STM32U0: малопотребляющие микроконтроллеры на Cortex-M0+

Линейки STM32U0

Значения в таблице собраны из записей базы ST: частота — максимальная для линейки, память — от наименьшего до наибольшего исполнения. У записей STM32U031 частота в базе не указана, поэтому в этой строке её нет; у STM32U073 по даташиту DS14548 ядро работает на частоте до 56 МГц.

В семействе три линейки. Ядро и устройство флеш-памяти у них общие, а различаются они периферией и объёмом ОЗУ (RM0503, табл. 1 и 5):

Контроллер индикатора у STM32U073 и U083 управляет матрицей 8×48 или 4×52 сегмента и имеет встроенный повышающий преобразователь, а USB работает без внешнего кварца (DS14548, с. 1 и разд. 2). SRAM поддерживает аппаратный контроль чётности.

Питание и режимы низкого потребления

STM32U0 питается от 1,71 до 3,6 В, а ядро получает напряжение от встроенного линейного стабилизатора LDO (DS14548, разд. 2). Напряжение ядра выбирается битом VOS в регистре PWR_CR1 (RM0503, 4.1.5):

• Range 1 — около 1,2 В, частота до 56 МГц;
• Range 2 — около 1,0 В, частота до 16 МГц от генератора MSI или до 18 МГц от PLL и кварцевого HSE.

Кроме Sleep есть режимы Low-power run и Low-power sleep (частота ядра не выше 2 МГц), Stop 0, Stop 1, Stop 2 с сохранением ОЗУ и регистров, Standby и самый глубокий Shutdown (DS14548, разд. 3.6). Типовые токи STM32U073 по первой странице даташита DS14548:

Сколько устройство проработает от батареи при таких токах, считает калькулятор времени работы от батареи.

Тактирование и такты ожидания

Внутренний генератор MSI настраивается в диапазоне от 100 кГц до 48 МГц и подстраивается по часовому кварцу LSE; кроме него есть HSI16 на 16 МГц, кварцевый HSE от 4 до 48 МГц и PLL (DS14548, с. 1–2). Кэш команд на 1 КБ позволяет исполнять код из флеш-памяти без пауз. Число тактов ожидания флеш-памяти задаёт поле LATENCY регистра FLASH_ACR (RM0503, табл. 9):

Делители таймеров и скорость UART от выбранных частот считают калькулятор таймера и калькулятор UART.

Выводы STM32U0: альтернативные функции и загрузка

У каждой линии порта, кроме PF3-BOOT0, мультиплексор на шестнадцать функций: номер AF0–AF15 записывают в четырёхбитные поля регистров GPIOx_AFRL и GPIOx_AFRH; на PF3 альтернативных функций нет (RM0503, 7.3). В данных ST у STM32U0 встречаются номера до AF14.

Значение BOOT0 берётся с вывода PF3-BOOT0, если бит nBOOT_SEL в байтах опций сброшен, и из бита nBOOT0 (в обратном смысле), если установлен. Вместе с битом nBOOT1 оно выбирает область старта (RM0503, табл. 6):

С завода nBOOT_SEL = 1 и nBOOT0 = 1 (RM0503, табл. 13): вывод PF3-BOOT0 работает как обычная линия порта, а микроконтроллер стартует из флеш-памяти. Чтобы входить в загрузчик выводом, бит nBOOT_SEL сбрасывают в байтах опций, например программой STM32CubeProgrammer. Пустой кристалл попадает в загрузчик и без этого: при незапрограммированной флеш-памяти срабатывает проверка EMPTY (2.5.4). Бит BOOT_LOCK запрещает любые варианты, кроме старта из флеш-памяти.

Загрузчик работает через USART1–USART3, I²C1–I²C3, SPI1 и SPI2, а у STM32U073 и U083 — ещё и через USB в режиме DFU (AN2606, табл. 3). Выводы: USART1 — PA9 и PA10, USART2 — PA2 и PA3, USART3 — PC10 и PC11, I²C1 — PB6 и PB7, USB — PA11 и PA12 (AN2606, табл. 204 и 206).

Все STM32U0 по корпусам

Перед разводкой платы сверяйте выводы с даташитом своего исполнения: в нём указаны допустимые напряжения на выводах, токи и номиналы внешних компонентов. У маленьких корпусов часть периферии не выведена — какие сигналы есть в конкретном корпусе, видно на его странице.