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]
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[16MHz MSI] → [PLL] → [160MHz系统时钟] → [Cortex-M33 + TrustZone]
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[32.768kHz LSE] → [LPTIM/RTC] → [低功耗定时器]
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[低功耗外设] [安全引擎] [图形加速]
LPUART/LPTIM AES/PKA/HASH Neo-Chrom
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[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