STM32L4 +是首個在 ULPMark 中得分超過 200 的微控制器 （MCU） 系列，盡管它具有 640 KB 的 SRAM、2 MB 的閃存和運行頻率為 120 MHz 的 Cortex-M4 。它使其成為此類超低功耗 MCU 的最佳功率性能比之一。STM32L4+ 組件的正式名稱為 STM32L4Rxxx 或 STM32L4Sxxx，還包括一個新的 Chrom-GRC 引擎和一個用于顯示器的 MIPI DSI 控制器，這解釋了為什么新架構(gòu)針對智能手表和其他可穿戴設(shè)備，以及許多其他設(shè)備，如工業(yè)傳感器、儀表、家庭自動化和醫(yī)療應(yīng)用。

經(jīng)典的 STM32L4 是希望使用大量傳感器同時保持極低功耗的制造商的最愛。一個例子是 Valencell 的心率監(jiān)測器，它在 2016 年 ST 開發(fā)者大會上被證明非常受歡迎，因為它可以使用來自SensorTile 板的數(shù)據(jù)計算傳感器融合算法，同時仍然適合小型腕帶。因此，STM32L4 MCU 目前在ULPMark 名人堂中排名前 5 位，而新的 STM32L4+ 部件是獨一無二的，因為它們保持了以極高效率為中心的相同理念，同時由于多項優(yōu)化而被證明更加強大。

Chrom-GRC 是如何工作的？

其中一種優(yōu)化采用Chrom-GRC（圖形資源切割器）的形式。簡而言之，它是一個非常智能的圖形內(nèi)存管理單元，當設(shè)備不使用矩形顯示器時，它可以將幀緩沖區(qū)的大小縮小多達 20%。很簡單，幀緩沖區(qū)是一塊 RAM，用于存儲用戶最終將在屏幕上看到的每個像素的顏色值。人們可能會將其視為在系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)換為視頻信號并將其發(fā)送到面板之前要顯示的圖像的二進制表示。Chrom-GRC 的強大之處在于它能夠使這些數(shù)據(jù)適應(yīng)顯示器的形狀，只存儲可見像素，自動丟棄那些無法在屏幕上顯示的像素，從而節(jié)省大量資源。

如果我們以今年推出的智能手表的大約 1.2 英寸顯示屏為例，其分辨率為 390 x 390，我們最終會得到一個由精確 152，100 像素（390 2）組成的圖像。由于這些屏幕的顏色深度為 24 位，因此我們最終得到的原始圖像大小為 3，650，400 位 （152，100 x 24） 或大約 446 KB （3，650，400 ÷ 8 ÷ 1024） 的幀緩沖區(qū)。 然而，由于這些 MCU 沒有像 STM32L4+ 中那樣的智能內(nèi)存管理系統(tǒng)，它們會存儲整個圖像，包括面板 IC 會因為顯示器的圓形形狀而丟棄的位。鑒于大多數(shù)系統(tǒng)還需要 256 KB 的應(yīng)用程序，很容易理解為什么競爭的 MCU 通常包含 1 MB 的 SRAM。

STM32L4+驅(qū)動如何顯示？

如果我們運行與上面相同的模擬，但將渲染圖像發(fā)送到新的 Chrom-GRC，系統(tǒng)將區(qū)分用戶可見的像素和不可見的像素，然后繼續(xù)刪除后者并將幀緩沖區(qū)縮小到 20%。因此內(nèi)存中的圖像不再是 446 KB，而是 357 KB。此外，與某些 STM32L4 的情況一樣，STM32L4+ 嵌入了 Chrom-ART 加速器 （DMA2D），可優(yōu)化某些圖形計算。通過使用 Chrom-ART 引擎，可以減輕主 CPU 的一些重復(fù)性 2D 圖形操作，例如 2D 副本、透明度或 alpha 混合。其他任務(wù)，如像素格式轉(zhuǎn)換，執(zhí)行速度是中央處理器執(zhí)行速度的兩倍。

然后 MCU 通過控制器將幀發(fā)送到顯示器。STM32L4+ 仍然包含一個TFT 控制器，但 ST 還集成了一個MIPI DSI 控制器 適合希望使用更現(xiàn)代界面的工程師。移動行業(yè)處理器接口（MIPI，發(fā)音為“mipee”）顯示串行接口（DSI）在移動設(shè)備中非常普遍，因為它使用快速和高分辨率的數(shù)據(jù)流與屏幕的 IC 進行通信。STM32L4+ 中的 MIPI DSI 控制器使用兩個通道，每個通道高達 500 Mbit/s。因此，主機 MCU 可以管理更高分辨率的顯示器，同時需要更少的功率和更少的引腳，并減少電磁干擾。所有這些都是可能的，因為系統(tǒng)將像素和命令數(shù)據(jù)序列化為單個物理流以優(yōu)化它們的傳輸。

客觀上更高效

STM32L4+ MCU 的核心是超低功耗組件。因此，它們令人印象深刻，因為它們的架構(gòu)僅需要 43 μA/MHz，而關(guān)斷模式僅需要 33 nA。此外，ST 通過提供多種睡眠、待機和停止方法來優(yōu)化功耗，從而使結(jié)構(gòu)更加靈活，無論用戶活動如何。例如，Stop 2 模式可以保持整個 SRAM 處于活動狀態(tài)，或者關(guān)閉 384 KB（例如可以分配給幀緩沖區(qū)）以僅使用專用于應(yīng)用程序和傳感器數(shù)據(jù)采集的 256 KB。因此，如果屏幕和幀緩沖區(qū)關(guān)閉（通常是智能手表空閑時的情況），此模式會將電流降低至僅 2.8 μA。此外，由于從停止模式喚醒僅需 5 μs，因此對用戶沒有明顯的影響。

然而，談?wù)摴氖且换厥拢ㄟ^客觀來源公開驗證是另一回事，這就是為什么 ST 自豪地宣布STM32L4+ 系列在 EEMBC 的 ULPMark CP（Core Profile）中獲得 233 分的原因。由于數(shù)據(jù)庫中沒有其他 MCU 與其配置相近，因此很難進行比較。盡管如此，作為參考，我們看到一些只有 128 KB SRAM 和 52 MHz Cortex M4 的競爭芯片只能在 ULPMark 中獲得 203 分（越大越好），而具有最高“保留 SRAM”的 MCU ”只有區(qū)區(qū)72分。同樣，STM32L4+ 的 ULPMark PP（Peripheral Profile）得分高達 56.5，但由于本次基準測試中排名前 5 的 MCU 都是 STM32L4，這最終意味著 ST 擊敗了自己的設(shè)備并進一步推動了排行榜。

體驗 STM32L4+ 的強大功能……現(xiàn)在！

不可能在一篇博文中詳盡列出使 STM32L4+ 成為如此強大架構(gòu)的所有特性。例如，與最高運行頻率為 80 MHz 的 STM32L4 組件相比，新系列可以達到120 MHz，這使架構(gòu)完全處于另一個聯(lián)盟。STM32L4+ 也是第一個提供兩個 Octo SPI 端口的 STM32 架構(gòu)，支持 NOR Flash（包括就地執(zhí)行）和 Hyperbus TM RAM。最終，盡管 MCU 的典型運行功耗僅為 43 μA/MHz，但在以最大頻率運行時，MCU 仍可達到 410.32 的 Coremark 和 150 DMIPS。

開始試驗 STM32L4+ 的最佳方式是使用其 Nucleo 套件 （NUCLEO-L4R5ZI）、 探索套件 （STM32L4R9I-DISCO）或評估板 STM32L4R9I-EVAL。它們每個都包括最強大和功能最豐富的架構(gòu)版本。因此，工程師和愛好者可以使用最近推出的STM32 Power Shield開始開發(fā)他們的應(yīng)用程序，甚至進一步測試功耗以及運行更多 ULPMark 測試。然后可以更快地確定哪個確切的 STM32L4+ MCU 最適合特定設(shè)計，因為它們僅在引腳數(shù)、閃存容量以及是否存在特定功能方面真正有所不同。

此外，由于它們都是引腳對引腳兼容的，因此借助 STM32CubeMX和STM32L4Cube從一個切換到另一個從未如此簡單 。最后，STM32L4+ 產(chǎn)品組合以及所有套件和電路板現(xiàn)已投入生產(chǎn)，我們迫不及待地想看看它們將如何促進我們合作伙伴和社區(qū)的創(chuàng)造力和創(chuàng)新。

審核編輯：郭婷