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

[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