超低功耗 Arm® Cortex®-M0+ 32 位 MCU，256 KB Flash 存储器40 KB SRAM，USB，LCD，AES数据手册
#技术资源#本文提供 STM32U083xC 器件的相关信息，例如描述、功能概述、引脚分配和定义、电气特性、封装和订购 信息。 必须结合 STM32U083xC 参考手册 (RM0503) 一起阅读。 有关数据手册和参考手册的器件勘误信息，请参见 STM32U083xC 勘误表 (ES0602)。
1 简介
本文提供 STM32U083xC 器件的相关信息，例如描述、功能概述、引脚分配和定义、电气特性、封装和订购信息。
必须结合 STM32U083xC 参考手册 (RM0503) 一起阅读。
有关数据手册和参考手册的器件勘误信息，请参见 STM32U083xC 勘误表 (ES0602)。
有关 Arm® Cortex®-M0+ 内核的信息，请参见《Cortex-M0+ 技术参考手册》（可从 www.arm.com 网站获取）。
注： Arm 是 Arm Limited（或其子公司）在美国和/或其他地区的注册商标。
2 说明
STM32U083xC 器件为超低功耗微控制器，基于高性能 Arm® Cortex®-M0+ 32 位 RISC 内核，工作频率最高可达56 MHz。
STM32U083xC 器件内置高速存储器（256 KB Flash 存储器和 40 KB SRAM，带硬件奇偶校验），丰富的增强 I/O 和外设与 APB 和 AHB 总线连接，并有一个 32 位多 AHB 总线矩阵。
这些器件还内置保护机制以保护嵌入式 Flash 存储器和 SRAM，例如读保护和写保护。
STM32U083xC 器件提供一个 12 位 ADC、一个 12 位 DAC、两个内置的轨到轨模拟比较器、一个运算放大器、低功耗RTC、一个通用 32 位定时器、一个专用于电机控制的 16 位 PWM 定时器，三个通用 16 位定时器和三个 16 位低功耗定时器。
这些器件还内置多达 21 个容性感应通道，以及一个集成式 LCD 控制器，可借助内部升压转换器驱动 8x48 或 4x52 个显示段。
同时，这些器件具有标准和高级通信接口，分别为四个 I2C、三个 SPI、四个 USART 和三个低功耗 UART，以及一个无晶体 USB 全速设备。
此外，STM32U083xC 器件内置了一个 AES 硬件加速器。
STM32U083xC 器件的工作温度范围为 -40 °C 到 +85 °C（+105 °C 结温）和 -40 °C 到 +125 °C（+130 °C 结温）：
当使用内部 LDO 稳压器时，VDD 电源 1.71 V 到 3.6 V；全套的节电模式实现低功耗应用设计。
支持独立电源：用于 ADC、DAC、OPAMP 和比较器的独立模拟电源输入，以及支持 RTC 和备份寄存器的 VBAT 输入。
STM32U083xC 提供 32 到 81 个引脚的八种封装。
有关各器件可用外设的列表，请参见下表。
表 1. 器件特性和外设数量
图 1. 框图
3 功能概述
3.1 带有 MPU 的 Arm® Cortex®-M0+ 内核
Arm Cortex -M0+ 是一款入门级 32 位 Arm Cortex 处理器，可用于种类丰富的嵌入式应用。它为开发人员提供的显著优势包括：
[*]架构简单，易于学习和编程
[*]功耗超低，支持高能效运行
[*]优秀的代码密度
[*]可确保实现高性能中断处理
[*]向上兼容 Cortex-M 系列处理器
[*]集成了存储器保护单元 (MPU)，具有极强的平台安全性。
Cortex-M0+ 处理器基于面积和功率实现了高度优化的 32 位内核而构建，采用 2 级流水线冯诺依曼架构。该款处理器通过功能强大的小型指令集和广泛优化的设计，提供包括单周期乘法器在内的高端处理硬件，从而实现卓越能效。
与其他 8 位和 16 位微控制器相比，Cortex-M0+ 处理器实现了 32 位现代架构所应具备的卓越性能，同时提高了代码密度。
由于采用嵌入式 Arm 内核，STM32U083xC 器件与 Arm 工具和软件兼容。
Cortex-M0+ 与第 3.14.1 节: 嵌套向量中断控制器 (NVIC) 中所述的嵌套向量中断控制器 (NVIC) 紧密耦合。
3.2 自适应实时存储器加速器 (ART Accelerator)
ART Accelerator 是针对 STM32 工业标准 Arm® Cortex®-M0+ 处理器进行了优化的存储器加速器。该加速器很好地体现了 Arm Cortex-M0+ 在 Flash 存储器技术方面的固有性能优势，克服了通常条件下，高速的处理器在运行中需要经常等待 Flash 存储器读取的情况。
为了在 56 MHz 下让处理器发挥接近 67 DMIPS 的性能，该加速器将实施指令预取队列和分支缓存，从而提高了64 位 Flash 存储器的程序执行速度。根据基准测试，凭借 ART 加速器所获得的性能相当于 Flash 存储器在 CPU 频率高达 56 MHz 时以 0 个等待周期执行程序。
3.3 存储器保护单元
存储器保护单元 (MPU) 用于管理 CPU 对存储器的访问，以防止一个任务意外损坏另一个激活任务所使用的存储器或资源。
若应用中有一些关键的或认证的代码必须受到保护，以免被其他任务的错误行为影响，则 MPU 尤其有用。它通常由 RTOS（实时操作系统）管理。若程序访问的存储器位置被 MPU 禁止，则 RTOS 可检测到它并采取行动。在RTOS 环境中，内核可基于执行的进程，动态更新 MPU 区的设置。
MPU 是可选的，若应用不需要则可绕过。
3.4 存储器
3.4.1 嵌入式 Flash 存储器
STM32U083xC 器件采用 256 KB 嵌入式 Flash 存储器，可用于存储代码和数据。
可以通过选项字节对灵活保护功能进行配置：
• 健壮的读保护 (RDP)，基于密码的回退（128 位 PSWD）。提供三个保护状态等级：
– 级别 0：无读保护
– 级别 1：存储器读保护，若连接了调试特性或选择了通过 RAM 或自举程序自举，则无法读写Flash 存储器
– 级别 2：芯片读保护，并且禁止调试功能（Cortex-M0 串行线）和通过 RAM 和自举程序自举选择。该选择不可逆。
有关存储器区域访问与 RDP 保护级别的信息，请参见表 2。
• 写保护 (WRP)：保护区域受到保护，可防止被擦除和编程。每个存储区可选择两个区域，粒度为 2 KB。
表 2. 访问状态与读保护级别和执行模式
整个非易失性存储器内置纠错码 (ECC) 功能，可支持：
[*]单个错误检测和纠正
[*]双重错误检测
[*]从 ECC 寄存器读取 ECC 失效地址
安全区域
Flash 存储器一部分区域，可以在其包含的代码执行后对应用程序隐藏。只要通过 FLASH_HDPCR 和FLASH_SECR 寄存器在安全区域使能了安全功能，在系统复位前，便无法访问安全存储器。安全区域通常包含安全启动代码，仅在启动时执行一次。这可以帮助将机密代码与不受信任的应用代码隔离开来。
3.4.2 嵌入式 SRAM
STM32U083xC 器件具有 40 KB SRAM，带硬件奇偶校验。硬件奇偶校验可检测存储器数据错误，可帮助提高应用的功能安全性。
嵌入的 SRAM 分为两个区域，如下所述：
[*]SRAM1：32 KB，带硬件奇偶校验，映射地址为 0x2000 0000
[*]SRAM2：8 KB，带硬件奇偶校验，地址为 0x1000 0000
SRAM2 还映射在地址 0x2000 8000 处，从而与 SRAM1 一起提供连续的地址空间（8 KB 位带别名区）。在待机模式下，将保留 SRAM2 的内容。
以 1 KB 的粒度对其进行写保护。
可以以 CPU 时钟速度对存储器进行读/写访问，并保持零等待状态。
3.5 启动模式
启动时，通过自举引脚和自举选择器选项位来选择以下三种自举模式之一：
[*]从用户 Flash 存储器自举
[*]从系统存储器自举
[*]从嵌入式 SRAM 自举
自举引脚与标准 GPIO 共用，可通过自举选择器选项位来使能。自举程序位于系统存储器中。可通过以下接口之一来管理 Flash 存储器重新编程：
[*]PA9/PA10、PC10/PC11 或 PA2/PA3 引脚上的 USART
[*]PB6/PB7 或 PB10/PB11 引脚上的 I2C 总线
[*]PA4/PA5/PA6/PA7 或 PB12/PB13/PB14/PB15 引脚上的 SPI
[*]PA11/12 引脚上的 USB
3.6 电源管理
3.6.1 电源方案
STM32U083xC 器件需要 1.71 V 到 3.6 V 的工作电压 (VDD)。
为特定外设提供了多个不同的电源：
[*]VDD = 1.71 到 3.6 V：外部电源，用于 I/O (VDDIO1)、内部稳压器和系统模拟信号（例如复位、电源管理和内
部时钟）。通过 VDD 引脚从外部提供。
[*]VDDA = 1.62 V (ADC/COMP)/1.80 V (DAC/OPAMP)/2.4 V (VREFBUF) 到 3.6 V：外部模拟电源，用于ADC、
OPAMP、DAC 和比较器。VDDA 电压电平独立于 VDD 电压。
[*]VDDUSB = 3.0 到 3.6 V：外部独立电源，用于 USB 收发器。VDDUSB 电压电平独立于 VDD 电压。
[*]VBAT = 1.55 V 到 3.6 V：当 VDD 不存在时，用作 RTC、32 kHz 外部时钟振荡器和备份寄存器的电源（通过电源开关）。封装上没有 VBAT 引脚时，VBAT 焊盘在内部与 VDD/VDDA 引脚连结。
[*]VREF+ 是模拟外设输入参考电压，或是内部电压参考缓冲器（如果使能）的输出。如果 VDDA < 2 V，VREF+ 必须等于 VDDA。如果 VDDA ≥ 2 V，VREF+ 必须介于 2 V 和 VDDA 之间。如果使用 VREF+ 的模拟外设未激活，则可以将其接地。
内部电压参考缓冲器支持两种输出电压值，可利用 VREFBUF_CSR 寄存器的 VRS 位进行配置：
– VREF+ 大约为 2.048 V（要求 VDDA 大于等于 2.4 V）
– VREF+ 大约为 2.5 V（要求 VDDA 大于等于 2.8 V）
VREF+ 通过 VREF+ 引脚提供。在没有 VREF+ 引脚的封装中，VREF+ 内部连接到 VDDA，内部电压参考缓冲器必须保持禁止状态（有关封装引脚排列的说明，请参见数据手册）。
[*]VCORE
使用嵌入式线性稳压器为内部数字电源 VCORE 供电。VCORE 是用于数字外设、SRAM 和 Flash 存储器的电源。Flash 存储器还可以通过 VDD 供电。
注：
如果不使用由 VDDA 供电的功能，则最好将该电源与 VDD 短接。
如果这些电源接地，则由这些电源供电的 I/O 不具备 5 V 容差。
VDDIOx 是 I/O 通用数字功能电源。VDDIOx 表示 VDDIO1，VDDIO1 = VDD。
图 2. 电源概述
3.6.2 电源监控器
该器件集成了上电/掉电 (POR/PDR) 复位功能，除关断模式之外，在其他所有电源模式下均有效，从而确保上电和掉电时正常运行。当供电电压低于 VPOR/PDR 阈值时，该功能可让器件保持在复位状态，无需使用外部复位电路。欠压复位 (BOR) 功能增加了灵活性。该功能可通过选项字节使能和配置，方法是在 VDD 上升时选择四个阈值中的一个，在 VDD 下降时选择其他四个阈值中的一个。
该器件还有一个嵌入式可编程电压检测器 (PVD)，用于监视 VDD 电源并将其与 VPVD 阈值进行比较。当 VDD 值超出VPVD 阈值时，可以选择在下降时、上升时或在下降和上升时产生中断。随后，中断服务程序会生成一条警告消息并且/或者使 MCU 进入安全状态。PVD 由软件使能。
3.6.3 稳压器
两个嵌入式线性稳压器（主稳压器 (MR) 和低功耗稳压器 (LPR)）为器件中的大部分数字电路供电：
[*]MR 用在运行模式、睡眠模式和 Stop 0 模式下。
[*]LPR 用在低功耗运行模式、低功耗睡眠模式以及 Stop 1 和 Stop 2 模式下。还用于在待机模式下为 8 KB SRAM2 供电，以确保 SRAM2 内容得以保留。
在待机模式和关断模式下，两个稳压器均掉电：稳压器输出处于高阻抗状态，内核电路掉电，因而实现零功耗。
3.6.4 VBAT 工作模式
VBAT 电源域能耗极低，包括 RTC、LSE 振荡器和备份寄存器。
在 VBAT 模式下，RTC 域由 VBAT 引脚供电。电源可以是外部电池或外部超级电容器等。提供两个防入侵检测引脚。
RTC 域也可以通过 VDD/VDDA 引脚供电。
通过内置开关，内部电压监控器可在 VDD 与 VBAT 引脚电压之间自动切换 RTC 域的供电电压，以确保 RTC 域的供电电压 (VBAT) 保持在有效的工作条件内。如果这两个电压均有效，RTC 域将由 VDD/VDDA 引脚供电。
如果 VDD 电压在有效范围内，可激活内部电路，以便在 VBAT 引脚上为电池充电。
注： 外部中断和 RTC 闹钟/事件不会使微控制器退出 VBAT 模式，因为在该模式下，VDD 不在有效范围内
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