满足你所有向往的圆屏智能手表解决方案——ST NUCLEO-L4R5ZI评测

物联网所带来的机遇与挑战都集中在一个“快”字，从2015年可穿戴手环爆发到达到最高峰都不到一年的时间，而2016年可穿戴手环热度已日渐消退，代表着更高端时尚的可穿戴智能手表引跑高端可穿戴市场。这两者都有其成功的必然属性，手环以低廉的价格和入门级的功能涉猎用户，但功能单一，延展性弱是其致命缺陷；而智能手表以丰富的功能及优秀的体验征服用户，但昂贵的价格又不够亲民。可以预见，在这两者之间必然存在着一个窄但广的中端用户需求市场，既需要有手环续航持久、价格公道的优点，又要有智能手表功能丰富，实用性强等优势。

为此，爱板网从多款热门低功耗高性能的微控制器精心挑选出了一款恰到好处，携两者之长、能解决用户痛点的带屏显可穿戴设备解决方案，来自意法半导体最新的STM32L4+系列MCU，同时，爱板网也拿到了其相应的评估板NUCLEO-L4R5ZI。

和ST所有的NUCLEO系列板卡一样，NUCLEO-L4R5ZI同样可以看作是基于STM32L4+系列MCU的最小系统板+可拆分式的ST-LINK/V2-1调试器组合，结构非常简单，对于自定义灵活的开发倒是非常方便。

其实对于ST的NUCLEO板子本身，真没什么可以多说的，即便是第一次接触的人，稍微了解下就清楚了。在NUCLEO-L4R5ZI板子上，除了微控制器，调试器，引出的ST Zio以及ST morpho扩展接口外，那就是根据微控制器特性引出的USB OTG接口。

板子正面黑色的扩展接口为Zio扩展接口，且兼容Arduino UNO扩展接口。而在Zio旁边的两排引脚孔则是ST morpho扩展接口，引出了板载微控制器的所有IO口，方便开发者在评估微控制器的时候DIY。

↓ USB OTG接口，这应该是根据板载微控制器的特性引出的，有的系列微控制器支持以太网，则还会扩展出以太网接口。两个按键，用户按键和复位按键。

↓ 板载ST-LINK/V2-1调试器，支持对板载微控制器以及ST其它系列的微控制器编程调试。

↓ NUCLEO-L4R5ZI开发板的核心器件，ST全新的STM32L4+系列MCU，具体型号为STM32LT5ZIT6，采用LQFP144封装，大就是你第一眼看到的所有特点了，当然，如果是想在空间敏感的可穿戴等物联网设备上使用，ST还有其它封装系列，如WLCSP、UFBGA，满足所有小尺寸应用的需求，LQPF封装只是比较适合前期的开发调试或者对空间限制不敏感的应用。

目前ST STM32L4+系列主要的产品线包括：STM32L4R5/S5、STM32L4R7/S7（具有TFT接口）和STM32L4R9/S9（具有MIPI‐DSI和TFT接口）。关于微控制器具体的的参数就不一一例举了，想了解的可以直接去ST官方查阅相关的规格书，这里只讲几个比较重要的特性，或者说提升点。

虽然说根据规格型号可以了解到板子上的微控制器在STM32L4+系列中属于低配版，不过也不用太失望，核心功能并未缺席，而且对比其它友商的MCU，STM32LT5ZIT6无论是性能和功能还是比较强大的。即便是对比ST自己的前代L4系列产品，L4+在保持超低功耗的前提下提升了众多的功能和性能，如：

• Cortex-M4处理器性能提升，最高支持120MHz的主频，相比L4的80MHz提升近50%

• 集成更多的内部存储，最高支持2 MB Flash以及640 KB SRAM

• STM32L4+系列在图形处理能力和控制上更是下功夫，除了集了二维图像硬件加速器Chrom‐ART，还集成了Chrom‐GRC图形存储管理器，集成了TFT、DSI图形控制器

• 更丰富和卓越的连接特性，支持USB OTG，支持更高数据传输的8线的SPI

没记错的话，Chrom‐GRC图形存储管理器应该是首次出现在ST的微控制器上，它的针对性也很强，尤其是对于圆形屏幕的可穿戴设备如智能手表等上，可以节省20%的存储资源。

它的原理是这样的，对比一般的MCU在圆形屏幕上的图像显示，无论图像是否完整的在屏幕上显示出来，SRAM都将存储整张图片的像素点，而STM32L4+系列MCU中的Chrom‐GRC会智能的将用户可见的图像部分存储到SRAM，而不会存储用户看不到的像素点，节省SRAM资源。以一个400*400分辨率，24bit色深的图像为例，需要的SRAM资源大概为469KB左右的空间，比如你整个系统还需要256KB左右应用程序，在选型的时候差不多只能挑选1MB左右的SRAM的MCU，而如果使用STM32L4+系列微控制器，640KB RAM资源恰好符合，这可以说是一个巨大的优势。

另外，在STM32L4+系列的产品上，ST的二维图像硬件加速器Chrom‐ART同样是处理图像的利器，在之前的多次测试中，在做图形相关的应用处理时，开启Chrom‐ART差不多可以降低70%的CPU占用资源，所以，Chrom‐GRC图形存储管理器+二维图像硬件加速器Chrom‐ART可以说是ST STM32L4+系列的两把利剑，尤其在圆屏显示设备上，简直是绝配，不但降低SRAM资源，还能降低占用处理器的资源，提升体验跟续航，对于注重成本又有图形化用户界面需求的中低端的圆屏智能手表来说，此方案非常值得推荐。

另一方便，作为可穿戴解决方案，续航一直是用户的痛点，即便是傲娇如Apple Watch，虽然 功能丰富，用户体验好，但是其短命的续航也是饱受吐槽的地方。ST L系列的微控制器一向以低功耗著称，这次的STM32L4+在性能提升的前提下，功耗基本上维持了以前的水平，大家可以参考下表。

NUCLEO-L4R5ZI板子也这样了，其特点基本是围绕搭载的STM32L4+系列MCU来说的，对于开发来说，STM32L4+系列MCU同样灵活，同样兼容移植操作，与ST不同的STM32系列均引脚兼容，真正为工程师提升开发效率。

上电启动与开发

ST Nucleo系列板卡出厂一般自带一个简单的点灯程序，程序很通用，通过用户按键可以控制不同的LED点亮，至少可以让你第一时间检测开发板是否正常运行。

如果第一次使用Nucleo的板卡，是需要安装驱动程序的，最重要的一个就是ST-LINK/V2-1调试器的驱动了。安装完成可以在PC端的设备管理中看到相应的提示。同时，我们也能在PC端我的电脑中看到NUCLEO-L4R5ZI实现的U盘，这是Nucleo系列板卡支持ARM mbed项目的一个重要功能，通过U盘实现程序的下载，可以看到，储存空间为2MB。

NUCLEO-L4R5ZI开发环境可以用两个工具解决，stm32cubemx与KEIL/IAR，前者是ST推出的图形化配置界面，用于生成代码，方便，降低开发难度、时间，后者是大家都熟悉的第三方的IDE工具。由于STM32L4+微控制器是最新推出的，所以如果要使用ST的图型化代码生成工具STM32CubeMX和SDK下载最新的版本比较好，目前最新版本为4.23。

下载地址：STM32CubeMX 4.23（点击【阅读原文】进行查看）

4.23版本的CubeMX变化还挺大，比如器件可筛选的范围更精细了，而且值得一提的是，软件中集成了微控制器产品的相关资料，可以直接点击查看，不过实际使用中，比如像datasheet还是需要从服务器上获取下载，而笔者下了几次均没有成功，看来软件还是有待优化。另外，我们也能直接看到相应微控制器的价格，NUCLEO-L4R5ZI上的这颗微控制器10K量起订的价格为7.45美金，这个价格就不予置评了，至少不属于性价比行列。

对于ST官方推出的开发板，可以在CubeMX中直接选择板卡检索来定位相应的板子做开发。L4+是ST最新系列的产品，所以非常容易定位，目前只有两款板子，一个是笔者手上的NUCLEO，另一个是Discovery系列，可惜，笔者没有拿到想要的Discovery。

选定板卡后打开即可看到包括菜单栏、功能栏、模块栏以及微控制器的引脚定义图，图形化界面，非常直观。界面菜单包括pin定义，时钟配置，IO配置，还有一个功耗估算的功能。

根据自己需求的功能配置CubeMX，之后再生成你需要使用的IDE的代码即可，另外，假如使用像Keil这类第三方IDE工具，软件自身也需要更新，比如Keil要更新自身的Database。

另外，想抱怨一下的是，对于手头没有与NUCLEO系列相匹配的外设功能模块来说，NUCLEO系列板卡实在没什么可折腾的，除非你本身没有玩过ST的微控制器，那么可以从最基本的SPI、I2C、UART、定时器、ADC等功能开始学习，而对于ST每代新推出的微控制器都感兴趣的用户建议还是自己多配置点通用的外设模块，方便评估。

小结

物联网带来了各个行业的转型升级，并且越到后期越呈现细分化市场，ST最新推出的STM32L4+系列微控制器对需要低功耗的圆屏显示产品应用做了针对性的优化，像是给用户一对一的定制，全新的L4+系列不但增加了处理器的主频，增大内部存储，并且融合了针对图像处理极佳的Chrom-ART以及Chrom-GRC技术，配备更高数据传输的8线SPI，另外丰富的各种接口（支持MIPI‐DSI和TFT接口）以及WLCSP、UFBGA等小封装可以让其在对功耗敏感、空间敏感、有需要做简单 图像处理方面的屏显物联网应用带来了极大的竞争力，可以预想，如果笔者开头所说的中低端智能手表系列可穿戴设备产品的爆发，可能会成就STM32L4+成为一代经典智能手表解决方案，拭目以待。

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