前言

ST 已经推出了三种库函数，用以方便客户快速开发 STM32 系列的 MCU。从最早的标准外设驱动库，到后来的 Cube HAL ，再到 Cube LL，还有直接写寄存器。这几种库的代码效率到底如何呢？本文将针对这个问题进行分析和对比，最后提供对比数据供大家参考。

问题分析

我们以 GPIO 翻转、TIM PWM 输出、ADC DMA 数据采集和 DMA M2M 这四个常用功能，通过不同的库函数来实现，最终来对比各个库函数的性能。四个工程代码的内容简述如下：

GPIO 翻转：切换 GPIO 的输出电平，其中包含了系统时钟初始化和 GPIO 翻转的代码。

TIM PWM 输出：通过 TIM1 的通道 1 输出频率是 36KHz 的 PWM，循环修改其占空比从 25%到 50%，其中包含了系统时钟初始化、TIM1 的初始化和切换占空比的代码。

ADC DMA 数据采集：通过 ADC 的模拟通道 1，采集 100 次 ADC 的结果，并使用 DMA 传输到到用户缓冲区，其中包含了系统时钟初始化、ADC 初始化和 DMA 的初始化的代码。

DMA M2M:使用 DMA1 的通道 1，从 Flash 中传输 100 字节的数据到片内的 SRAM 中。其中包含了系统时钟的初始化和 DMA的初始化代码。

主要对比三个参数：Flash 占用量、SRAM 占用量和执行代码的效率。

Flash 和 SRAM 的占用量可以通过查看 IAR 生成的*.map 文件了解到。

在*.map 文件中，会有如上图的内容，其中的 readonly code memory 加上 readonly data memory 的和，就是 Flash 的占用量。而 Readwrite data memory 的大小即为 SRAM 的占用量。那么上图所示的 Flash 占用量即为 3204=3174+30，SRAM 占用量即为 1032。因用户堆（Cstack）我们设置的为 1024，所以真正应用代码所占用的 SRAM 量为 8=1032-1024.

代码的运行效率部分，我们是通过 IAR 提供的内核运行周期数（CYCLECONTER）来计算的。在功能函数的开始处和结束处分别设置断点，两次内核运行周期数的差值，就是此处代码的运行周期。

测试硬件选用了 Nucleo-F302 评估板。

软件环境和库函数详情如下：

• IAR V7.60
- Optimizations Level High (Size)
• STM32CubeMX V4.17
- Create Project with Copy the necessary library files
• STM32CubeF3 V1.60
• STM32F30x_DSP_StdPeriph_Lib_V1.2.3
• STM32F3xx CMSIS V2.3.0

测试结果如下：

总结：

总体来看，代码效率与移植性成反比的规律是明显的。但与 Cube HAL 相比， Cube LL 的效率优势还是很明显的，几乎和直接写寄存器的效率相差无几。而且目前 STM32cubeMX 已经开始支持直接生成使用 Cube LL 的工程，对于以后追求效率的开发应用人员来说，非常值得推荐给大家使用。

来源：ST

同级最好的存储器和新图形处理功能让智能穿戴产品给用户更好的使用体验
先进的图形控制器为小的圆形显示器优化设计，提升像素处理效率
经过市场检验的节能架构，让应用设计拥有更丰富的功能和更长的电池续航时间

意法半导体（简称ST）推出最新的超低功耗微控制器，让每天与人们交互的智能电子产品更好用，电池续航时间更长。

新STM32L4+产品是新一代的STM32L4微控制器，运算性能提升到了150DMIPS(233 ULPMark-CP)，最高运行频率达到120MHz，可用作健康手环、智能手表、小型医疗设备、智能表计、智能工业传感器等各种产品的中央控制器，这些应用设备都需要精密功能、快速响应、最短电池充电停机时间，这些要求使超高效的STM32L4+成为最理想的选择。

STM32L4+为应用设计人员取得如下目标提供所需的功能：强大的计算性能，同级最大的片上存储容量，实现流畅的用户体验所需的最先进的图形处理功能。新的Chrom-GRC™图形控制器可以像处理方形显示器(TFT-LCD)一样高效地处理圆形显示器，不会因为管理从不显示的像素而浪费存储器资源。片上还有意法半导体专有的创新的Chrom-ART Accelerator™图形性能提升技术。

意法半导体微控制器产品部总经理Michel Buffa表示：“我们预计智能产品将会无缝地融入我们的生活中，这些产品能够预见我们的需求，而无需我们过多的关注他们。利用意法半导体的同级最大的存储容量和超高效的图形处理功能，STM32L4+系列微控制器可实现功能更复杂、人机交互更流畅的新一类智能产品。”

STM32L4+系列产品为用户提供了资源丰富且经过市场检验的STM32开发生态系统，以帮助用户简化设计，缩短产品上市时间。开发生态系统包括价格亲民的原型开发板、例程、免费软件开发工具、高品质第三方软硬件和集成开发环境(IDE)，这些都是ST 合作伙伴计划中的内容。先前为上一代STM32L4微控制器开发的应用软件，不用修改即可在新一代产品上运行，同时还能提升性能。

STM32L4+即日起量产，提供多种封装选择。产品详情联系当地意法半导体销售处。

编者注:

STM32微控制器出货量已经超30亿颗，从最小的传感器、植入医疗器械，到消费电子、白色家电、电动工具、 媒体装置、通信产品、计算机和工控设备，意法半导体的STM32被用于各种高科技产品。STM32L4+是STM32大家庭的最新成员。“L”代表意法半导体的超低功耗设计，确保芯片始终尽可能消耗最低的功耗。“4”代表高性能Arm®Cortex®-M处理器内核。“+”表示最新产品设计具有更高的计算性能、更大存储容量、更丰富的片上功能、更高效的高性能图形处理功能。

增强的存储器功能包括两个8线SPI端口，使其成为首个支持该接口的STM32产品，使用这两个单线/双线/四线/八线SPI或HyperBus™接口连接闪存或SRAM存储器，可以用较低的成本提高代码执行和数据存储速度。

新产品的先进节能技术经过STM32L全系验证，其中意法半导体独有的FlexPowerControl技术，当微控制器进入低功耗模式时，可以保护重要数据，例如，SRAM内容和I/O引脚状态。FlexPowerControl还提供数个独立的电源域和可编程的高精度时钟。其中，电源域确保功耗在每个电压调节和关断模式下都尽可能最低，可编程高精度时钟可以节省外部元器件，当低频率运行时最大限度降低功耗。此外，新产品还提供七个主要低功耗模式，每个模式下还有子模式选项，在低功耗、短启动时间、可用外设、可用唤醒源方面优化系统。在这些功耗模式中，关机模式将电流降至仅有20nA。STM32L全系产品还支持批处理模式，在主CPU关闭时，可在低功耗时高能效地采集并存储数据。

STM32L4+的片上大容量存储器包括640KB的SRAM，可以辅助高速运算性能，最大限度提升图形处理性能。此外，该系列产品还有高达2MB的双区闪存，为代码和数据提供强大的存储空间，以及高效的读写同步功能。片上闪存是当前超低功耗微控制器市场上容量最大的，还有丰富的纠错功能，适用于安全关键应用。

意法半导体独有的Chrom-ART Accelerator™ (DMA2D)技术可接管具有重复性的2D图形计算功能，让主CPU为其它重要任务释放更多资源。此项图形加速技术可以执行2D图形数据复制、图形透明和alpha-blending混合运算，以及像素格式转换，处理速度比主CPU快一倍。节省下来的CPU周期可分配给与图形运算同步进行的实时处理任务或用于处理更复杂的图效算法。

Chrom-GRC™图形存储管理器可让用户像处理方形显示器一样处理圆形显示器，将图形处理负荷降低20%。虽然圆形显示器与方形显示器的存储器管理方式相同，但是圆形显示器因处理不显示像素而浪费存储器空间，STM32L4+ Chrom-GRC只处理有效像素，更高效地管理存储器资源。

STM32L4+还有丰富的数字和模拟功能，其中包括USB Host、USB Device、USB OTG；17个定时器（用于电机控制等功能）；数字通信接口（包括SPI、SAI、CAN）；高速数字滤波器（用于信号处理）。

模拟外设包括高速模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)和高精度基准电压源、比较器。所有功能都是为在任何工作模式下最大化能效而设计，例如，在两次采样捕获间隔时关闭转换器。

STM32L4+系列产品还有高温版，最高工作温度达到125°C，可用于散热性能不好的密闭空间。

STM32L4+系列的生态系统让开发者能够以最佳成本效益的方式开发创意，释放新系列微控制器的全部潜力。生态系统包括价格亲民的灵活多变的144引脚 STM32L4+ Nucleo开发板(NUCLEO-L4R5ZI)，这款板子有 Arduino™ Uno V3和ST morpho扩展接口，无探针调试。

STM32L4+探索套件(STM32L4R9I-DISCO) 的功能更丰富，用户在这块板子上可以开发并共享应用，板载24 bpp圆形LCD显示器(1.2英寸，390x390像素)、16-MbitPSRAM和512-Mbit 8线SPI闪存接口、MEMS麦克风和音频编解码器，在各种应用中提高音频性能。Arduino、Pmod™和STMod+接口为用户提供更多的扩展连接选择。

STM32L4+评估套件(STM32L4R9I-EVAL)是一整套演示开发平台，用于评估微控制器的全部外设和创建应用。

相关的嵌入式软件和开发工具基于意法半导体的经济且好用的STM32Cube平台，其中包括STM32CubeMX初始化代码生成器和有功耗计算功能的配置器、内容丰富的STM32CubeL4软件包。

• Arm平台安全架构(PSA)采用高性价比、领先技术全面提升物联网市场的安全技术支持

• 基于STM32H7系列开发的Arm® Cortex®-M7微控制器整合PSA概念和先进的安全功能服务

意法半导体（STMicroelectronics，简称ST；纽约证券交易所代码：STM），今天发布了平台安全架构(PSA)。 PSA是实现同级最佳的普适网络安全的关键技术。意法半导体的STM32H7高性能微控制器采用与PSA框架相同的安全概念，并将这些概念与STM32产品家族的强化安全功能和服务完美融合。

个人用户和组织机构越来越依赖通过互联电子产品管理时间，监测健康状况，处理社交活动，享受或提供服务，提高工作效率。防止与未经授权的设备与互动，对于保护设备身份、个人信息、实体资产和知识产权极其重要。随着物联网的规模和普及率提高，公民安全和国家安全均受到威胁。设备厂商为打击黑客层出不穷的入侵手段而必须不断地创新安保系统，PSA让他们能够以适当的成本在资源有限的小设备上实现最尖端的安全机制。

意法半导体微控制器产品部总经理 Michel Buffa表示：“确保物联网成功，首要解决安全问题。从个人消费者到企业和政府机关，赢得终端所有用户的信任对物联网的广泛采用至关重要。Arm的PSA平台让设备识别和软件空中下载更新(OTA)等自主物联网设备的核心安全功能更经济，扩展性更强。我们已经将其集成到包括STM32H7高性能系列在内的STM32微控制器家族，与现有的安全功能协同工作。”

意法半导体的STM32H7 MCU集成硬件随机数生成器(TRNG)和先进密码加密处理器等硬件安全功能，可简化嵌入式应用和全球物联网系统的安全设计，防范网络监听、欺骗或中间人干预等网络攻击。此外， 安全固件装载功能有助于OEM厂商确保产品编程安全可靠，即便在代加工厂或程序开发公司等非内部生产环境中，仍能将固件安全地装入产品设备。为实现安全装载功能，已预装在微控制器内的安全密钥和软件服务准许OEM厂商将已加密的固件交给代工厂，消除了用代码拦截、复制或篡改固件的可能性，这可以实现向设备写入代码并验证设备的功能，建立设备连接终端用户网络完成远程空中更新(OTA)所需的可信根机制，以便在设备生命周期内下载安装安全补丁或升级软件。

Arm副总裁兼物联网IP业务群总经理 Paul Williamson表示：“通过推出PSA平台安全架构——保证未来数万亿物联网设备安全的通用工业框架，Arm正在与生态系统一道彻底改变安全技术的经济性。ST在STM32H7 Cortex-M 微控制器中嵌入硬件安全模块和固件装载服务，利用 Arm的 PSA概念在通信网关、物联网设备等应用领域推动安全技术创新。”

另注：

作为支持PSA的STM32H7系列中的一款产品，STM32H753 MCU基于Arm的性能最高的嵌入式处理器内核(Cortex-M7)，以400MHz运行频率执行嵌入式闪存代码时，处理性能创下业内新纪录，测试成绩取得2020 CoreMark/856 DMIPS。为进一步提升微控制器的性能，意法半导体还在芯片上实现了其它创新技术功能，其中包括用于提升图形用户界面处理速度和效率的Chrom-ART Accelerator™ 、实现高速图像处理的硬件JPEG编解码器、高效的直接存储访问 (DMA)控制器、最大容量2MB的读写同步的片上双区闪存和让微控制器能够全速访问片外存储器的L1高速缓存。多电源域让开发人员能够最大限度的降低应用功耗，同时数量充足的I/O端口、通信接口、音频和模拟外设可满足娱乐、远程监视和控制等应用需求。

意法半导体的STSPIN32F0A可编程电机控制器在一个7mm x 7mm紧凑封装内整合全集成化栅驱动器(用于驱动三个外部MOSFET半桥)、STM32F0微控制器(MCU)以及3.3V DC/DC开关式转换器和12V LDO低压差稳压器，让设计人员可以根据不同的情况灵活地开发电机控制系统。内置32KB闪存的48MHz微控制器能够运行电机控制算法，例如，6步无传感器矢量控制或位置检测控制算法以及用户应用软件。

STSPIN32F0A拥有6.7V到45V的宽工作电压，在移动机器人、云台或无人机内，电源可使用小至仅一对 LiPo锂电池。新电机控制器还是电动工具、空气净化器和小冰箱等便携电器以及服务器散热风扇和3D打印机的理想选择。

开发人员可利用16个可编程I/O引脚和微控制器外设处理电机back-EMF[1]或位置传感器/霍尔传感器反馈数据，无需CPU介入，即便转子接近静止时，仍能保持控制精度。这些引脚外设包括一个12位9通道ADC转换器和三个运放。此外，运放还可以处理其它任务，例如，通过旁路电阻检测电流。

其它的MCU资源还包括五个通用定时器和I2C、UART和SPI接口。用户还可以使用boot loader程序，根据实际情况灵活地选用固件空中升级或更新。

栅驱动IC的输出电流达到每路600mA，为设计人员提供了更广的MOSFET管选择范围，能够控制各种额定功率值的电机。内部自举二极管保证启动的可靠性，内置保护功能包括实时可编程过流保护 、交叉导通/击穿保护、欠压锁保护(UVLO)和过热保护。

STSPIN32F0A还集成了3.3V DC/DC转换器和12V LDO低压差稳压器，分别用于给微控制器和栅驱动电路供电，从而进一步简化了系统设计和物料清单。

这款MCU驱动的电机控制器受益于意法半导体强大的STM32开发生态系统，其中包括STM32Cube软件包、STM32 Nucleo硬件开发板和STM32合作伙伴计划内的经过验证的第三方资源。

STSPIN32F0A即日上市，采用7mm x 7mm QFN封装。

意法半导体（STMicroelectronics，简称ST；纽约证券交易所代码：STM）和LoRa联盟创办会员、法国首家全国提供LoRa®网络服务的电信运营商Objenious公司宣布技术合作，加快物联网(IoT)节点连接LoRa网络。获得Objenious网络认证的意法半导体开发工具套件即日上市，可大幅降低新LoRa设备的研发，缩短产品上市时间。

LoRAWAN是基于LoRa技术的低功耗广域物联网(LPWAN)，为物联网设备联网创造了大量的机会。LoRa技术特别适用于功率受限、检修难、数据传输对带宽要求不高的网络节点，因此，目标应用十分广泛，包括资产跟踪、预知维护等。市调机构预测，到2020年，物联设备联机数量将达到数百亿。

Objenious开通了法国第一个LoRa网络，在全国部署的天线超过4,200副。凭借从Bouygues Telecom电信公司传承的网络技术和漫游协议，Objenious现在向国内外合作伙伴和客户提供自己的LoRa LPWAN网络、平台和服务。

从通用微控制器(MCU)、安全微控制器和传感器，到模拟器件、功率管理、混合信号和连接通信技术，意法半导体拥有开发物联网设备所需的全部关键技术。为简化STM32嵌入式设计，意法半导体还为开发者免费提供STM32开放式开发环境(ODE)，其中包括开发工具和软件库。在STM32开放式开发环境上集成Objenious网络连接软件让物联网设备开发变得更容易。

Objenious首席执行官StéphaneAllaire表示：“意法半导体与Objenious的合作让客户能够轻松、快速地开发Objenious LPWAN物联网设备，推动物联网业务发展。”

意法半导体法国公司西欧销售总裁Thierry Tingaud表示：STM32LoRa开发套件已经取得Objenious网络认证，是一套非常实用的开发工具，帮助开发者直接跨过新LoRa设备研发挑战。除预装软件开发工具外，STM32 Objenious-LoRa解决方案可直接用于目前正在运营的网络，从面大幅降低研发投入，缩短产品上市时间。”