低功耗拇指小板NUCLEO-L011K4测评

本次测评的NUCLEO-L011K4开拓板同属于Nucleo-32系列，之前本人做过NUCLEO-F031K6的测评，两者构造基本同等，只是核心微掌握器本次是低功耗的STM32L011K4，重复部分内容这里就没有写上，大家可以参看《“小身材，大聪慧”——STM32 NUCLEO-F031K6测评》。

现在，社区正在进行NUCLEO-L011K4低功耗开拓板49元团购活动，感兴趣的小伙伴可要抓紧了，手慢无！

地址：http://bbs.eeworld.com.cn/thread-489596-1-1.html。

本次测评包括以下内容：

1、开箱

2、构造

3、功耗

4、开拓

5、总结

一、开箱

初次拿到NUCLEO-L011K4开拓板后，有种非常熟习的觉得，Nucleo风格塑封包装非常简洁。

图1-1 NUCLEO-L011K4开拓板包装

打开包装，你会觉得所有的Nucleo-32开拓板都长得千篇一律，如果不通过开拓板上的标签来判断，很难判断开拓板的型号，Nucleo开拓板不仅电路的布局同等，电路布线也一样，因此，你想评估其它型号的MCU时，也可以将主芯片去掉，焊接一款其他型号的MCU，是不是STM32的兼容性很好？

图1-2 NUCLEO-L011K4开拓板

意法半导体ST公司目前共推出了几十种低本钱的Nucleo系列开拓板，包括Nucleo-32、Nucleo-64和Nucleo-144三种，个中有5款拇指开拓板Nucleo-32系列，采取只有32引脚STM32微掌握器，NUCLEO-L011K4是目前Nucleo系列最小配置的开拓板。

图1-3 Nucleo系列生态系统

NUCLEO-L011K4开拓板紧张特点：

（1）采取32引脚封装的STM32L011K4微处理器

（2）供应Arduino Nano扩展接口

（3）支持云端开拓环境Mbed

（4）板载ST-LINK/V2-1编程调试器

（5）USB支持三种接口：

a.虚拟串口

b.存储器

c.调试接口

（6）可变的电源供电

a.USB接口供电

b.Arduino Nano扩展接口供电

（7）供应三个LED灯：

a.LD1作为USB通信指示灯

b.LD2作为电源指示灯

c.LD3是用户指示灯

（8）1个复位按键

（9）支持多种可选的集成开拓环境：IAR™, Keil, GCC-based IDEs等

二、构造

NUCLEO-L011K4评估板是意法半导体ST公司推出的针对小封装低本钱的STM32L011K4微掌握器的开拓板，从属于Nucleo-32系列，目前Nucleo产品的核心板有3个系列。

图2-1 Nucleo开拓板系列

NUCLEO-L011K4开拓板由1个STM32 MCU、1个ST-LINK/V2-1编程调试器、Arduino Nano扩展接口、1个复位按键和一个用户LED组成。
下面是NUCLEO-L011K4的功能框图。

图2-2 NUCLEO-L011K4开拓板构造

下图是NUCLEO-L011K4开拓板的原件布局图，我们可以觉得虽然NUCLEO-L011K4开拓板体积不大，但是布局非常紧凑，该有的功能都有了，电路板两面都有元件放置，正面是目标单片机部分，背面是ST-LINK部分。

图2-3 NUCLEO-L011K4开拓板正面布局

图2-4 NUCLEO-L011K4开拓板背面布局

通过NUCLEO-L011K4开拓板与之前的NUCLEO-F031K6开拓板比拟，可以看出Nucleo-32系列和以前的Nucleo-64开拓板一样，所有型号共用相同的电路板，只是主微掌握器不同，还有一些锡桥配置不同而已，而关于Nucle-32开拓板的硬件资源在我之前的测评《“小身材，大聪慧”——STM32 NUCLEO-F031K6测评》中有详细先容，这里就不再重复了，有兴趣的朋友可以参看！

下面来看看NUCLEO-L011K4开拓板的核心微掌握器STM32L011K4T6，该MCU从属于低功耗的STM32L0系列微掌握器，基于ARMCortex-M0+内核，ULPMarkTM-C认证测试取得135分。
同时意法半导体独占的制造工艺具有很高的温度稳定性，因此可以确保STM32L0系列在125C时拥有同类最低功耗，兼备出色的能效和稳健性。
具有动态电压调节，超低功耗时钟振荡器，LCD接口，比较器，DAC，真随机数发生器和硬件加密（AES-128）。
存储容量范围从8KB到192KB FLASH，20KB SRAM，高达6KB EEPROM。
此外，最新推出的14引脚封装使其成为最小的STM32微掌握器。

图2-5 STM32L0系列微掌握器特点

目前STM32L0系列有三个产品线：STM32L0x1基本型产品线、STM32L0x2 USB产品线(无晶体USB2.0 Full Speed)和集成 HMI模块的STM32L0x3 USB/LCD产品线。

图2-6 STM32L系列微掌握器分类

这次拿到的NUCLEO-L011K4开拓板的MCU属于STM32L0x1基本型产品线。
该产品线包含了非常丰富的选择，而STM32L011K4T6微掌握器属于个中小封装，小存储，低本钱的产品。

图2-7 STM32L0x1系列微掌握器

NUCLEO-L011K4开拓板板载了一颗LQFP-32封装的低功耗微掌握器STM32L011K4T6。

图2-8 NUCLEO-L011K4开拓板主掌握器

STM32L011K4T6的内部构造框图如下：

图2-9 STM32L073RZT6的内部构造框图

其紧张特点：

（1）超低功耗：

支持电源1.65 V至3.6 V

温度范围-40至125C

0.23A待机模式（2唤醒引脚）

0.34A停滞模式（16唤醒行）

0.67A停滞模式+ RTC + 2 KB RAM保留

低至76A/ MHz的运行模式

5微秒唤醒韶光（从闪存）

41A 12位ADC（10 ksps的转换）

（2）内核：

基于ARM32位Cortex-M0 +内核

时钟支持32 kHz至32 MHz

0.95 DMIPS/MHz

（3）支持USART和SPI接口的预编程勾引程序

（4）丰富的仿照外设

1.14 Msps的12位ADC的多达10个通道(低至1.65V的事情电压)

212位带有输出缓冲器通道的DAC

2个超低功耗比较器

（5）支持ADC、SPI、I2C、USART、计时器

末了大家把稳了，虽然不同的NUCLEO-32开拓板利用了同样的电路板，同时接口数量也是一样的，但是可能不同的开拓板之间的接口对应的MCU引脚是不同的，须要大家在利用时把稳区分，下面是NUCLEO-L011K4开拓板的Arduino™ nano接口引脚定义。
可以看出虽然开拓板外扩接口比较少，但是通过端口复用功能，供应了非常丰富的功能。

图2-10 NUCLEO-L011K4开拓板接口

三、功耗

NUCLEO-L011K4评估板的核心掌握器STM32L011K4T6从属于STM32低功耗系列的产品，在意法半导体（ST）公司的宣扬手册上可以查到关于STM32L0的功耗，可以看到在125度时，不同低功耗模式下的功耗从28uA到1.96Ua不等，从FLASH中由停机模式唤醒运行仅须要5us韶光，如果从RAM中由停机唤醒仅须要3.5us，如果从STANDBY模式唤醒运行，须要50us韶光,看了这些数据，当然要亲自测试一下。

图3-1 STM32L0系列功耗

1、准备

意法半导体公司在NUCLEO-L011K4评估板上面给用户供应了测试MCU功耗的位置JP1（IDD measurement），首先将跳线帽去掉，将电流表接入JP1的两引脚间，这种情形下就可以用电流表丈量微掌握器的电流IDD了。

图3-2 测试功耗接口

但是JP1跳线是间距1.27mm的小跳线，手头没有得当的连接线引出接万用表表笔，末了只能将引脚焊了一根导线引出来，然后接到万用表上丈量。

图3-3 测试接口

图3-4 测试接线

意法半导体ST公司不但预留了NUCLEO-L011K4评估板功耗测试接口，还专门为用户供应了功耗测试工程实例。
工程路在STM32CubeL0软件包内那测试功耗的例程默认路径为：\STM32Cube_FW_L0_V1.5.0\Projects\STM32L011K4-Nucleo\Examples\PWR，包括SELLP、STANDBY、STOP、STOP_RTC、LPRUN和LPSLEEP等低功耗模式例程，大家可以用来学习不同功耗的编程，同样可以用来测试不同事情模式下的功耗。

图3-5 官方供应的低功耗例程

2、测试

利用MDK打开须要测试功耗的工程文件，在工程的readme文件下面有关利用该工程的方法及利用把稳事变，可以看出，所有功耗都是在内核频率2MHz时测试的。

图3-6 功耗测试工程

编译工程，分别测试不同低功耗模式下的功耗。

图3-7 PWR_LPRUN Low Power Run Mode测试

图3-8 PWR_LPSLEEP Low Power sleep Mode测试

图3-9 PWR_SLEEP Power sleep Mode测试

图3-10 PWR_STANDBY PWR standby测试

图3-11 PWR_Standby PWR_STANDBY_RTC测试

图3-12 PWR_STOP Power Stop Mode测试

图3-13 PWR_STOP_RTC Power Stop with RTC Mode测试

末了整理如下：

表3-1 功耗测试结果

序号 低功耗模式 功耗（IDD）

1 PWR_LPRUN Low Power Run Mode 22.85uA

2 PWR_LPSLEEP Low Power sleep Mode 4.32uA

3 PWR_SLEEP Power sleep Mode 110.03uA

4 PWR_STANDBY PWR standby 0.27uA

5 PWR_Standby PWR_STANDBY_RTC 0.98uA

6 PWR_STOP Power Stop Mode 0.39uA

7 PWR_STOP_RTC Power Stop with RTC Mode 1.17uA

把稳：system clock设置在2 MHz

可能大家会创造上面数据比图中的要小一些，紧张缘故原由是上面图中给出的是在125度时，而且频率在32KHz下面的数据，而本次测试在室温，频率2MHz下面的数据，肯定是有差别的，但是通过实测数据可以看到，STM32L0系列MCU的功耗的确很低，能够担保在电池供电的系统中事情更长的韶光！

四、开拓

ST公司为为STM32建立的完备的生态系统，不但供应了种类丰富的评估板帮助用户熟习STM32微掌握器，包括低本钱的Nucleo系列评估板，Discovery探索系列评估板，还有全功能评估板等。
同时供应了非常丰富的开拓工具。
在IDE方面，支持主流的IDE，有MDK、IAR、GCC-based IDEs等，其余还支持ARM最新推出的云端开拓Mbed。
在软件方面，ST为STM32供应了标准库和HAL库，并供应了大量的工程实例和开拓模板，帮助工程师快速开拓STM32的工程。
其余，ST还推出的STM32 CUBEMX配置工具可利用图形化界面完成STM32微处理器的初始化配置事情。

下图是STM32系列MCU支持的IDE。

图4-1 开拓软件

下图是为STM32供应的软件库的比拟，STM32Snippets库代码最底层，天生代码效率该当更高，但是利用起来是最未便利的，支持的MCU型号比较少，STM32Cube HAL库目前来说是ST公司比较推崇的开拓办法，支持全系列STM32微掌握器，代码的易用性等都是不错的，STM32Cube LL库代码实行效率也是比较高的，该当是ST公司下一步准备推出的支持全系列STM32微掌握器的一个库。

图4-2 几种官方库的比拟

下图是目前几种库的对STM32系列MCU的支持情形以及ST公司下一步的操持，目前STM32Cube LL库已经支持STM32L4系列MCU，按照之前ST官方发布的，支持STM32L0系列的STM32Cube LL库将在2016年4月份推出，但是现在都5月中下旬了，我查了一下STM32Cube库，目前1.5.0库还没有STM32Cube LL库的东西，希望能够早日推出测试一下。

图4-3 几种官方库的信息

下面是STM32L4的库中，大家可以看到有HAL库和LL库两部分组成，而在STM32L0的库中，只有HAL库，暂时还没有LL库的文件!

图4-4 STM32L4系列CUBE库

图4-5 STM32L0系列CUBE库

本来想要体验一下NUCLEO-L011K4的Mbed开拓，但是连接到Mbed网站后，显示暂不支持NUCLEO-L011K4开拓。

图4-6 Mbed暂不支持NUCLEO-L011K4

几种心得开拓过程基本都要等待支持之后才能利用，那下面来分别试试STM32Snippets库和STM32CubeHAL库两种办法的开拓过程吧！

1、STM32Snippets库测试

（1）工具：MDK+STM32Snippets库

（2）准备STM32Snippets库，在官网下载STM32Snippets库，地址：http://www.st.com/content/st_com ... tm32snippetsl0.html。

图4-7 STM32L0系列的Snippets包

解压后来看看STM32Snippets库的目录，创造Drivers里面是驱动干系的内容，Projects是给出的例程，不过只有STM32L053-DISCO discovery开拓板的例程，打开GPIO中01_LockingMechanism例程，是关于GPIO的Lock的测试，大略剖析创造，基本没有供应干系的库函数之类，所有操作基本都须要自己操作寄存器进行，这个须要大家对STM32系列MCU要相称熟习，然后才能利用，当然编写出的程序一样平常效率是比较高的。
这样看来，我把STM32SnippetsL0成为库，该当是不确切的，更准确的该当按官方成为固件包吧。

图4-8 STM32Snippets工程实例

（3）下面自己也编写一个测试一下，实现一个最大略的功能，掌握NUCLEO-L011K4开拓板的LED灯每1秒亮灭状态改变一次!查看了事理图，创造LED灯连接了PB3引脚。

图4-9 NUCLEO-L011K4开拓板LED接口

（4）利用MDK新建工程，然后写如下代码，在STM32L011K4初始化后，被默认设置成了2MHz的系统频率，设置systick频率为1KHz,之后重新将系统始终选择内部HIS，频率16MHz,末了初始化GPIO。

图4-10 测试主函数

在systick中断中计时1s，每次韶光到后，将PB3的输出状态取反一次即可。

图4-11 测试systick中断函数

然后编译下载，既可以看到演示效果。

图4-12 测试工程

经由这个测试，创造STM32Snippets办法直接对寄存器操作，须要对STM32 MCU内部硬件资源非常熟习才可以，初学者该当有一定难度，开拓过程不是很友好。

2、STM32CubeHAL库测试

（1）工具：MDK+STM32 CUBE MX+HAL库

（2）工具准备就不过多说了，官网下载直策应用就行了

（3）任然来实现掌握NUCLEO-L011K4开拓板的LED灯每1秒亮灭状态改变一次!

（4）首先利用STM32 CUBE MX软件配置GPIO引脚状态，时钟频率等。

图4-13 引脚配置

图4-14 时钟配置

利用STM32 CUBE MX自动天生代码工程，然后再程序中添加重写的systick中断的回调函数，实现每1s使LED状态取反即可。

图4-15 CUBE HAL库测试工程

图4-16 Systick回调函数

下图是利用上面两种方法实现同一功能的工程代码利用的存储空间比拟。

图4-17 两种工程比拟

可以看出：首先STM32Snippets办法直接对寄存器操作，更靠近硬件，编写出来的程序空间更小一些，但是须要对程序员有更高的哀求，而且编程比较不便，可操作性比较差一些；而STM32CUBE HAL库有良好的函数接口支持，以及图形化的配置软件，因此对程序员而言，更加友好，但是一定导致编程代码效率低一些。
末了还是比较期待STM32 CUBE LL库的体验!

五、总结

本次测试的NUCLEO-L011K4开拓板，是意法半导体ST公司最新推出的低本钱的Nucleo-32开拓板，板载ST-LINK/V2-1编程调试器，供应Arduino Nano扩展接口。
支持主流的IDE（MDK、IAR、GCC-based IDEs等）开拓，其余还支持Mbed开拓。
同时ST为STM32供应了标准库和HAL库和STM32 CUBEMX配置工具可利用图形化界面完成STM32微处理器的初始化配置事情。

NUCLEO-L011K4开拓板板载一片STM32L01K4T6微掌握器，是一款超高能效的ARM Cortex-M0+ 低功耗MCU，LQFP32封装，具有低本钱和低功耗等特点，在同类微掌握器中具有出色的表现，作为穿着式装置、医用监视器、工业传感器、智能生活设备等对本钱敏感运用。

感兴趣的小伙伴抓紧机会，赶紧团购一个自己的NUCLEO-L011K4开拓板带回家吧！

以上图文内容均是EEWORLD论坛网友：lkl0305 原创，在此感谢。

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