر می سازد تا برای مدت طولانی کار کنند، در حالی که GPIO های فراوان (تا 84 پین I/O) می توانند محرک ها و حسگرهای مختلف را متصل کنند. رابط USB همچنین از پیاده سازی دستگاه های رابط انسان و ماشین (HID)، مانند صفحه کلید، ماوس یا سایر دستگاه های ورودی پشتیبانی می کند.

در بخش الکترونیک مصرفی، STM32L073VBT6 به طور گسترده در ساعت های هوشمند، ردیاب های تناسب اندام، کنترل از راه دور و سایر دستگاه ها استفاده می شود. اندازه بسته بندی جمع و جور (100 پین LQFP) طراحی دستگاه های قابل حمل جمع و جور را امکان پذیر می کند، در حالی که ویژگی های کم مصرف عمر باتری را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. عملکردهای RTC و تقویم داخلی می توانند برای برنامه های مرتبط با زمان استفاده شوند و 6 کیلوبایت EEPROM می تواند تنظیمات و تنظیمات برگزیده کاربر را ذخیره کند. برای محصولاتی که نیاز به تعامل کاربر دارند، لوازم جانبی حسگر لمسی (قابل اجرا از طریق کتابخانه های نرم افزاری) یک روش ورودی مدرن را بدون نیاز به دکمه های مکانیکی ارائه می دهند.