如何选择适合物联网设备的微控制器？

只看该作者 · 2024-11-29 17:13

在选择适合物联网（IoT）设备的微控制器时，低功耗特性是至关重要的，因为这些设备通常要求长时间在电池供电的情况下运行，同时保持高效的计算能力和通信能力。STM32L4 和 STM32L5 是 STMicroelectronics 提供的两款高效能、低功耗的微控制器系列，广泛应用于物联网、可穿戴设备、智能传感器等领域。

尽管这两款微控制器系列都提供了优秀的低功耗特性，它们在性能、架构和特性上有所不同。在选择时，需根据应用场景的需求（如功耗、性能、安全性、价格等）来做出判断。

1. STM32L4 和 STM32L5 系列概述
STM32L4 系列：基于 ARM Cortex-M4 内核，主频最高为 80 MHz，具有较好的计算能力和低功耗特性。适用于需要平衡低功耗和性能的应用，如智能家居、传感器网、可穿戴设备等。

STM32L5 系列：基于 ARM Cortex-M33 内核，主频最高可达 110 MHz，并且支持 TrustZone 安全功能。STM32L5 提供更强的处理能力，并在安全性方面有显著提升，适用于对计算能力和安全性有更高要求的应用，如工业物联网设备、智能门锁、健康监测设备等。

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低功耗特性对比
2.1 低功耗模式
两者都提供了多种低功耗模式，但在不同的工作模式下，它们的表现有所不同。

STM32L4 的低功耗模式：
运行模式（Run Mode）：STM32L4 在运行时使用低功耗的 Cortex-M4 核心，适用于低功耗要求的应用。
低功耗模式（Sleep、Stop、Standby）：STM32L4 支持多级低功耗模式，包括 Sleep（降低 CPU 活动）、Stop（关闭大部分外设，保持部分内存内容）、Standby（最深的低功耗模式，几乎关闭所有外设，仅保持基本时钟源）。
功耗：在低功耗模式下，STM32L4 系列的功耗可降至 50nA，适合长时间的电池供电设备。

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STM32L5 的低功耗模式：
运行模式（Run Mode）：STM32L5 使用 Cortex-M33 内核，相比 Cortex-M4，虽然其主频更高，但其低功耗特性通过精确的电源管理得到了优化，能够保持较低的功耗。
低功耗模式（Sleep、Stop、Standby）：同样支持 Sleep、Stop 和 Standby 模式，且在Stop 模式下，STM32L5 能够通过关闭所有不必要的外设和核心部分显著降低功耗。
功耗：STM32L5 系列的功耗在 Stop 模式下也可以达到 50nA，与 STM32L4 相似，适合要求长时间待机的应用。

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功耗比较：
待机功耗：STM32L4 和 STM32L5 都能达到非常低的待机功耗 < 50nA，适合需要长时间待机的 IoT 设备。

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待机功耗：STM32L4 和 STM32L5 都能达到非常低的待机功耗 < 50nA，适合需要长时间待机的 IoT 设备。

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运行功耗：STM32L5 在运行模式下的功耗略高于 STM32L4，但其性能和功能（如硬件加密、TrustZone 支持等）提供了更多的计算能力，适用于需要高计算能力和安全性的应用。

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动态功耗
STM32L4：在运行模式下，STM32L4 的典型功耗在 1.5 mA/MHz 左右（例如，80 MHz 时为 120 mA）。与低功耗的 Cortex-M4 内核和高效的电源管理系统相结合，STM32L4 非常适合用于低功耗要求的应用，如传感器节点和便携设备。

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STM32L5：由于使用 Cortex-M33 核心，STM32L5 的运行功耗比 STM32L4 略高。典型功耗大约是 2.0 mA/MHz（例如，110 MHz 时为 220 mA）。不过，相比于其更高的性能和增强的安全性，这样的功耗仍然是合理的。