Energooszczędne podzespoły elektroniczne cieszą się coraz większym powodzeniem wśród konstruktorów, którzy coraz częściej stają przed zadaniem zbudowania urządzenia zasilanego bateryjnie. STMicroelectronics oferuje mikrokontrolery, które są doskonale przystosowane do realizacji takich zadań.

STMicroelectronics oferuje dwie rodziny 32-bitowych mikrokontrolerów z rodziny STM32, które są predestynowane do stosowania w aplikacjach wymagających małego poboru mocy. Są to mikrokontrolery STM32L1, wyposażone w rdzeń Cortex-M3 oraz mikrokontrolery STM32L0, wyposażone w rdzeń Cortex-M0.

Mikrokontrolery STM32L1 są dostępne na rynku od dłuższego już czasu, w skład tej rodziny wchodzą cztery podrodziny, których najważniejsze elementy wyposażenia pokazano – w zestawieniu z pozostałymi rodzinami STM32 – na rysunku 1:

• STM32L100 – mikrokontrolery tworzące grupę ValueLine, pozbawione wyrafinowanych bloków peryferyjnych stosowanych w pozostałych rodzinach STM32L1 (jak AES, czujnika temperatury, czy brak możliwości implementacji nastawników analogowych na liniach GPIO),
• STM32L151 – mikrokontrolery wyposażone tak samo jak mikrokontrolery z grupy STM32L152, bez wbudowanego wewnętrznego kontrolera LCD,
• STM32L152 – odpowiedniki mikrokontrolerów STM32L151 z wbudowanym kontrolerem segmentowych LCD,
• STM32L162 – odpowiedniki mikrokontrolerów STM32L152 z wbudowanym koprocesorem kryptograficznym.

Rys. 1. Zestawienie najważniejszych elementów wyposażenia mikrokontrolerów STM32L1

Już w założeniach koncepcyjnych mikrokontrolery STM32L optymalizowano konstrukcyjnie i technologicznie pod kątem aplikacji wymagających minimalizacji poboru energii. Zastosowanie do produkcji mikrokontrolerów z rodziny STM32L technologii o wymiarze charakterystycznym 130 nm pozwoliło na obniżenie napięcia zasilającego do wartości 1,65 V, przy czym mikrokontrolery mogą pracować w urządzeniach zasilanych napięciem do 3,6 V – zakres dopuszczalnych napięć zasilających pozwala bardzo efektywnie wykorzystać dynamikę regenerowalnych ogniw zasilających.

Technologia półprzewodnikowa zastosowana do produkcji mikrokontrolerów STM32 zapewnia minimalizację prądów pasożytniczych, dzięki czemu pobór prądu przez mikrokontroler w stanie spoczynku (standby) nie przekracza 0,3 mA, a w stanie stop nie przekracza 0,57 mA (obydwie wartości @3,6 V). Tak dobre wyniki osiągnięto m.in. dzięki zastosowaniu zaawansowanego systemu taktowania bloków peryferyjnych, co jest rozwiązaniem wprowadzonym na rynek wraz z mikrokontrolerami wyposażonymi w rdzenie z rodziny Cortex-M. Możliwość indywidualnego włączania i wyłączania sygnałów taktujących bloki peryferyjne, a także możliwość doboru częstotliwości tych sygnałów powodują (w technologii CMOS natężenie pobieranego prądu jest zależne od częstotliwości przełączania tranzystorów), że projektant ma duży wpływ na sposób wykorzystania w tworzonej aplikacji wewnętrznych bloków peryferyjnych i w wyniku tego na pobór mocy przez mikrokontroler podczas pracy.

Ograniczenie poboru mocy w mikrokontrolerach STM32L uzyskano także dzięki możliwości różnicowania wartości napięcia zasilającego rdzeń w zależności od wykonywanego zadania, co wiąże się także z maksymalną częstotliwością taktowania CPU. Pozwala to na przykład gromadzić dane za pomocą przetwornika A/C z rdzeniem zasilanym napięciem 1,2 V, taktowanym sygnałem zegarowym o częstotliwości 1 MHz i następnie – po przełączeniu napięcia zasilającego rdzeń na 1,8 V, zwiększeniu napięcia zasilającego rdzeń i włączeniu taktowania interfejsu USB – wysłanie w krótkim czasie niezbędnych danych do współpracującego komputera. Zawartość pamięci programu jest z chroniona za pomocą bloków sprzętowych MPU (Memory Protection Unit – mechanizm przydatny przy współdzieleniu pamięci przez różne zadania realizowane przez CPU) oraz ECC (Error Correction Code – chroni mikrokontroler przed wykonywaniem błędnych kodów w przypadku uszkodzenia Flash). Działanie mechanizmów ECC wspiera wysoką trwałość pamięci Flash, która według danych producenta może być kasowana aż 10 000 razy. Standardowym wyposażeniem mikrokontrolerów STM32L jest także pamięć EEPROM o pojemności 4 kB, której zawartość także chroniona za pomocą bloku ECC. Żywotność tej pamięci producent określa na 300 000 cykli kasowanie/zapis każdego 128-bitowego bloku.