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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据的采集与融合。应用的需求也会体现在更高性能、更低功耗以及更低成本之间的最佳权衡，而STM32L0将面向对成本和功耗更为敏感的物联网应用中。另一方面，可穿戴设备以及广泛的物联网设备都会有不同层面的各种需求，ST不仅仅是通过STM32L这一条产品线实现，而是通过差异化的产品线来满足差异化的需求。
此外，项目构建中的时间成本问题十分紧要，工程师在产品升级和替换中对引脚兼容的需求，也与ST的产品设计规划不谋而合。目前，STM32在F0、F1、F3低功耗系列之间都坚持采用同样的封装，以及脚对脚的兼容。
四大目标应用中的产品策略
工业传感器和表计是工业应用里面的典型代表，目前它们最关键的要求就是数据的及时通讯、计量的准确度和精确度。由此STM32L0内置RTC的好处就体现出来了。相比传统的RTC，它的精读可以达到0.95ppm。
此外，STM32L0双区闪存的设计，使得程序的运行和程序的更新在两个物理区分别进行。这对于几乎每天都需要进行程序更新的设备来说，带来了客观的便利。
在保健领域，手持式医疗设备是典型的代表。而对于数据计量的准确和精确度的严苛要求，也体现了12-16位ADC的用途。
对于消费电子产品来说，它最大的特点就是对低成本、小封装的不尽追求。而STM32L0目前采用3x3mm和WLCSP封装，是目前业界最小的。同时，将例如USB晶振、BCD以及LPM这样的外部器件集成到内部，也帮助用户降低了成本。
在射频方面，STM32L0采用硬件加密的AES 128位算法，确保了无线通讯中的最关键的安全加密问题。同时，而STM32L0的超低功耗基础，为需要电池供电的无线模块保驾护“航”。
开源化的软硬件生态系统
相信很多人对于STM32的官方评估板和探索套件不为陌生，而有别于这几样传统的工具，ST最新创建了一款名为Nucleo的评估板。不同之处是它保留了探索套件的灵活性，同时留有连接ARM、Arduino等开源平台的接口，用来助力加速智能硬件、开源硬件领域的开发。
受益于传统的STM32生态系统，STM32L0还有软件上的支持—STM32Cube。它的ID可以来自于ARM、KEIL，也可以来自于IAR。同时，STM32Cube里有更多的选择，可以有更多的灵活性。选定需要的MCU，对应的Package便可以满足该MCU的软件库需求。
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