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針對智能手表和其他可穿戴設備，以及許多其他設備，如工業傳感器、儀表、家庭自動化和醫療應用。

經典的 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 的心率監測器，它在 2016 年 ST 開發者大會上被證明非常受歡迎，因為它可以使用來自SensorTile 板的數據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，同時由于多項優化而被證明更加強大。

Chrom-GRC 是如何工作的？

其中一種優化采用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存管理單元，當設備不使用矩形顯示器時，它可以將幀緩沖區的大小縮小多達 20%。很簡單，幀緩沖區是一塊 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將其轉換為視頻信號并將其發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據適應顯示器的形狀，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。 然而，由于這些 MCU 沒有像 STM32L4+ 中那樣的智能內存管理系統，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。鑒于大多數系統還需要 256 KB 的應用程序，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，但將渲染圖像發送到新的 Chrom-GRC，系統將區分用戶可見的像素和不可見的像素，然后繼續刪除后者并將幀緩沖區縮小到 20%。因此內存中的圖像不再是 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 的一些重復性 2D 圖形操作，例如 2D 副本、透明度或 alpha 混合。其他任務，如像素格式轉換，執行速度是中央處理器執行速度的兩倍。

然后 MCU 通過控制器將幀發送到顯示器。STM32L4+ 仍然包含一個TFT 控制器，但 ST 還集成了一個MIPI DSI 控制器 適合希望使用更現代界面的工程師。移動行業處理器接口（MIPI，發音為“mipee”）顯示串行接口（DSI）在移動設備中非常普遍，因為它使用快速和高分辨率的數據流與屏幕的 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，因為系統將像素和命令數據序列化為單個物理流以優化它們的傳輸。

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，因為它們的架構僅需要 43 μA/MHz，而關斷模式僅需要 33 nA。此外，ST 通過提供多種睡眠、待機和停止方法來優化功耗，從而使結構更加靈活，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，或者關閉 384 KB（例如可以分配給幀緩沖區）以僅使用專用于應用程序和傳感器數據采集的 256 KB。因此，如果屏幕和幀緩沖區關閉（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，談論功耗是一回事，但要通過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。由于數據庫中沒有其他 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 ”只有區區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 擊敗了自己的設備并進一步推動了排行榜。

體驗 STM32L4+ 的強大功能……現在！

不可能在一篇博文中詳盡列出使 STM32L4+ 成為如此強大架構的所有特性。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，這使架構完全處于另一個聯盟。STM32L4+ 也是第一個提供兩個 Octo SPI 端口的 STM32 架構，支持 NOR Flash（包括就地執行）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開始開發他們的應用程序，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 最適合特定設計，因為它們僅在引腳數、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+ 產品組合以及所有套件和電路板現已投入生產，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的創造力和創新。

審核編輯：郭婷