### 5. STM32U575低功耗模块

#### 模块描述
STM32U575是基于ARM Cortex-M33的超低功耗微控制器，主频160MHz，集成TrustZone安全特性。该模块最大特点是极低功耗，运行模式仅62μA/MHz，待机模式下仅17nA。配备丰富的低功耗外设、独立低功耗模拟前端、图形加速器等。特别适合电池供电类、低功耗物联网类、安全加密类电赛题目，是低功耗应用的最佳选择。

#### 工作原理
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[电池3.7V] → [LDO/SMPS] → [1.8V/3.3V可选]
                              ↓
[16MHz MSI] → [PLL] → [160MHz系统时钟] → [Cortex-M33 + TrustZone]
                                            ↓
[32.768kHz LSE] → [LPTIM/RTC] → [低功耗定时器]
                                            ↓
                        ┌───────────────────┴─────────────┐
                        ↓                   ↓              ↓
                  [低功耗外设]         [安全引擎]      [图形加速]
                  LPUART/LPTIM       AES/PKA/HASH     Neo-Chrom
                        ↓                   ↓              ↓
                  [STOP/STANDBY模式下工作]  [加密运算]   [GUI加速]
```

#### 技术指标
- **处理器内核**: ARM Cortex-M33 (TrustZone)
- **主频**: 160MHz
- **Flash**: 2MB双区
- **SRAM**: 786KB
- **低功耗**: 62μA/MHz运行，17nA待机
- **ADC**: 14位ADC，2.5Msps，低功耗模式
- **DAC**: 2×12位DAC
- **比较器**: 2个超低功耗比较器
- **运放**: 2个可编程运放
- **通信**: LPUART, LPTIM, USB-C PD 3.1
- **安全**: AES-256, PKA, HASH, 真随机数
- **图形**: Neo-Chrom图形加速器
- **工作电压**: 1.71V-3.6V

#### 接口管脚定义
| 管脚 | 名称 | 功能 | 特性 |
|------|------|------|------|
| 1-16 | PC13-PC15, PH0-PH1等 | GPIO | 超低泄漏 |
| 17 | VBAT | 备份域 | 1.55V-3.6V |
| 29 | NRST | 复位 | 复位输入 |
| 60 | BOOT0 | 启动 | 启动模式 |
| 71-74 | LPUART1 | 低功耗串口 | STOP模式唤醒 |
| 85-88 | USB_C | USB Type-C | PD 3.1 |

#### 板上设置和信号指示
- **电源选择**: SMPS/LDO跳线选择
- **电压域**: VDDUSB/VDDIO2独立供电
- **低功耗LED**: 超低电流LED指示
- **唤醒按键**: WKUP引脚连接按键
- **USB-C接口**: 支持PD快充
- **E-ink接口**: 低功耗显示器接口
- **电池接口**: 锂电池直连+充电管理

#### 电气指标
- **供电范围**: 1.71V-3.6V
- **运行功耗**: 19.5μA@1MHz (LDO), 16.5μA (SMPS)
- **STOP2功耗**: 570nA (RTC+32KB SRAM)
- **STANDBY功耗**: 17nA
- **I/O泄漏**: <200nA/引脚
- **ADC功耗**: 220μA@2.5Msps
- **RTC功耗**: 150nA (LSE)
- **唤醒时间**: 5μs (STOP2→RUN)

#### 使用说明
1. **电源模式**: 选择SMPS模式获得最低功耗
2. **时钟优化**: 使用MSI内部时钟降低功耗
3. **外设门控**: 未使用外设关闭时钟
4. **GPIO配置**: 所有未用I/O配置为模拟输入
5. **低功耗定时器**: 使用LPTIM在STOP模式下定时
6. **低功耗串口**: LPUART可在STOP模式接收数据
7. **DMA低功耗**: 使用LPDMA在低功耗模式搬运数据
8. **TrustZone**: 配置安全/非安全区域保护关键代码

#### 全国大学生电子设计竞赛相关赛题
- **2023年**: 预计低功耗物联网题目
- **2019年I题**: 模拟电磁曲射炮（可加低功耗优化）
- **2017年H题**: 远程幅频特性测试装置（电池供电）
- **2015年I题**: 风力摆控制系统（可优化功耗）

#### 应用技术要点总结
1. **超低功耗设计**: 工作-睡眠-深度睡眠多模式切换策略
2. **唤醒源管理**: 配置RTC、LPTIM、LPUART等唤醒源
3. **电池管理**: 集成USB-C PD控制器实现智能充电
4. **安全启动**: TrustZone+安全启动防止代码篡改
5. **加密算法**: 硬件AES/PKA加速敏感数据处理
6. **低功耗ADC**: 使用独立ADC电源域和低功耗采样模式
7. **SRAM保持**: STOP模式下选择性保持SRAM内容
8. **动态电压调节**: 根据负载动态调整SMPS输出电压

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