意法半导体市场前沿的STM32 微控制器(MCU)产品家族再扩阵容，推出新款STM32U5芯片，在降低功耗的同时提高了性能，并延长了续航时间，提升了能效。STM32U5产品已获得NIST嵌入式随机数熵源认证，是业界首款获此认证的通用MCU。

这款STM32U5 MCU将代码和数据存储容量扩展到128Kbyte闪存，适合成本敏感型应用，同时还针对复杂应用和类似智能手机的复杂用户界面增加了高容量版。集成4Mbyte闪存和2.5Mbyte SRAM的 STM32U59x/5Ax是迄今为止STM32 MCU全系产品中片上存储器容量最大的产品。

凭借增强的功能，新STM32U5 MCU能够有效为深度嵌入式应用赋能，如环境传感器、工业执行器、楼宇自动化、智能家电、可穿戴设备、电动汽车控制等，尤其是安装在远端、难于检修位置的设备。随着智能工作和智能生活方式在全世界的不断发展，深度嵌入式设备在这些领域的部署量已达数十亿。新STM32U5 MCU通过提升这些应用的性能、能效和网络安全性，加快推进深度嵌入式设备的部署。

全系STM32 MCU都基于行业标准的Arm® Cortex®-M 嵌入式处理器内核，并配备功能强大易用的STM32Cube和STM32Cube.AI开发生态系统。该生态系统整合软硬件开发工具，从项目开始到结束全程支持客户开发工作，包括将提前训练好的神经网络转换为优化的代码，以创建前沿的 AI/ML 解决方案。

STM32U5系列采用Arm最新一代嵌入式处理器内核Cortex-M33，该内核采用了可提升性能、能效、网络和硬件攻击防御能力的先进技术。意法半导体围绕这个处理器核将ST的超低功耗 MCU 专业技术整合进来，并利用Arm现有方法实现了一个网络安全性极高的架构。该系列中的部分产品还提供 2.5D 图形加速器。因此，这一新系列产品极具开创性，全系产品都引脚对引脚兼容，软件兼容，可以直接用于设计下一代应用。

意法半导体通用微控制器子产品部执行副总裁 Ricardo De Sa Earp表示：“许多应用都需要更多的功能、更丰富的图显和更快的性能，同时要求续航时间更长、电池更小，有能量收集功能，这就是我们今天扩展STM32U5系列的原因。这款 MCU将Arm最新的处理器内核与我们独有的超低功耗技术、大容量的片上存储器，以及NeoChrom 图形引擎(选配)整合在一起，以提升用户的视觉体验。”

在意法半导体STM32U5 系列的众多客户中，Ajax Systems已经在使用这款新的MCU 设计下一代高级无线安全和智能家居解决方案。Ajax设备部门研发总监 Max Melnyk表示：“与全球半导体市场巨头ST合作可以帮助Ajax的产品升级迭代。STM32U5 系列显著降低了功耗，同时保持了原有的处理性能，可媲美其他内置DSP和浮点协处理器MCU。我们现有代码的90%都可以二次使用。片上集成大容量SRAM对于我们是第二大优势，足以处理双帧缓冲需求，实现快速流畅的图显性能。新系列产品还有一个大容量闪存，可以用于保存资源。我相信新系列产品将加速推进下一代 Ajax 产品的开发。”

详细技术信息

STM32U5系列的专有节能特性包括自主外设和意法半导体的低功耗后台自主模式(LPBAM)。LPBAM模式可以让应用程序的关键功能保持正常运行的同时，关闭处理器内核和其他未用模块，进入 MCU中的任何一个灵活省电的低功耗模式。MCU可以把内核从低功耗状态快速唤醒，高效处理批量数据，然后再切回到低功耗模式。

来源：意法半导体中国

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STM32U5的高性能不但体现在高主频、新内核，还体现在cache的增强和硬件数学运算加速器等的集成。这样的性能能够很好支持控制算法的实施，还能满足一些AI算法的本地实施，例如电机震动故障监测、物品形状颜色识别等。

STM32U5具有很好的外设集成度。14位、12位的ADC配置，DAC，运放，比较器等丰富的模拟外设，配合2个高级电机控制定时器和多个通用定时器很好的满足工业控制中对电机控制部分的需求。在工业总线接口方面，内置了FD-CAN外设，也可以很方便进行外扩，例如通过FSMC外扩FPGA而实现更复杂的总线等。丰富的串行通信外设接口也方便进行传感器采集、工业组态显示屏等的扩展。内置2MB 双Bank Flash，768KB RAM这样丰富的资源，对应用开发非常友善，也方便了升级功能的考量。100K次可擦写的512KB Data Flash及方便外扩存储的O-SPI接口等也为现场数据的实时存储记录提供了实现方案。

STM32U5的强安全性基因则为工业控制产品联网提供了更好的保障。Cortex-M33内核的TrustZone机制及丰富的AES、PKA、OTFDEC等加密算法硬件加速器为工业控制器产品固件烧录、安全升级、联网通信等提供全方位安全方案支持。

STM32丰富的生态系统也为工业应用提供更便利的支持，例如STM32 MC SDK，STM32 Cube.AI等。针对工业应用，STM32U5生态也提供了针对IEC60730的ClassB及IE61508的SIL认证功能安全设计包。

在医疗健康应用中，对MCU的要求与工业控制系统也有相似之处，同样需求MCU高性能，高集成度，具有更好的安全性，而对MCU的低功耗特性也提出了更高的要求。

得益于STM32U5对模拟外设的高度集成，医疗健康设备设计中能方便的采集各类传感器数据，本地存储或联网上传这些数据。低功耗后台自主模式LPBAM更是能在不唤醒MCU内核的情况下对传感器数据进行采集和搬运，与传统模式相比能使MCU内核的唤醒次数减少数倍，而很大程度节省功耗。

得益于STM32U5的高性能，医疗健康设备设计中可以处理大量的传感器数据而将病理诊断算法本地化实现，也可融入AI的一些算法处理。STM32U5也内置有图像显示硬件加速器，结合图形化生态TouchGFX则可以得到流畅绚丽的显示效果。

工业计量仪表应用中对MCU的需求与健康医疗设备类似，STM32U5也极为合适。

STM32U5 让工业应用破圈

• 更高的能效比

高性能是U5的第一个关键词。STM32U5内搭Cortex-M33 内核，相对Cortex-M4性能提高20%以上；主频160MHz，使STM32U5系列能达到240DMIPS和651Coremark的性能评分，而同样采用Cortex-M33内核的上一代产品STM32L5主频为110MHz。

为了进一步增强性能，STM32U5还集成了数学运算加速器（三角函数以及数字滤波加速器CORDIC和FMAC），实现数字信号处理功能加速同时减轻CPU负载，在电机驱动应用实例中，可以将控制环路速度提高12%。

U5还集成了用于优化内、外部存储上指令与数据吞吐速度的Cache（8 kB指令Cache，4kB数据Cache）和Art加速器以及用于图形处理加速的Chrom-Art，以实现更流畅更高颜值的图形显示界面。

作为MCU来讲，内部存储是另外一个重要性能指标。STM32U5在存储空间也得到了进一步扩大。STM32U5的Flash目前支持1MB至2MB。同时，Flash中包含512KB具有100K次擦写保证，为用户数据反复保存提高可靠性。而SRAM配备768KB，并且支持ECC，从而满足关键安全应用。同时，STM32U5还配备了存储控制器接口FSMC，以及OctoSPI，从而支持更灵活的外部存储扩充。

• 多方位技术创新实现超低功耗

• 引入LPBAM低功耗自主工作模式，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，极大降低系统功耗
• 采用40nm制造技术，可节省动态工作模式和节能模式的功耗
• 传承了上一代MCU STM32L系列的超低功耗成功产品特性
• 创新LPBAM低功耗自主工作模式，极大降低系统平均功耗
• 更灵活的功耗模式，延长电池使用时间，增强用户体验

• 提供多种低功耗模式选择，并支持快速唤醒，其低功耗性能在第三方平台EEMBC获得多项优秀跑分

• 丰富的接口和外设

丰富的接口和外设是STM32U5的第三个关键词。U5具有更高的集成度，集成各类数字模拟外设、先进的硬件加速器、更大的存储单元。STM32U5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ST的Sigma-Delta调制数字滤波器(DFSDM)。现在，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SRAM存储器内嵌入纠错码(ECC)存储器，STM32U5 MCU还可以满足功能安全关键应用的要求

• 强大的信息安全特性

无论工业控制、个人医疗健康设备，还是工业表计应用，都会有各种类型的数据交换，因此对安全性要求更高。STM32U5系列引入了创新安全技术，以实现强大的信息安全特性：

• 加密引擎（AES）和公钥算法加速器（PKA）硬件单元具有抵御差分功率分析（DPA）和测信道攻击的能力
• 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机密数据，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

此外，U5还集成了更多安全功能以保护客户的设计，数据支持硬件隔离，加解密，安全认证，保证产品长生命周期，存储保护，主动防攻击系统，信任根等，全方位守护用户的系统以及数据安全。

STM32U5的高能效比已经被用户和市场充分验证，目前已经在各类泛工业应用获得用户的肯定，被应用到工业智能流量计、健康及健身类穿戴产品、医疗监护设备、POS支付终端等对于高性能、低功耗和安全性有高要求的场景中。

来源：STM32

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SecureMark-TLS基准配置文件对用于安全互联网通信的传输层安全(TLS)协议所需的加解密操作进行建模。TLS协议提供了交换消息的机密性和完整性，并且可以对通信双方进行身份验证。SecureMark-TLS测量物理设备(可以是开发板或最终产品) 在执行一组指定的加解密操作时的性能和功耗。功耗测量被换算成一个最终的单一分数，该分数代表物联网边缘节点设备的TLS操作。想了解 SecureMark-TLS 测试套件的更多信息 ，请访问https://www.eembc.org/securemark/

✦ EEMBC SecureMarkTLS跑分对比

点击链接访问https://www.eembc.org/securemark/scores.ph ，可以看到 ST发布的使用 EEMBC SecureMarkTLS测试套件的测试报告。

选择STM32U575 RevB Core MHz:160 和STM32U585 RevB Core MHz:160 （我们选择的是最大主频 160MHz），可以看到测试的硬件环境如下图所示：

测试的软件和Crypto信息如下：

请注意蓝框中标出测试的算法库和版本：Software Library(ies) and Version: mbedTLS 2.4.2。

mbedTLS 现已被arm公司收购并由arm技术团队进行维护更新，是对TLS和SSL协议实现的算法库。mbedTLS的目标是：易于理解，使用，集成和扩展。它主要是面向小型嵌入式设备，代码紧凑，而且执行效率高，可以说是行业内最小巧的SSL加密算法库。并且mbedTLS是完全OpenSource的，支持Apache 2.0 license 或者GPL 2.0 license双重许可，可以自由应用于商业项目中。

在 U575 上，我们直接运行的是开源的mbedTLS 2.4.2，算法部分是开源的mbedTLS 2.4.2里面实现的软件算法; 在U585上，同样运行的是开源的mbedTLS 2.4.2，但算法部分使用U585自带的硬件加解密引擎。

在下图的测试结果中，SecureMark-TLS 是对整体功耗的跑分总评，SecureMark-TLS Performance 是对整体性能的跑分总评。后面我们又分别列出了不同算法的性能和功耗的分数。

Benchmark跑分总评

说明：

• 测试中硬件加速的部分采用mbedtls ALT function方式，由于数据存储方式，API等原因，并未使U585 HW crypto性能得到最大化利用；
• 实际应用程序如果直接调用Driver，则可有更高的性能和能耗表现。

Mbedtls软件作为运行的代码进行benchmark，对比U575纯软件和U585带硬件加速的性能和能耗。

Benchmark子项：AES 性能 + 能耗

Benchmark子项：SHA 性能 + 能耗

Benchmark子项：ECC 性能 + 能耗

硬件加解密引擎（HAL驱动）与Cryptolib软件算法对比

软件算法部分采用ST 的 X-CUBE-CRYPTOLIB作为对比的对象。X-CUBE-CRYPTOLIB是基于STM32的软件算法库，支持STM32全系列产品，提供多种主流算法的实现，针对不同的内核进行了算法优化，支持多种使用的配置模式（高性能、小代码量等选择）。硬件引擎的使用则通过直接调用HAL驱动来完成。

我们通过以下几个常用的典型算法进行对比，比较的内容为软硬件实现的性能和存储空间占用情况：

• AES CBC加密和解密
• RSA加密和解密
• ECDSA签名和验签

✦ 性能对比

AES CBC 数据流加解密：每秒数据处理能力 (以8KB数据做测试, 每次处理大小分别为128, 512, 1024, 2048字节的结果)

RSA加解密

ECC签名验签

✦ 存储空间占用情况

存储空间的占用和选择的编译器、编译器版本、编译选项和配置等很多因素有关，下面的数据仅供参考。

X-CUBE-CRYPTOLIB 的更多详细数据，请参考https://wiki.stmicroelectronics.cn/stm32mcu/wiki/Security:STM32U5_Series:_Cryptographic_Library_Performance

Memory Footprint HAL + HW vs. Cryptolib SW

硬件加解密引擎优势总结

综上所述，硬件加解密引擎具有更高安全性、更高性能、更低功耗和更少的系统资源需求。

✦ 更高安全性

• SAES和PKA引擎具备攻击防御能力（侧信道攻击，错误注入攻击）
• HUK+SAES提供基于硬件的安全存储功能，防克隆，防软件逻辑攻击

✦ 更高性能

• 相较于软件实现 x5 倍的数据AES加解密处理能力
• 相比软件实现快5~10倍的签名验签操作
• 十倍的Hash运算

✦ 更低功耗

完成相同运算所消耗的能量只有软件运算的几分之一

✦ 更少系统资源需求

• 运算过程中CPU可以处理器其他高优先级事物
• 运算无需占用额外Flash与RAM空间

来源：STM32
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详阅请点击下载《STM32U5系列超低功耗高性能Cortex-M33 MCU技术详解》

来源：意法半导体STM
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