STM32L151xE STM32L152xE
Ultra-low-power 32-bit MCU ARM
®
-based Cortex
®
-M3 with 512KB
Flash, 80KB SRAM, 16KB EEPROM, LCD, USB, ADC, DAC
Datasheet
-
production data
Features
•
Ultra-low-power platform
– 1.65 V to 3.6 V power supply
–
-40 °C to 105 °C
temperature range
– 290 nA Standby mode (3 wakeup pins)
– 1.11 µA Standby mode + RTC
– 560 nA Stop mode (16 wakeup lines)
– 1.4 µA Stop mode + RTC
– 11 µA Low-power run mode down to 4.6 µA
in Low-power sleep mode
– 195 µA/MHz Run mode
– 10 nA ultra-low I/O leakage
– 8 µs wakeup time
•
Core: ARM
®
Cortex
®
-M3 32-bit CPU
– From 32 kHz up to 32 MHz max
– 1.25 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1)
– Memory protection unit
•
Up to 34 capacitive sensing channels
•
CRC calculation unit, 96-bit unique ID
•
Reset and supply management
– Low-power, ultrasafe BOR (brownout reset)
with 5 selectable thresholds
– Ultra-low-power POR/PDR
– Programmable voltage detector (PVD)
•
Clock sources
– 1 to 24 MHz crystal oscillator
– 32 kHz oscillator for RTC with calibration
– Internal 16 MHz oscillator factory trimmed
RC(+/-1%) with PLL option
– Internal low-power 37 kHz oscillator
– Internal multispeed low-power 65 kHz to
4.2 MHz oscillator
– PLL for CPU clock and USB (48 MHz)
•
Pre-programmed bootloader
– USB and USART supported
•
Up to 116 fast I/Os (102 I/Os 5V tolerant), all
mappable on 16 external interrupt vectors
LQFP144 (20 × 20 mm)
LQFP100 (14 × 14 mm)
LQFP64 (10 × 10 mm)
UFBGA132
(7 × 7 mm)
WLCSP104
(0.4 mm pitch)
•
Memories
– 512 Kbytes of Flash memory with ECC
(with 2 banks of 256 Kbytes enabling RWW
capability)
– 80 Kbytes of RAM
– 16 Kbytes of true EEPROM with ECC
– 128-byte backup register
•
LCD driver (except STM32L151xE devices) up
to 8x40 segments, contrast adjustment,
blinking mode, step-up converter
•
Rich analog peripherals (down to 1.8 V)
– 2x operational amplifiers
– 12-bit ADC 1 Msps up to 40 channels
– 12-bit DAC 2 ch with output buffers
– 2x ultra-low-power comparators
(window mode and wake up capability)
•
DMA controller 12x channels
•
11x peripheral communication interfaces
– 1x USB 2.0 (internal 48 MHz PLL)
– 5x USARTs
– Up to 8x SPIs (2x I2S, 3x 16 Mbit/s)
– 2x I
2
Cs (SMBus/PMBus)
•
11x timers: 1x 32-bit, 6x 16-bit with up to 4
IC/OC/PWM channels, 2x 16-bit basic timers,
2x watchdog timers (independent and window)
•
Development support: serial wire debug, JTAG
and trace
Table 1. Device summary
Reference
STM32L151xE
STM32L152xE
Part number
STM32L151QE, STM32L151RE,
STM32L151VE, STM32L151ZE
STM32L152QE, STM32L152RE,
STM32L152VE, STM32L152ZE
August 2017
This is information on a product in full production.
DocID025433 Rev 9
1/136
www.st.com
Contents
STM32L151xE STM32L152xE
Contents
1
2
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1
2.2
Device overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Ultra-low-power device continuum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Shared peripherals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Common system strategy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3
Functional overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1
3.2
3.3
Low-power modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
ARM
®
Cortex
®
-M3 core with MPU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Reset and supply management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3.1
3.3.2
3.3.3
3.3.4
Power supply schemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Power supply supervisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Voltage regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Boot modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
Clock management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Low-power real-time clock and backup registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
GPIOs (general-purpose inputs/outputs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Memories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
DMA (direct memory access) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
LCD (liquid crystal display) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
ADC (analog-to-digital converter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.10.1
3.10.2
Temperature sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Internal voltage reference (V
REFINT
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
DAC (digital-to-analog converter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Operational amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Ultra-low-power comparators and reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . 27
System configuration controller and routing interface . . . . . . . . . . . . . . . 27
Touch sensing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2/136
DocID025433 Rev 9
STM32L151xE STM32L152xE
Contents
3.16
Timers and watchdogs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.16.1
3.16.2
3.16.3
3.16.4
3.16.5
General-purpose timers (TIM2, TIM3, TIM4, TIM5, TIM9, TIM10 and
TIM11) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Basic timers (TIM6 and TIM7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
SysTick timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Independent watchdog (IWDG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Window watchdog (WWDG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
I²C bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Universal synchronous/asynchronous receiver transmitter (USART) . . 29
Serial peripheral interface (SPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Inter-integrated sound (I2S) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Universal serial bus (USB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.17
Communication interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.17.1
3.17.2
3.17.3
3.17.4
3.17.5
3.18
3.19
CRC (cyclic redundancy check) calculation unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Development support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.19.1
3.19.2
Serial wire JTAG debug port (SWJ-DP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Embedded Trace Macrocell™ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4
5
6
Pin descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Memory mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6.1
Parameter conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6.1.1
6.1.2
6.1.3
6.1.4
6.1.5
6.1.6
6.1.7
6.1.8
Minimum and maximum values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Typical values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Typical curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Loading capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Pin input voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Power supply scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Optional LCD power supply scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Current consumption measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
6.2
6.3
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
6.3.1
6.3.2
6.3.3
General operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Embedded reset and power control block characteristics . . . . . . . . . . . 62
Embedded internal reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
DocID025433 Rev 9
3/136
4
Contents
6.3.4
6.3.5
6.3.6
6.3.7
6.3.8
6.3.9
6.3.10
6.3.11
6.3.12
6.3.13
6.3.14
6.3.15
6.3.16
6.3.17
6.3.18
6.3.19
6.3.20
6.3.21
6.3.22
STM32L151xE STM32L152xE
Supply current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Wakeup time from low-power mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
External clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Internal clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
PLL characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Memory characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
EMC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Electrical sensitivity characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
I/O current injection characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
I/O port characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
NRST pin characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
TIM timer characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Communications interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
12-bit ADC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
DAC electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Operational amplifier characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Temperature sensor characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Comparator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
LCD controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
7
Package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
LQFP144, 20 x 20 mm, 144-pin low-profile quad flat package
information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
LQFP100, 14 x 14 mm, 100-pin low-profile quad flat package
information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118
LQFP64, 10 x 10 mm, 64-pin low-profile quad flat package
information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
UFBGA132, 7 x 7 mm, 132-ball ultra thin, fine-pitch ball grid
array package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
WLCSP104, 0.4 mm pitch wafer level chip scale package
information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Thermal characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
7.6.1
Reference document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
8
9
Part numbering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4/136
DocID025433 Rev 9
STM32L151xE STM32L152xE
List of tables
List of tables
Table 1.
Table 2.
Table 3.
Table 4.
Table 5.
Table 6.
Table 7.
Table 8.
Table 9.
Table 10.
Table 11.
Table 12.
Table 13.
Table 14.
Table 15.
Table 16.
Table 17.
Table 18.
Table 19.
Table 20.
Table 21.
Table 22.
Table 23.
Table 24.
Table 25.
Table 26.
Table 27.
Table 28.
Table 29.
Table 30.
Table 31.
Table 32.
Table 33.
Table 34.
Table 35.
Table 36.
Table 37.
Table 38.
Table 39.
Table 40.
Table 41.
Table 42.
Table 43.
Table 44.
Table 45.
Table 46.
Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Ultra-low-power STM32L151xE and STM32L152xE device features and peripheral
counts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Functionalities depending on the operating power supply range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
CPU frequency range depending on dynamic voltage scaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Functionalities depending on the working mode (from Run/active down to
standby) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Timer feature comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Legend/abbreviations used in the pinout table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
STM32L151xE and STM32L152xE pin definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Alternate function input/output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Voltage characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Thermal characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
General operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Embedded reset and power control block characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Embedded internal reference voltage calibration values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Embedded internal reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Current consumption in Run mode, code with data processing running from Flash. . . . . . 66
Current consumption in Run mode, code with data processing running from RAM . . . . . . 67
Current consumption in Sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Current consumption in Low-power run mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Current consumption in Low-power sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Typical and maximum current consumptions in Stop mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Typical and maximum current consumptions in Standby mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Peripheral current consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Low-power mode wakeup timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
High-speed external user clock characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Low-speed external user clock characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
HSE oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
LSE oscillator characteristics (f
LSE
= 32.768 kHz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
HSI oscillator characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
LSI oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
MSI oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
PLL characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
RAM and hardware registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Flash memory and data EEPROM characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Flash memory and data EEPROM endurance and retention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
EMS characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
EMI characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
ESD absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Electrical sensitivities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
I/O current injection susceptibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
I/O static characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Output voltage characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
I/O AC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
NRST pin characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
TIMx characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
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