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超低功耗王者歸來—NUCLEO-L073RZ評測

[復制鏈接]
ID:127084 發表于 2016-6-17 17:50 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
2016年,ST似乎攢足了勁,準備大干一場。
官方主頁對STM32 Open Development Environment進行了推介,也就是所謂的STM32 ODE。STM32 ODE是一個易用、靈活、可負擔的整體平臺,基于STM32 MCU家族系列產品,結合最新的ST官方擴展板,可用于快速搭建產品原型并迅速轉換為產品。另一方面,ST對超低功耗產品L0系列進行了重點介紹,STM32 L0系列經精心設計,在低功耗方面達到了一個新的水準。
NUCLEO-L073RZ是官方推出的最新的基于CORTEX-M0+的評估板。

一、開箱
NUCLEO-L073RZ是NUCLEO 64中的最新產品。ST對NUCLEO產品重新劃分了系列,新的NUCLEO系列包含了NUCLEO32、NUCLEO64及NUCLEO144。
NUCLEO32小巧玲瓏,使用32PIN MCU作為主控。
NUCLEO 144就是個龐然大物,性能強勁,尺寸有點嚇人。
NUCLEO64就是原來的NUCLEO板,在性能和尺寸方面算是一個平衡吧。

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后面是ST官方的小筆記本

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開發板包裝正、反面圖,包裝盒使用一體成型塑封

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UNO、MORPHO接口

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USB供電、ST-LINK/V2-1

總體而言,NUCLEO64沿襲以前的NUCLEO包裝,沒有大的改動。

最后來張MCU特寫

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二、認識NUCLEO-L073RZ
NUCLEO-L073RZ基于NUCLEO 64公版PCB設計,可以方便的更換ST的其它64PIN MCU。
主要特性
l  LQFP64 STM32-L073RZT6 MCU
l  兩種類型擴展接口:ARDUINO UNO擴展接口;STM32 MORPHO擴展接口
l  支持MBED開發
l  板載ST-LINK/V2-1調試/編程器
l  靈活的供電方式選擇
l  板載3個LED燈,LD1、LD3指示工作狀態,LD2為用戶可編程LED燈
l  兩個按鈕,復位及用戶可編程按鈕
l  USB重枚舉能力,支持VCP,MSD,DEBUG功能
l  大量IDE開發環境支持

分離式PCB設計
NUCLEO開發板使用分離式PCB設計,整個開發板由兩部分組成:ST-LINK/V2-1及核心板。二者出廠時是一個整體,ST-LINK/V2-1可以用來給整個開發板供電,同時兼有調試/下載功能及UART通信功能。如果需要,完全可以將ST-LINK/V2-1和核心板分離。不過這樣的話,就需要對核心板另行供電。當然分離后的ST-LINK/V2-1也可以作為一個獨立的調試/編程器使用。
這種設計非常方便。

功能框圖
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NUCLEO 64整體功能框圖,從上面也可以看出分離式PCB設計的影子。

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板載部件標注圖

擴展接口

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NUCLEO開發板上提供兩種類型的接口:ARDUINO UNO接口及ST MORPHO接口。
鑒于ARDUINO起步較早,市面上專門為ARDUINO設計的各種外設及擴展板非常豐富,為了更好的與這些現有的設備兼容,NUCLEO板很貼心的提供了ARDUINO兼容接口。圖中標注為紫色的接口就是ARDUINO兼容接口。如果你是一個ARDUINO的愛好者,手頭一定有不少的ARDUINO模塊,在體驗NUCLEO開發板時,可以實現無縫遷移。
另外一種接口稱之為MORPHO接口,NUCLEO將MCU的所有可用PIN均引出,以排針或排母的形式引出,供用戶自定義連接外設之用。
ST-LINK/V2-1
ST-LINK/V2-1也算是NUCLEO開發板的一大特色了。早前的DISCO板一般只支持ST-LINK/V2,不過新版的NUCLEO及DISCO板都使用的ST-LINK/V2-1接口。和ST-LINK/V2相比較,ST-LINK/V2-1的新特性如下:
l  支持USB軟件重新枚舉功能
l  支持VCP功能
l  MSD設備支持
l  能提供大于100MA以上的大電流請求
不過ST-LINK/V2-1也有一些局限,一是沒有引出SWIM接口,其次ST-LINK/V2-1要求最低工作電壓為3V。
ST-LINK/V2-1可以直接用來調試/下載代碼,作為NUCLEO的一部分,無需三方調試器。前面也提到過,ST-LINK/V2-1完全可以分離出來,作為一個獨立的調試/下載器。


三、低功耗
作為STM32最新的低功耗產品,NUCLEO-L073RZ可謂集萬千寵愛與一身!ST最新的技術,特別是超低功耗方面的技術,在這塊板子上都能找到影子。
MSI時鐘
MSI是Multispeed internal RC oscillator的縮寫,它能提供7種不同的時鐘,其范圍如下:65.536 kHz, 131.072kHz, 262.144 kHz, 524.288 kHz, 1.048 MHz, 2.097 MHz (default value) and 4.194 MHz。MSI可以直接選擇為系統主系統時鐘,也可以作為PLL源,經倍頻后選擇作為系統的主系統時鐘。這樣,系統的工作時鐘選擇范圍更廣,從而為低功耗提供更多的選擇。
低功耗模式
l  低功耗運行模式運行模式也能低功耗,在這種模式下,電壓調節器可配置為低功耗模式,不過要求系統主頻不能超過MSI的RANG1值。
l  低功耗睡眠模式該模式只能從低功耗運行模式進入,進入低功耗睡眠模式后,可以通過事件或中斷喚醒,喚醒后繼續進入低功耗運行模式。
l  睡眠模式 CPU停止運行,外設正常工作,可以通過事件或中斷喚醒CPU
l  停機模式在停機模式下,所有的內核域時鐘都被停止,SRAM及寄存器內容被保留。
l  待機模式該模式直接關斷內核電源,這樣,整個內核實際處理斷電狀態。SRAM及寄存器內容會丟失。

實測
測試使用萬用表,將VC86E串聯到電路中,讀取不同模式下的電流值。

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測試用萬用表

SLEEP模式

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SLEEP模式前后電流值比較

STOP模式

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STOP模式下前后電流值比較,官方給出的參考值為0.43UA,可以看到測量值與官方宣稱值非常接近

STANDBY模式(WITH RTC)


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STANDBY模式前后值比較,官方給出的參考值為0.86UA,有一定的差距,不過在可接受的范圍之內。

通過上面幾組實測到的值,可以看到NUCLEO-L073RZ的低功耗確實表現非常突出。測量值與官方給出的參考值基本非常接近。

四、結論
STM32 L0系列產品基于CORTEX-M0+內核,CORTEX-M0+是CORTEX-M0的升級版,ST為之注入了很多新的技術,如將三級流水線更改為二級流水線;進一步減少門電路數量,MSI的靈活配置等等。這些都為CORTEX-M0+的低功耗打下的堅實的基礎,使得CORTEX-M0+在低功耗尤其是超低功耗方面表現尤為突出,是真正的超低功耗王者!

然而ST并未止步如此,NUCLEO-L073RZ中還有其它值得我們關注的地方,比如LPTIM、LPUART等外設的引入,為低功耗注入了新的元素。這些低功耗外設與內核協同工作,使得NUCLEO-L073RZ更是如虎添翼。

低功耗王者歸來,實至名歸!

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