功耗降低十分之一且更安全，STM32U5 MCU值得推薦
STM32的出現使得ST成為了全球領先的半導體供應商，并且成為引領市場趨勢的MCU領導廠商。自2007年第一款STM32產品推出至今已走過14年的時間，如今STM32已彰顯其大牌實力。至2020年，超低功耗的STM32 已累積出貨 20億顆。當談及MCU時，工程師都會想到ST的STM32系列，事實上作為普通的終端用戶，或許您此時就正在使用著ST的產品，從電視、冰箱、洗衣機到掃地機器人、智能可穿戴，STM32這只蝴蝶早已飛進千家萬戶。
針對不同的應用，STM32 提供覆蓋從高性能MCU F系列到低功耗L系列、無線W系列、以及針對工業控制發布的G系列和MPU。在來勢洶洶的物聯網時代，STM32系列毫不松懈，9月底再次全球同步推出STM32U5，該新品被ST定義為旗艦版超低功耗MCU。
意法半導體中國區微控制器市場及應用總監曹錦東在發布會上表示，STM32U5的發布是對STM32L系列低功耗產品的提升，傾注了ST人的努力和心血，并且花費了大量的時間研發才擁有今天的STM32U5，無論從工藝、IP、還是架構設計上均體現出其獨特的創新。曹錦東以及意法半導體中國區微控制器產品市場經理彭祖年為媒體朋友們揭秘了STM32U5的廬山真面目。
STM32U5誕生背景
工業從自動化到數字化的發展，離不開復雜的控制系統，MCU變得越來越重要，它可以為控制算法提供更高性能、更低能耗，以及為終端提供更具安全性、可靠性的產品。ST從客戶的需求上了解到，未來嵌入式智能和物聯網系統要求更省電、更獨立自主；另外產品尺寸變的越來越小時，半導體集成度就越來越高；同時，萬物互聯將帶來更多的安全隱患。針對以上對單片機的需求，ST新推出STM32U5系列，曹錦東表示，這是繼STM32L4+后的又一款代表性產品，且必將刷新歷史。該產品適用于包括智能流量計、健康及健身類穿戴產品、醫療監護設備、POS支付終端等應用。
STM32U5創新特性
跟隨意法半導體中國區微控制器產品市場經理彭祖年的介紹讓我們來了解一下STM32U5的魅力何在？
新的STM32U5系列應用高能效的Arm Cortex-M33內核，采用40nm制造技術，集成意法半導體專有的創新節能技術和片上IP，在提升系統性能的同時極大降低了系統功耗。新產品系列應用各類新的設計，包括低功耗后臺自主模式、先進的安全功能，并且取得PSA 3級和SESIP3安全認證、圖形加速器可實現功能豐富的圖形用戶界面提升用戶體驗。
超低功耗MCU實現無與倫比的性能
該系列產品有著獨特的低功耗后臺自主模式。彭經理解釋說，STM32U5的獨具創新之一是，LPBAM在休眠的模式下獨立完成外設的數據獲取工作，避免了頻繁喚醒Cortex-M33內核，這一改變使得功耗降至十分之一。可支持的外設有
? I2C3
? SPI3
? LPUART1
? ADC4(12-bit) / DAC
? ADF1(Voice Activity Detection)
? LPTIM(1,3,4)
? LPGPIO
這些外設上的數據在不換醒CPU的情況下搬運進STM32U5內部的SRAM4，當數據聚齊到一定量時，再整體換醒，一次性批處理。
該芯片內部還有多種靈活的功耗管理模式，結合省電小技巧可以幫助用戶將產品在功耗上做到極致。例如可以通過內置SMPS降低內核電壓、微秒級功耗模式切換、SRAM支持分區保存、內置Flash上的低功模式設計，用戶可將不常用的bank在低功耗模式下斷電,如此可以節省功耗40μA左右，當指令跳轉到睡眠Flash ,系統自動換醒，只需5μA左右。或者讓其進入低功耗模式，可以節省45μA的能耗。
提到功耗，大家關注更多的可能是μA/MHz這是參數，但其實這并不代表系統整體功耗水平。ULPBENCH提供多項benchmark用于從不同側面體現MCU的超低功耗特性，該測評綜合評估系統的運行性能如運行功耗、睡眠功耗、喚醒時功耗、外設功耗。其對STM32U5的測試結果顯示，與過去幾代STM32超低功耗產品相比，STM32U5系統達到了240 DMIPS 以及651 Coremark性能評分。同時為了進一步挖倔芯片性能的潛力，在該芯片上還設計了如數學運算加速器、ART 加速器這樣的外設去輔助以及加速整個芯片內部運算的系統效率。
STM32U5具有豐富的片上資源，首發的STM32U575和STM32U578覆蓋512 K 到2M的Flash Dual Bank，786 KB RAM;8k I-Cache和4k D-Cache ，這兩塊緩存除了可以加速內部Flash的讀取和數據讀取外，還可以通過一些外設接口加速通過SPI外擴到FLASH。
更高的信息安全特性
STM32U5是基于Cortex-M33內核，天生支持 TrustZone的架構，但ST的工程師認為，STM32U5的安全僅憑這點是不夠的。因此他們在內部存儲，總線，外設上都做了隔離配置和設計。除了隔離之外，還加強了更多的安全加密的功能；全程可控功能，4層保護狀態機，支持密碼降級豁免；針對讀出保護，在STM32U5中也做了全新的更新；以及主動式防侵犯的設計，在這樣的一個完整的架構下，該芯片的Secure Boot也可以讓整個安全設計獲到一個信任根，最終STM32U5這款產品通過PSA 3級認證，這也是STM32中第一款獲得該認證的產品。
完備的生態系統資源
為了方便用戶對產品的評估和研發，ST還提供全功能的評估版、IoT 探索套件、和最小系統的STM32 Nucleo ，相信關注STM32的用戶對這三類的評估硬件都不陌生，值得一提的是在IoT 探索套件中，搭載多連接模式通訊和多種感知系統，可與云服務實現直連。除了STM32U585 MCU 外，還增加了許多的傳感器、以及音頻的麥克風、BLE模組、Wi-Fi模組等。
STM32一直為用戶提供全套的軟件支持從工具、嵌入式軟件庫到擴展包。在STM32U5上，ST和微軟合作在中間件上增加了Azure RTOS 相關的補充資源，除了基于Azure RTOS ThreadX 的實時操作系統外，還通過授權拿到了Azure RTOS FileX，FAT 文件系統等支持，如存儲器件上的故障容錯、磨損均衡、壞塊管理等。這些在最新版的CUBE軟件包上均可得到支持。用戶也可以從以下網址下載軟件組件的更新https://github.com/STMicroelectronics/STM32Cube_MCU_Overall_Offer 。
STM32U5 的軟件開發工具完美支持 Arm V8-M Cortex-M33 內核架構的應用開發過程，除了STM32CubeMX 外，今年的第四季度ST也會針對STM32U5的低功耗后臺自主模式，增加IDE工具，以及STM32 燒錄及測試監控工具。
上面提到過STM32U5是首款通過PSA 3級認證的芯片，PSA 3級要求芯片在安全的框架下能夠支持非可變的信任根，該信任根就需要通過STM32U5上所支持的安全啟動功能去達到。ST可提供參考代碼幫助用戶實現安全的啟動和安全的加載。STM32U5除了可以將內部的服務和軟件區分成可信區和非可信區外，同時也可以在軟件的權限上設置管理權限和用戶權限，在管理員權限下的可信區內，還會有一個TF-M本地安全服務提供給用戶，包括加解密、安全存儲、可信存儲區初始化、證書初始化等。
STM32U5還可以提供安全的固件加載功能，該功能可保護有些用戶將生產環節授權給第三方而不能做到全程控制導致的安全隱患，該新品通過內部的SFI進行保護遠程量產燒錄的全過程。
總結：STM32U5最大的三個特點，超低功耗、性能提升以及安全可靠，目前已有2億顆出貨量。ST微控制器過去五年中全球份額幾乎翻了一倍，STM32功不可沒，該系列出貨量迄今超過20億，占約25%的市場份額。最新產品STM32U5從研發到上市，ST就對該新產品充滿了期望，其三大特性的匯集必將為IOT用戶帶來全新的體驗。
