超低功耗的32位微控制器，能否助力可穿戴设备突围？

现在，几乎所有人都会谈论可穿戴设备。同时我们也发现并承认，真正成熟的仍是功能相对基础、结构相对简单的产品，例如现在比较热门的智能手环。而对于需要满足通讯、存储以及高性能计算的可穿戴智能设备，它的创新过程则面临着功耗、性能以及交互显示等诸多设计难题。

日前，ST推出了最新超低功耗、基于ARM Cortex M0+内核的STM32L0系列微控制器，面向工业、保健、消费和射频这四大目标领域。

探寻可穿戴设备的突围之道

熟悉ST微控制器产品的用户应该会知道，ST目前已经发布了两条低功耗的微控制器产品线，分别是STM8L系列和基于Cortex M3内核的STM32L系列。而最新发布的基于Cortex M0+的低功耗系列，在性能和市场定位上有何特殊之处？

意法半导体STM32超低功耗系列微控制器市场经理Hakim Jaafar表示,STM32L0采用110纳米的工艺制程。好处在于这项工艺非常稳定，并且是ST专有的超低功耗的工艺，为STM32L0搭建了一个可靠的技术实现平台，将STM32超低功耗的基因传承下去。

从上图中可以看出，STM32L0系列的性能表现正好介于STM8L和STM32L1之间。意法半导体STM32超低功耗系列微控制器市场经理Hakim Jaafar表示，ST对于STM32L0有着细致的产品发布规划，将分为三步：

首先发布的是32-64K闪存容量的产品。之所以选择从从中间容量开始做，是因为根据统计，80%的Flash应用需求都集中在64K以下。所以，这样的策略基本可以满足主流的中间段需求、以及小部分低容量的需求。第二和第三阶段，会分别发布64-192K和16-32K容量的产品。这样一来，我们就可以去细化更大容量的产品，以及在32-64K基础上细化出更小容量的产品。

具体认识STM32L0的低功耗特性，可以归纳为几点：

宽工作电压范围：过去，当某些产品线的电压低于一定值后，主频会降低，导致CPU的性能受限。现在，STM32L0产品线已经可以实现从1.71V-3.6V之间都可以全速在32MHz运行。

宽工作温度范围：无论是工业领域中的传感器，还是生活中丰富的可穿戴设备，都面临着越来越高的环境温度。比如，现在的LED控制板已经直接装到了灯泡中，而灯泡在运行一段时间后的温度便会超过105℃；再比如，很多时候设备在太阳底下暴晒一会儿，温度便可能超过85℃，如果遇到成百上千个传感器之间互联时，高工作温度与低功耗还需要同时被满足。所以，STM32L0为用户提供了-40℃-125℃的工作温度范围，以保证设备在各种极端环境下的使用。

Hakim Jaafar透露说，归功于STM32的特殊工艺，STM32L0目前同行产品中唯一可以在125℃下面还保持工作的。

优化的运行模式：STM32L0在32MHz时运行的功耗是139uA/MHz，并且可以在真实的应用中实现；在停止模式下，设备会进入低功耗睡眠状态，由于RAM本身无法供电，会导致其中保存的数据丢失。但是对于会戴着睡觉的智能手环来说，我们并不希望发生在它身上。考虑到这个问题，STM32L0的设计攻破了可穿戴设备在低功耗运行上的这一难点，使得RAM数据可以被全部保存下来，功耗保持在400nA。同时，3.5微秒内，设备可以完成从睡眠到全速运行状态之间的转换。

低功耗外设：传统的USB外设需要在外面添加振荡器，STM32L0则在内部集成了专门为USB使用的晶体振荡器；传统的ADC是12位的，而今天的STM32L0已经还集成了世界功耗最低的ADC：在每秒100k次采样率下，功耗为48µA。同时，内置硬件过采样功能可以将ADC的分辨率提高到16位。

Hakim Jaafar强调，STM32L0考虑的不仅是内核的问题，更重要的是整体的设计和规划。因为在实际应用中，设备对于低功耗和数据交换有着同时的需求。而对于传统的MCU，当CPU进入低功耗睡眠模式后，外设也同时关闭了。而今天的STM32L0，已经可以实现当CPU关闭的时候，串口还可以继续接收和发送数据。

市场定位：差异化产品线之间的配合

ST大中华与亚太区微控制器市场及应用总监James Wiart表示，ST的微控制器产品进入中国已经快要9个年头，而中国区的业务每年都会有大幅的上涨。根据IHS的报告，ST的MCU业务在中国的市场占用率毫无疑问是第一名，并且实际的出货量还要大于统计数据。同时，中国区的增长也强劲的带动着全球业务的提升。

对于当下大热的可穿戴设备，James Wiart表示ST在两三年前已经开始了非常大的投入，从产品的研发到伙伴的合作，STM32的产品已经应用在了很多最新的智能设备中。例如Sony的Smartwatch、Nike的FuelBand以及HTC的Sense Hub。

ST中国区微控制器市场部高级经理曹锦东补充说，智能设备的核心离不开专用的MCU，用来处理所有传感器数