STM32L151xD STM32L152xD
Ultra-low-power 32-bit MCU ARM-based Cortex-M3, 384KB Flash,
48KB SRAM, 12KB EEPROM, LCD, USB, ADC, DAC, memory I/F
Datasheet
−
production data
Features
■
Ultra-low-power platform
– 1.65 V to 3.6 V power supply
–
-40°C to 85°C/105°C
Temperature range
– 0.35 µA Standby mode (3 wakeup pins)
–
1.3 µA Standby mode + RTC
– 0.65 µA Stop mode (16 wakeup lines)
– 1.5 µA Stop mode + RTC
– 11 µA Low-power Run mode
– 238 µA/MHz Run mode
– 10 nA ultra-low I/O leakage
– 8 µs wakeup time
Core: ARM 32-bit Cortex
™
-M3 CPU
– From 32 kHz up to 32 MHz max
– 33.3 DMIPS peak (Dhrystone 2.1)
– Memory protection unit
LQFP144 (20 × 20 mm)
LQFP100 (14 × 14 mm)
LQFP64 (10 × 10 mm)
■
■
UFBGA132
(7 × 7 mm)
WLCSP64
(0.400 mm pitch)
Up to 116 fast I/Os (102 I/Os 5V tolerant), all
mappable on 16 external interrupt vectors
Memories
– 384 KB Flash with ECC (with 2 bank of
192 KB enabling Rww capability)
– 48 KB RAM
– 12 KB of true EEPROM with ECC
– 128 Byte Backup Register
– Memory interface controller supporting
SRAM, PSRAM and NOR Flash
LCD driver for up to 8x40 segments (contrast
adjustment, blinking mode, step-up converter)
Rich analog peripherals (down to 1.8V)
– 3x Operational Amplifier
– 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)
■
■
■
■
■
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
– Ultralow power POR/PDR
– Programmable voltage detector (PVD)
Clock sources
– 1 to 24 MHz crystal oscillator
– 32 kHz oscillator for RTC with calibration
– High Speed Internal 16 MHz factory-
trimmed RC (+/- 1%)
– Internal low power 37 kHz RC
– Internal multispeed low power 65 kHz to
4.2 MHz
– PLL for CPU clock and USB (48 MHz)
Pre-programmed bootloader
– USB and USART supported
Serial wire debug, JTAG and trace
■
■
DMA controller 12x channels
■
12x peripherals communication interface
– 1x USB 2.0 (internal 48 MHz PLL)
– 5x USART
– 3x SPI 16 Mbits/s (2x SPI with I2S)
– 2x I2C (SMBus/PMBus)
– 1x SDIO interface
■
■
■
11x timers: 1x 32-bit, 6x 16-bit with up to 4
IC/OC/PWM channels, 2x 16-bit basic timer, 2x
watchdog timers (independent and window)
Table 1.
Device summary
Reference
STM32L151xx
STM32L152xx
Part number
STM32L151QD STM32L151RD
STM32L151VD STM32L151ZD
STM32L152QD STM32L152RD
STM32L152VD STM32L152ZD
February 2013
This is information on a product in full production.
Doc ID 022027 Rev 6
1/140
www.st.com
1
Contents
STM32L151xD STM32L152xD
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
3.11
Clock management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Low power real-time clock and backup registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
GPIOs (general-purpose inputs/outputs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Memories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
FSMC (flexible static memory controller) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
DMA (direct memory access) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
LCD (liquid crystal display) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
ADC (analog-to-digital converter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.11.1
3.11.2
Temperature sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Internal voltage reference (V
REFINT
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.12
3.13
3.14
3.15
DAC (digital-to-analog converter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Operational amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Ultra-low-power comparators and reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . 27
System configuration controller and routing interface . . . . . . . . . . . . . . . 27
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Doc ID 022027 Rev 6
STM32L151xD STM32L152xD
Contents
3.16
3.17
Touch sensing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Timers and watchdogs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.17.1
3.17.2
3.17.3
3.17.4
3.17.5
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
3.18
Communication interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.18.1
3.18.2
3.18.3
3.18.4
3.18.5
3.18.6
I²C bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Universal synchronous/asynchronous receiver transmitter (USART) . . 30
Serial peripheral interface (SPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Inter-integrated sound (I2S) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
SDIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Universal serial bus (USB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.19
3.20
CRC (cyclic redundancy check) calculation unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Development support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4
5
6
Pin descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Memory mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
6.1
Parameter conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
6.1.1
6.1.2
6.1.3
6.1.4
6.1.5
6.1.6
6.1.7
Minimum and maximum values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Typical values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Typical curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Loading capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Pin input voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Power supply scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Current consumption measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
6.2
6.3
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6.3.1
6.3.2
6.3.3
6.3.4
General operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Embedded reset and power control block characteristics . . . . . . . . . . . 56
Embedded internal reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Supply current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Doc ID 022027 Rev 6
3/140
Contents
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
6.3.23
6.3.24
STM32L151xD STM32L152xD
External clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Internal clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
PLL characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Memory characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
FSMC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
EMC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Absolute maximum ratings (electrical sensitivity) . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
I/O current injection characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
I/O port characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
NRST pin characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
TIM timer characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Communications interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
I2S characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
SDIO characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
12-bit ADC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
DAC electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Operational amplifier characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Temperature sensor characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Comparator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
LCD controller (STM32L152xD only) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
7
Package characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
7.1
7.2
Package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Thermal characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
7.2.1
Reference document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
8
9
Ordering information scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
4/140
Doc ID 022027 Rev 6
STM32L151xD STM32L152xD
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.
Table 47.
Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Ultra-low-power STM32L15xxD device features and peripheral counts . . . . . . . . . . . . . . . 11
Functionalities depending on the operating power supply range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
CPU frequency range depending on dynamic voltage scaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Functionalities depending on the working mode (from Run/active down to
standby) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Temperature sensor calibration values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Internal voltage reference measured values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Timer feature comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
STM32L15xxD pin definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Alternate function input/output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Voltage characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Thermal characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
General operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Embedded reset and power control block characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Embedded internal reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Current consumption in Run mode, code with data processing running from Flash. . . . . . 60
Current consumption in Run mode, code with data processing running from RAM . . . . . . 61
Current consumption in Sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Current consumption in Low power run mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Current consumption in Low power sleep mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Typical and maximum current consumptions in Stop mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Typical and maximum current consumptions in Standby mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Typical and maximum timings in Low power modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Peripheral current consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
High-speed external user clock characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Low-speed external user clock characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
HSE 1-24 MHz oscillator characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
LSE oscillator characteristics (f
LSE
= 32.768 kHz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
HSI oscillator characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
LSI oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
MSI oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
PLL characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
RAM and hardware registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Flash memory and data EEPROM characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Flash memory and data EEPROM endurance and retention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Asynchronous non-multiplexed SRAM/PSRAM/NOR read timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Asynchronous non-multiplexed SRAM/PSRAM/NOR write timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Asynchronous multiplexed PSRAM/NOR read timings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Asynchronous multiplexed PSRAM/NOR write timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Synchronous multiplexed NOR/PSRAM read timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Synchronous multiplexed PSRAM write timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Synchronous non-multiplexed NOR/PSRAM read timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Synchronous non-multiplexed PSRAM write timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
EMS characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
EMI characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
ESD absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
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