STM32L4 to seria energooszczędnych mikrokontrolerów ARM Cortex‑M4F od STMicroelectronics, idealnych do aplikacji robotyki, IoT i elektroniki niskiego poboru mocy. Wyposażone w rdzeń taktowany do 80 MHz, pamięć Flash do 1 MB i zaawansowane peryferia niskiego poboru mocy, łączą wysoką wydajność z minimalnym zużyciem energii, osiągając wyniki 273 CoreMark i 100 DMIPS.

Dlaczego STM32L4 w robotyce i elektronice?

W świecie robotyki i elektroniki, gdzie baterie muszą działać tygodniami lub miesiącami, STM32L4 to wybór numer jeden dla projektów wymagających równowagi między mocą obliczeniową a oszczędnością energii. W porównaniu do starszych serii STM32L, nowsze modele wykorzystują peryferia w technologii niskiego poboru mocy: przetworniki A/D o prędkości 5 MSps pobierające zaledwie 200 µA/MHz, energooszczędne timery oraz interfejsy komunikacyjne jak UART, I²C i SPI. To czyni je idealnymi do robotów mobilnych, sensorów bezprzewodowych i wearables.

Kluczowe atuty w praktyce

Poniżej najważniejsze korzyści dla projektów o ograniczonym budżecie energetycznym:

  • wydajność – rdzeń Cortex‑M4F z jednostką zmiennoprzecinkową (FPU) i akceleratorami jak ART Accelerator oraz multi‑AHB matrix zapewnia szybki dostęp do pamięci Flash i DMA;
  • pojemność pamięci – do 1 MB Flash (dual bank) i 128–320 kB SRAM, co pozwala na złożone algorytmy bez zewnętrznych układów;
  • niski pobór mocy – tryby RUN @ 24 MHz, SLEEP, LPRUN, STOP2, STDBY i SHTDWN minimalizują zużycie energii – idealne do autonomicznych robotów.

W testach laboratoryjnych mierzy się pobór prądu w różnych trybach pracy, np. podczas współpracy z sensorami MEMS 9DoF (w tym cyfrowy kompas), wyświetlaczem LCD 4×24 czy pamięcią qSPI 128 Mb, realizując zadania takie jak nagrywanie audio 16‑bit @ 48 kHz czy kalibracja kompasu 3D.

Szczegółowa specyfikacja techniczna

Seria STM32L4 obejmuje modele jak STM32L476RGT6, STM32L496RGT6 czy STM32L431RCT6, wszystkie oparte na 32‑bitowym rdzeniu ARM Cortex‑M4 z FPU, taktowanym do 80 MHz. Najważniejsze parametry wybranych układów przedstawiono poniżej:

Model Flash SRAM Przetworniki A/D Interfejsy kluczowe Obudowa Zastosowania
STM32L476RGT6 1 MB 128 kB 16×12‑bit USB OTG FS, CAN, I²C, SPI, UART, Quad SPI LQFP64 Robotyka ogólna, IoT
STM32L496RGT6 1 MB 320 kB 10×12‑bit + DAC USB OTG, CAN, LIN, I²S, PWM do silników LQFP64 Sterowanie silnikami, audio
STM32L431RCT6 do 256 kB do 64 kB wielokanałowe 12‑bit 16 interfejsów komunikacyjnych LQFP64 Sensory, wearables

Najważniejsze funkcje peryferyjne obejmują 14 kanałów DMA, kalkulator CRC, RTC niskiej mocy, zegary PWM do sterowania silnikami oraz czujnik temperatury i WDT (watchdog). Modele jak STM32L4A6 dodają kryptografię (AES‑128/192/256, SHA‑256), a STM32L486 – kontroler LCD i USB.

Architektura zasilania FlexPowerControl umożliwia zewnętrzne DC/DC, niezależne linie dla rdzenia i peryferiów oraz nowy tryb wyłączenia dla ekstremalnych oszczędności. Zakres napięć: 1,71–3,6 V, temperatura pracy: −40…+85°C.

Peryferia dla robotyki i elektroniki

STM32L4 to bogaty zestaw peryferiów gotowych do wymagających zadań w urządzeniach bateryjnych:

  • analogowe – przetworniki A/D 12‑bit (do 5 MSps, niskiego poboru mocy), DAC, komparatory – do odczytu sensorów odległości, akcelerometrów czy mikrofonów;
  • komunikacyjne – I²C, SPI/I²S, UART/USART, USB OTG FS, CAN, LIN, IrDA – łączność z modułami Bluetooth, Wi‑Fi czy kamerami;
  • timery i PWM – zaawansowane generatory do sterowania silnikami krokowymi, serwomechanizmami czy enkoderami w robotach;
  • grafika i display – Chrom‑ART Accelerator (w wybranych wariantach) dla szybkich interfejsów LCD w smartwatchach czy panelach HMI;
  • bezpieczeństwo – koprocesor kryptograficzny w wybranych wariantach.

Płytki takie jak STM32 Nucleo‑L476RG oferują złącza Arduino/ST Morpho, ułatwiając szybkie prototypowanie robotów i systemów IoT.

Zastosowania praktyczne w robotyce

W robotyce STM32L4 napędza projekty wymagające długiej autonomii i stabilnej pracy:

  • robot mobilny – sensory 9DoF MEMS, kompas 3D z kalibracją, PWM do silników – pobór prądu mierzony w trybach niskiego poboru mocy;
  • IoT i sensory – płytka B‑L475E‑IOT01A z Bluetooth, Wi‑Fi, NFC i wieloma czujnikami;
  • audio i przetwarzanie – nagrywanie/odtwarzanie 48 kHz/16‑bit, miernik hałasu;
  • inteligentne urządzenia – zegarki, trackery z USB OTG i kamerą.

Przykładowo, w robocie sumo STM32L4 przetwarza dane z akcelerometru przy <1 mA w trybie RUN, przechodząc w STOP2 między kolejnymi pomiarami.

Jak zacząć: narzędzia i płytki deweloperskie

Pierwszy krok – pobierz STM32CubeMX i STM32CubeIDE (darmowe narzędzia ST z generatorami kodu HAL/LL), a następnie wybierz sprzęt i wykonaj podstawowe testy:

  • płytki Nucleo‑L476RG – mikrokontroler STM32L476RG, 80 MHz, 1 MB Flash, kompatybilność z Arduino;
  • Discovery B‑L475E‑IOT01A – wbudowane peryferia IoT i czujniki do szybkiego startu;
  • testy – mierz prąd, kalibruj sensory, programuj w C z RTOS (np. FreeRTOS).

Prosty kod startowy (dla CubeIDE):

#include "main.h"

int main(void) {
HAL_Init();
SystemClock_Config(); // 80 MHz
// Inicjalizacja GPIO, ADC itp.
while (1) {
HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);
HAL_Delay(1000);
}
}

Dostosuj w CubeMX: włącz tryby niskiego poboru mocy i skonfiguruj DMA dla ADC, aby ograniczyć udział CPU oraz zużycie energii.