STM32U0為水氣表提供降本增效新思路
隨著現(xiàn)代表計智能化、集成度越來越高，對MCU的性能以及外設(shè)功能的需求越來越多，對功耗的要求越來越嚴(yán)苛。而萬物互聯(lián)時代賦予智能表計更豐富的聯(lián)網(wǎng)功能，需要MCU提供更強(qiáng)的安全特性，更大的資源完成OTA 升級。
MCU是智能表計的核心元件，是否具備高性能、高度集成、高安全性、高性價比、低功耗和小型封裝等，是表計廠家開發(fā)人員評估一款MCU是否有競爭力的關(guān)鍵。
ST最新一代超低功耗入門級MCU系列 STM32U0 實(shí)現(xiàn)了功耗、功能和成本完美平衡，為入門級電池供電設(shè)備開發(fā)者帶來更多的自由設(shè)計空間，可廣泛應(yīng)用于：恒溫器、煙火探測器、熱能表、門鎖、醫(yī)療設(shè)備（胰島素注射泵、血糖儀）、智能表計（水表、氣表、電表、智能家居網(wǎng)關(guān)）和消費(fèi)電子（活動追蹤器、GPS、耳機(jī)）等領(lǐng)域。
STM32U0主要特性包括：
• 優(yōu)異的靜態(tài)功耗與較高的性能
• 適用于表計的外設(shè)接口 （段碼驅(qū)動，LPUART，LPTIMER）
• 增強(qiáng)的信息安全功能
• 較大的Flash/RAM 資源, OTA 升級能力
超低功耗與高性能
智能水表和燃?xì)獗硗ǔ２捎秒姵毓╇?，對低功耗的要求極其苛刻。MCU是系統(tǒng)中的主控單元，不但需要有超低功耗能力，還要有靈活的功耗管理方式，協(xié)調(diào)外圍電路達(dá)到最佳整機(jī)功耗。
STM32U0凝聚了多項出色的超低功耗技術(shù)：超低漏電流技術(shù)，更多的 ULP 模式，待機(jī)模式 (With RTC) 電流僅為230nA, 關(guān)斷模式電流只有16nA。STM32U0在不同成本敏感型基礎(chǔ)應(yīng)用都有優(yōu)異的低功耗表現(xiàn)，較前幾代產(chǎn)品功耗下降顯著：靜態(tài)功耗比上代產(chǎn)品降低94%，動態(tài)功耗降低52%，大大延長表計電池的續(xù)航時間。
在使用RTC的情況下待機(jī)模式消耗電流僅為230 nA，而在關(guān)斷模式下該電流僅為16 nA。水氣表類產(chǎn)品在大部分時間都處于休眠狀態(tài)，且偶爾會被短時間喚醒，如此低的功耗使得開發(fā)人員能夠自由執(zhí)行大幅優(yōu)化，并能夠選擇使用原始電源。
一個負(fù)責(zé)設(shè)計智能水表應(yīng)用產(chǎn)品的團(tuán)隊在轉(zhuǎn)為使用STM32U0之后，將產(chǎn)品的能耗降低了50%。這些工程師能夠設(shè)計出功能更加強(qiáng)大的產(chǎn)品，且仍然能夠節(jié)省大量的能源。
高集成度和豐富外設(shè)
在外設(shè)方面，智能表計要求MCU具備多種不同功能的外設(shè)，并為常用功能提供額外的低功耗外設(shè)選項，同時還要全部配有中斷功能。-除了機(jī)械數(shù)字顯示外，智能表計還需要LCD段碼屏顯示，需要MCU支持段碼屏驅(qū)動模塊。
在數(shù)據(jù)測量方面，高精度ADC是低功耗MCU獲取高質(zhì)量傳感器讀數(shù)的關(guān)鍵。在封裝方面，超小型的MCU封裝有助于設(shè)計人員應(yīng)對空間挑戰(zhàn)。
STM32U0具有高集成度，包括 LCD 驅(qū)動器、多個模擬外設(shè)、MSI內(nèi)部振蕩器、ART 加速器、觸摸控制器、信息安全功能等。STM32U0內(nèi)置LCD段碼屏驅(qū)動，不需要外置高速晶振，增強(qiáng)的TSC 觸摸按鍵控制器，以及優(yōu)化的復(fù)位電路均可幫助開發(fā)者優(yōu)化BOM成本。
STM32U0沿用STM32L0、STM32L4 和 STM32U5 中已嵌入的多項功能，引腳兼容STM32L0和STM32L4 系列，并通過有吸引力的售價，幫助用戶實(shí)現(xiàn)能耗、功能與成本的最佳組合。
STM32U0系列目前可提供10種不同封裝形式和2種存儲器尺寸配置，以及可選的安全特性，構(gòu)建了豐富的產(chǎn)品組合，用戶可根據(jù)自己的需求自由選擇。
智能表計需要處理大量的數(shù)據(jù)，支持復(fù)雜的計量和通信功能，并確保數(shù)據(jù)的安全性和準(zhǔn)確性。因此，MCU不僅需要具備強(qiáng)大的處理能力，還需要具備高可靠性和完善的安全機(jī)制。
STM32U0具備增強(qiáng)的固件保護(hù)功能/更高的信息安全特性，其安全功能包括：帶有128位密碼回退機(jī)制的三級RDP 保護(hù)，以及具有隱藏保護(hù)（HDP）的安全引導(dǎo)和安全固件更新保護(hù)。STM32U0還獲得了SESIP 3級認(rèn)證、PSA認(rèn)證L1認(rèn)證，以及RNG NIST SP800-90B認(rèn)證等多項安全性證書。產(chǎn)品認(rèn)證為客戶帶來第三方對STM32U0的安全功能保證，產(chǎn)品制造商可以利用安全認(rèn)證達(dá)到即將生效的自愿性的美國網(wǎng)絡(luò)信任標(biāo)志認(rèn)證和強(qiáng)制性的歐盟無線電設(shè)備認(rèn)證指令(RED)的要求。
在安全軟件開發(fā)方面，STM32U0支持安全固件更新（使用HDP隔離固件解密密鑰），并支持STSAFE-A 設(shè)備身份驗證。此外，STM32U0還擁有新增/升級的IP ，如靈活的ART Accelerator™ 加速器(提高執(zhí)行效率），3 個ULP timer(性能增強(qiáng)），非常適用于類似水表這種脈寬調(diào)制應(yīng)用。
更大的Flash/RAM 資源和OTA 升級能力
智能表計產(chǎn)品的升級功能也很重要，除了MCU產(chǎn)品的低功耗特性外，還要有較大的存儲空間來進(jìn)行OTA升級備份處理。
STM32U0具有高達(dá)256KB的閃存、多達(dá)81引腳的封裝和56MHz的主頻，更大的Flash 資源可以幫助客戶更容易完成OTA 升級，內(nèi)置的安全功能可以保證OTA 升級固件的完整性和安全性。
完整的生態(tài)系統(tǒng)支持
為加快應(yīng)用開發(fā)，ST基于STM32Cube框架提供豐富的工具和軟件，為開發(fā)者提供全程設(shè)計支持。ST還為STM32U0系列提供豐富開發(fā)工具，包括多款STM32U0 評估板和探索套件，加速功能評估、原型設(shè)計和產(chǎn)品設(shè)計。
STM32U0 在水表、氣表中的成功案例
Ascol開發(fā)各種創(chuàng)新的電子產(chǎn)品，聚焦于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。他們正在設(shè)計一款超聲波水表，電池續(xù)航時間超過10年，集成顯示實(shí)時數(shù)據(jù)的LCD面板，以及必要的安全保護(hù)功能。他們發(fā)現(xiàn)STM32U0是一個完美的解決方案，支持其開發(fā)低成本、超低功耗、安裝簡便、免維護(hù)、計量精確的水表。當(dāng)規(guī)模部署在客戶的給水管網(wǎng)時，新水表將改善對漏水的控制，并有助于降低環(huán)境影響。
STM32U0配備LCD段碼顯示控制器，有助于提高應(yīng)用的成本效益。帶有LCD面板的設(shè)備，例如Ascol的水表、恒溫器、智能零售標(biāo)簽、門禁面板和工廠自動化控制設(shè)備，可以利用這個配置來降低PCB成本。STM32U0 MCU的其他超值功能包括各種模擬外設(shè)，例如，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、運(yùn)算放大器和比較器。片上還集成一個系統(tǒng)振蕩器，有助于減少物料清單，節(jié)省成本和PCB空間。
通過使用32.768KHz LSE低速晶振校準(zhǔn)MSI 時鐘，MSI 時鐘精度可以達(dá)到PPM 級，這樣可以節(jié)省掉HSE 外部時鐘的同時，達(dá)到很高的時鐘精度。
憑借優(yōu)異的靜態(tài)功耗、多個超低功耗模式、高集成度，以及可顯著優(yōu)化BOM成本等特性和優(yōu)勢，STM32U0將為以電池供電的入門級嵌入式系統(tǒng)帶來節(jié)能降耗、更長續(xù)航能力、支持更多接口的成本效益型方案。