这可能是今年最重磅的STM32新品——揭秘STM32U5
时间：2021-10-13 14:18:50
[导读]近日，ST发布了一款超低功耗旗舰级MCU产品——STM32U5。这款MCU上凝聚了ST在MCU领域的最新技术积累，在Coremark的ULPBENCH跑分获得了240DMIPS/651Coremark的表现，此外还取得了PSA3级和SESIP3安全认证。我们汇总了ST关于STM3...
近日，ST发布了一款超低功耗旗舰级MCU产品——STM32U5。这款MCU上凝聚了ST在MCU领域的最新技术积累，在Coremark的ULPBENCH跑分获得了240 DMIPS/651Coremark的表现，此外还取得了PSA 3级和SESIP3安全认证。我们汇总了ST关于STM32U5迄今为止的全部官方信息，来给大家揭秘其超低功耗和高安全性背后的秘密（本文大篇幅借鉴了ST官方新闻稿及资料）。
省电功能：创新的LPBAM实现更灵活功耗设置
新系列微控制器引入了一个创新的自控模式——低功耗后台自主模式Low Power Background Autonomous Mode（LPBAM），可以让直接存储访问（DMA）控制器和外围设备在大多数设备休眠时保持正常工作，以节省电能。精细的操作模式控制可以关闭MCU的部分内存，避免给闲置单元供电。
此外，STM32U5 MCU采用40nm制造技术，一个适用于MCU的先进制程，可节省动态工作模式下功耗。
新产品还传承了上一代超低功耗MCU STM32L0，STM32L4和STM32L5的成功的产品特性，包括根据工作负荷优化能耗的动态电压调节和高效读取闪存的ST ART Accelerator™访存加速技术，并且现在，除内存外，ST ART Accelerator的最新功能还允许读取MCU外部闪存。
通过集成一个先进的DC/DC电压转换器和低压降（LDO）稳压器，系统可以灵活选择内核供电方式，从而将STM32U5将动态功耗降低到19µA/MHz以下。
安全性升级：PSA 3级和SESIP3安全认证
主打安全的STM32U5系列搭载支持Arm TrustZone®技术的Cortex-M33处理器内核，集成意法半导体独有的安全功能，在此基础上，STM32U5系列引入了最新最先进的技术：
- AES加密引擎和公钥算法加速器（PKA）硬件单元具有抵御侧信道攻击的能力；
- 使用硬件唯一密钥（HUK）保护数据存储安全；
- 主动防篡改检测；
- 内部监控技术可以在发生干扰攻击时删除保密数据，有助于满足PCI安全标准委员会（PCI SSC）对销售终端设备（POS）的安全要求。
STM32U585通用安全微控制器通过PSA 3级和SESIP3安全认证，通过了逻辑、电路板和基本物理三项防御测试，证明该微控制器的网络保护达到相当高的水平。
因为增强了防篡改和软件保护功能，STM32U585还适用于控制PIN交易安全（PTS）设备，这种设备必须满足支付卡行业安全标准委员会（PCI SSC）的技术要求。作为一种安全通用MCU，STM32U585为开发者提供了一个简化销售和自助支付终端的设计生产的整体解决方案。
获得“PTS官方批准设备”标志的产品通常需要专门用于防御在线攻击和边带攻击的安全芯片，还要单独用一个MCU管理键盘、显示器和USB连接等功能。现在，STM32U585单片整合了这所有功能，从而简化了产品设计，并优化了从采购和库存管理到最终组装的生产物流。终端制造商还可以根据PCI PTS v6等适用标准更快、更轻松地测试认证产品。
STM32U585符合Arm® Trusted Base System Architecture（TBSA）可信基础系统架构的要求，采用Arm TrustZone® 体系架构，具有保护连接设备所需的各种典型安全功能，其中包括加密算法加速器、安全数据存储、安全固件安装、安全引导和安全固件更新。
附加的安全功能使新产品的网络保护功能领先于典型的通用MCU，其中包括在发生干扰攻击时清除机密数据的内部监控，这有助于满足PCI SSC的POS应用要求。其他的保护功能包括：增加边带攻击（SCA）分析，强化对称和非对称公钥加速器（AES，PKA）的加密功能；保护数据存储安全的唯一硬件密钥；以及内置主动篡改检测。
升级外设：2MB片上存储容量等
除了节省功耗和提高安全性外，设计人员还可以利用新功能来满足应用的严格要求。例如，更高的闪存密度、高达2MB的片上存储容量，片外存储器快速接口可以使系统进一步扩容。最高0.5MB的片上闪存将耐擦写能力提高到100,000次读/写，为用户数据保存提高可靠保证。
针对下一代感测和跟踪应用，新系列产品还提供了先进的高速14位模数转换器（ADC）。
多功能数字滤波器（MDF）和音频数字滤波器（ADF）取代了意法半导体久经考验的Sigma-Delta调制数字滤波器（DFSDM）。极大提高了声音检测功能，通过提高声音活动检测性能，这些功能让用户能够将AI集成到基于低成本、低功耗微控制器的应用场景。
此外，通过在产品RAM存储器内嵌入纠错码（ECC）存储器，STM32U5 MCU还可以满足关键安全应用的要求。
STM32U5开发生态已同步更新
目前STM32U5的两款型号STM32U575和STM32U585的典型目标应用包括智能联网消费产品，例如，活动跟踪器和智能手表，以及智能家居设备、水电气表、工业传感和信号调理设备、移动销售（POS）终端设备、胰岛素泵和血糖仪。
B-U585I-IOT02A探索套件将让开发者能够开发各种应用，充分探究低功耗通信、多路传感器和直接上云功能。开发板上集成Wi-Fi和蓝牙模块、麦克、温湿传感器、磁力计、加速度计和陀螺仪、压力传感器、飞行时间传感器和手势检测传感器。
STM32Cube软件套件将集成Azure RTOS实时操作系统，并具有STM32CubeMX和STM32CubeIDE等工具的支持，以及应用代码示例，为STM32Cube带来更多重要优势，例如优异性能和行业认证。
STM32CubeU5的支持生态系统可在ST.com和GitHub网站下载，有200多个项目示例，并提供软件帮助实现LPBAM、Wi-Fi®和Bluetooth® Low-Energy （BLE）等MCU功能。新产品支持OpenBootloader，降低了自定义bootloader代码的实现难度。Azure RTOS操作系统含有ThreadX RTOS以及FreeRTOS和 CMSIS OS wrappers，确保应用性能优异，并简化行业认证。此外，X-CUBE-STL自测库和功能安全文档可辅助安全关键应用开发，并加快基于STM32U5的产品取得IEC61508 SIL认证。
还有一些软件包可以简化网络安全并帮助遵守行业最佳惯例，其中包括安全启动和安全固件更新（SBSFU）的参考代码和利用内核中的Arm TrustZone® 隔离技术实现PSA 3级和SESIP 3级认证安全服务的可信固件（TF-M）示例。
意法半导体更新了经行业认证的X-CUBE-CRYPTOLIB加密库，简化了API，增加了加密算法，支持安全固件安装（SFI），保护客户固件下载的安全。这些软件包支持增强的MCU硬件安全功能，包括加强对侧信道攻击的保护，以及用于擦除机密数据的内部监测，满足支付卡行业（PCI）对POS应用的要求。
总 结
STM32U5是ST在Cortex-M33内核上的成熟之作，是未来低功耗类终端的首选MCU之一。未来该产品系列将持续向上向下扩宽——从128K～4M的片上存储容量型号可选。
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