PDF《AN4746 应用笔记》

2015 年12 月DocID028138 Rev

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1 AN4746 应用笔记 利用 STM32L4 系列微控制器优化功耗和性能 前言 STM32L4 系列的微控制器采用新型结构制造,得益于其高度灵活性和高级外设集,实现了 一流的超低功耗性能.

STM32L4 系列产品的性能为应用提供最佳能量效率,在超低功耗领 域首屈一指. STM32L4xx 器件基于 Cortex? -M4,具有 FPU 内核.它们的工作频率可达

80 MHz,并实现 了在

80 MHz 频率下具有

100 DMIPS 的性能,由于集成了 ART Accelerator?,还能同时保 持尽可能小的动态功耗. STM32L4 系列产品具有 FlexPowerControl,它提高了功耗模式管理上的灵活性,同时降低 了应用的总体功耗. 为了能最大限度地使用电池并 / 或降低其成本,处理器工作模式的选择是很重要的.除了功 耗考虑,还必须考虑应用约束条件.因此,微控制器需要能提供多种工作模式,以支持所有 的应用,同时要使功耗性能始终接近最佳. 在许多超低功耗应用中,微控制器长期处于睡眠中,随后有很短时间的密集工作. 本应用笔记提供了定性和定量信息,以便能在开始实现和优化应用之前配置每个工作点 (频率、范围、低功耗模式 ……) . 本应用笔记采用了来自 EEMBC 工业标准的 ULPBench? 基准作为参考实例,将计算和仿真 与测量结果关联起来. 相关文档: STM32L4 系列产品核心文档,特别是: [1]. 参考手册:STM32L4x6 基于 ARM? 的高级

32 位MCU (RM0351) [2]. 应用笔记:STM32L4 超低功耗特性概览 (AN 4621) [3]. STM32L476xx 数据手册 www.st.com 目录 AN4746 2/30 DocID028138 Rev

1 [English Rev 1] 目录

1 低功耗应用简介

5 1.1 要考虑的关键参数

5 1.2 ULPBench? 说明

6 2 STM32L4 系列产品低功耗特性

7 2.1 多种低功耗模式

7 2.1.1 低功耗运行和低功耗睡眠模式

7 2.1.2 停止模式

8 2.1.3 待机模式

8 2.1.4 关机模式

8 2.2 运行模式功耗

9 3 低功耗模式选择方法

11 3.1 PROCESS 阶段

12 3.2 INACTIVE 阶段

12 3.3 睡眠模式选择

13 3.4 运行模式选择影响

14 3.5 转换的影响

15 3.6 电压和温度的影响

18 3.7 获取更精确的仿真

21 4 ULPBench? 用例优化

24 4.1 应用约束条件

24 4.2 PROCESS 阶段优化

24 4.3 INACTIVE 阶段优化

24 4.4 STM32L476xx 测量结果

25 4.5 电压范围内的性能演变

26 4.6 峰值电流性能

27 5 结论

28 6 版本历史

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1 [English Rev 1] 3/30 AN4746 表格索引

3 表格索引 表1. 唤醒能量对待机的影响

15 表2. 唤醒能量对 Stop

2 的影响.15 表3. 文档版本历史

29 表4. 中文文档版本历史

29 图片索引 AN4746 4/30 DocID028138 Rev

1 [English Rev 1] 图片索引 图1. 应用简介

5 图2. 运行模式电流消耗

9 图3. 运行模式功率效率

10 图4. 应用时序和参数.11 图5. 低功耗模式对平均电流消耗的影响

13 图6. 运行模式和频率对平均电流消耗的影响.14 图7. Stop

2 与待机 (具有 SRAM2)的比较

16 图8. 待机 (无SRAM2 保持)与关机的比较

17 图9. 针对电压和温度的运行模式修正

18 图10. 对于 VDD 电压的低功耗模式修正

19 图11. 对于温度的低功耗模式修正.20 图12. 放大 ULPBench? 序列来显示这些转换

22 图13. ULPBench? 序列的 PCC 仿真.23 图14. ULPBench? 测量与运行模式和频率的关系

25 图15. 为电源电压的函数时的等效得分