???????燃氣和水表設備的電池續航延長4倍!用戶再也無需頻繁更換電池,大大降低運營成本。活動追蹤設備的電池續航延長7倍!以往需要每天充電的運動手環,現在只需一周充一次,大大提升了用戶體驗。
這聽起來像是天方夜譚。
無論是智能穿戴設備,還是各類工業儀器,電池續航焦慮一直是用戶繞不開的難題。但意法半導體STM32U3超低功耗MCU,卻可能成為破局神器。
STM32U3基于ArmCortex-M33內核,能夠滿足智能應用中對功耗和性能最嚴苛的要求,這些應用涵蓋可穿戴設備、個人醫療設備、家庭自動化系統以及工業傳感器等領域。STM32U3具備三大突出特性,使其在超低功耗領域極具競爭力:
卓越的能源效率:采用創新設計,大幅降低運行功耗,能效比上一代提升5倍,遠超競品。在實際應用中,顯著延長活動追蹤、燃氣水表等設備的電池續航。
強化的安全性能:新增多種安全機制,增強設備認證和防克隆能力。內部加密功能抗攻擊,助力實現高級別安全認證,全方位保障數據安全。
豐富配置與靈活選擇:集成大量數字和模擬外設,通信接口豐富。提供多種封裝形式、閃存容量選項,部分支持硬件加密加速,引腳兼容性好,滿足不同應用的多樣化需求。
強悍內核,性能“時刻在線”STM32U3與之前的STM32U5系列一樣,基于40納米工藝制造,搭載ArmCortex-M33內核,在性能方面,它與STM32L4+處于同一水平,達到144 DMIPS,而在能效方面則表現更加出色。
在智能應用場景中,它能夠快速響應各種任務需求。以可穿戴設備為例,在進行實時運動數據監測和分析時,STM32U3可以迅速處理加速度計、陀螺儀等傳感器傳來的數據,準確計算出運動軌跡、步數、卡路里消耗等信息,并及時反饋給用戶。在工業傳感器領域,面對復雜的工業環境和高精度的監測需求,它能夠精準地采集和處理傳感器數據,確保工業生產的安全與穩定。憑借這一內核,STM32U3在處理多任務和復雜算法時也能保持高效穩定,為各種智能應用提供了堅實的性能保障。
超低功耗,續航“開掛”模式在功耗方面,STM32U3堪稱“節能大師”,這不僅得益于獨特的近閾值設計,還離不開先進的自適應電壓調節(AVS)技術等一系列優化措施。
傳統的40nm MCU,如STM32U5,晶體管的傳統閾值電壓在1.2V至0.9V之間,而STM32U3通過近閾值設計技術,突破了這一限制,使核心邏輯供電電壓最低降至0.65V。根據功率與電壓平方成正比的關系,電壓的大幅降低帶來了功耗的顯著下降。
在超低功耗應用中,動態功耗在總能耗中占比很大:在消費類應用中占99%,在計量等工業應用中占80%。因此降低動態功耗對提高整體能源效率意義重大。憑借近閾值設計,在運行模式下,STM32U3的功耗相比前代產品大幅降低,能效高達117 CoreMark/mW,比上一代產品足足提升5倍。
STM32U3還采用自適應電壓調節(AVS)技術進一步優化功耗。在測試生產過程中,AVS技術會將供電電壓調整到最低。它能夠實現動態電壓調整,在保證最佳性能的同時,將核心電壓降至最低,從而實現顯著的功耗節省。而且,該技術無需API即可實現,在內部測試生產時預先編程最佳電壓值,在產品配置過程中無需API,既節省了時間,又降低了成本。此外,意法半導體的機器學習工具NanoEdge AI Studio還能對調節器進行微調,優化電壓設置,進一步提升性能和設備使用壽命。
與其他競品相比,STM32U3在能效方面也優勢明顯。在STM32U3與行業參考產品的能效對比中,STM32U3達到117 CoreMark/mW,行業最高為97 CoreMark/mW,最低僅11 CoreMark/mW。以STM32U3為基準,其他產品的平均能耗倍數在消費領域約為STM32U3的5倍,在計量領域約3倍,工業領域約2.5倍,說明STM32U3在這些領域的能耗遠低于其他產品。
安全升級,數據“保護傘”STM32U3在安全防護方面同樣下足了功夫。相較于STM32L4,它的安全性有了顯著提升,新增了耦合鏈式橋(CCB)和工廠預配置認證這兩種獨立安全機制。CCB就像一個“秘密守護者”,通過加密算法把配置密鑰藏得嚴嚴實實,連CPU都無法窺探。在實際應用中,如在金融支付設備中,設備的密鑰至關重要。CCB確保了密鑰的安全存儲,為設備提供了關鍵的硬件保護,有效防止密鑰被竊取或篡改。
工廠預配置認證則在生產時給每個產品分配獨一無二的“身份證”,也就是唯一且安全的身份標識。物聯網設備容易成為黑客攻擊的目標。工廠預配置認證讓每個設備都有了獨特的身份,不僅能有效防止設備被克隆,還能實現設備的精準識別和管理,為客戶節省了成本。同時,STM32U3內部的加密功能具備抗側信道攻擊能力。側信道攻擊是一種通過分析設備在運行過程中的物理信息(如功耗、電磁輻射等)來獲取密鑰的攻擊方式。STM32U3的抗側信道攻擊加密功能,能夠有效抵御這種攻擊,向著PSA 3級認證和滿足《網絡彈性法案》(CRA)要求大步邁進,全方位守護設備里的數據安全。
STM32U3系列可提供高級別的安全服務,同時還能保護數據、IP,并防止黑客攻擊或設備克隆:存儲器保護,防止非法訪問;加密功能,提高硬件安全防御能力;平臺保護功能,在產品生命周期內保護設備;代碼隔離機制,運行時進行保護。
豐富外設,多樣封裝,適配各種場景
STM32U3集成了豐富的數字和模擬外設,還引入了I3C和CCB等新的IP模塊,以及豐富的通信接口。首款產品配備了1MB的雙bank閃存和256KB的SRAM。
STM32U3提供512KB或1MB兩種閃存選項,還可選配硬件加密加速功能,用戶可以根據實際應用需求,靈活選擇最適合的配置。STM32U3系列提供了從32引腳到100引腳的9種不同封裝形式,塑料封裝(QFN、LQFP和BGA)還與STM32U5系列實現了100%引腳兼容,方便用戶產品升級或替換。
貼心支持,開發輕松無憂
意法半導體為STM32U3打造了完善的生態支持體系。STM32Cube框架貫穿開發全流程,從前期的評估、選型,到中期的硬件和軟件配置、應用開發與調試,再到后期的代碼和硬件選項編程、運行時應用監測,都能提供有力支持。ST還與眾多合作伙伴共同提供開發工具、軟件以及開發板,幫助用戶加快產品上市。
想深入了解STM32U3這款續航“神器”,請訪問意法半導體官方網站。
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原文標題:續航神器STM32U3:超低功耗、高安全性與低成本,設備從此“電力十足”
文章出處:【微信號:STMChina,微信公眾號:意法半導體中國】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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