STM32L011x3 STM32L011x4
Access line ultra-low-power 32-bit MCU Arm
®
-based
Cortex
®
-M0+, up to 16KB Flash, 2KB SRAM, 512B EEPROM, ADC
Datasheet
-
production data
Features
•
Ultra-low-power platform
– 1.65 V to 3.6 V power supply
–
-40
to 125 °C temperature range
– 0.23 µA Standby mode (2 wakeup pins)
– 0.29 µA Stop mode (16 wakeup lines)
– 0.54 µA Stop mode + RTC + 2 KB RAM
retention
– Down to 76 µA/MHz in Run mode
– 5 µs wakeup time (from Flash memory)
– 41 µA 12-bit ADC conversion at 10 ksps
Core: Arm
®
32-bit Cortex
®
-M0+
– From 32 kHz to 32 MHz max.
– 0.95 DMIPS/MHz
Reset and supply management
– Ultra-safe, low-power BOR (brownout reset)
with 5 selectable thresholds
– Ultralow power POR/PDR
– Programmable voltage detector (PVD)
Clock sources
– 0 to 32 MHz external clock
– 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 RC
– PLL for CPU clock
Pre-programmed bootloader
– USART, SPI supported
Development support
– Serial wire debug supported
Up to 28 fast I/Os (23 I/Os 5V tolerant)
Memories
– Up to 16 KB Flash memory with ECC
– 2 KB RAM
– 512 B of data EEPROM with ECC
– 20-byte backup register
– Sector protection against R/W operation
TSSOP14/20 UFQFPN20 3x3 mm
169 mils
UFQFPN28 4x4 mm
UFQFPN32 5x5 mm
–
LQFP32
7x7 mm
WLCSP25
2.133x2.070 mm
•
•
•
•
•
•
•
•
Rich Analog peripherals
– 12-bit ADC 1.14 Msps up to 10 channels (down
to 1.65 V)
– 2x ultra-low-power comparators (window mode
and wake up capability, down to 1.65 V)
5-channel DMA controller, supporting ADC, SPI,
I2C, USART, Timers
4x peripherals communication interface
1x USART (ISO 7816, IrDA), 1x UART (low power)
1x SPI 16 Mbits/s
1x I2C (SMBus/PMBus)
7x timers: 1x 16-bit with up to 4 channels, 1x 16-bit
with up to 2 channels, 1x 16-bit ultra-low-power
timer, 1x SysTick, 1x RTC and 2x watchdogs
(independent/window)
CRC calculation unit, 96-bit unique ID
All packages are ECOPACK
®
2
Table 1. Device summary
•
•
•
•
Reference
STM32L011x3
Part number
STM32L011G3, STM32L011K3,
STM32L011E3, STM32L011F3,
STM32L011D3
STM32L011G4, STM32L011K4,
STM32L011E4, STM32L011F4,
STM32L011D4
•
•
•
•
STM32L011x4
September 2017
This is information on a product in full production.
DocID027973 Rev 5
1/119
www.st.com
Contents
STM32L011x3/4
Contents
1
2
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1
2.2
Device overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Ultra-low-power device continuum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3
Functional overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1
3.2
3.3
3.4
Low-power modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Interconnect matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Arm® Cortex®-M0+ core . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Reset and supply management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4.1
3.4.2
3.4.3
3.4.4
Power supply schemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Power supply supervisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Voltage regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Boot modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
Clock management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Low-power real-time clock and backup registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
General-purpose inputs/outputs (GPIOs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Memories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Direct memory access (DMA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Analog-to-digital converter (ADC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Temperature sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.11.1
Internal voltage reference (V
REFINT
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Ultra-low-power comparators and reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . 27
System configuration controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Timers and watchdogs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.14.1
3.14.2
3.14.3
3.14.4
3.14.5
General-purpose timers (TIM2, TIM21) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Low-power Timer (LPTIM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
SysTick timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Independent watchdog (IWDG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Window watchdog (WWDG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.15
Communication interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2/119
DocID027973 Rev 5
STM32L011x3/4
3.15.1
3.15.2
3.15.3
3.15.4
Contents
I2C bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Universal synchronous/asynchronous receiver transmitter (USART) . . 30
Low-power universal asynchronous receiver transmitter (LPUART) . . . 31
Serial peripheral interface (SPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.16
3.17
Cyclic redundancy check (CRC) calculation unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Serial wire debug port (SW-DP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4
5
6
Pin descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Memory mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.1
Parameter conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Typical values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Typical curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Loading capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Pin input voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Power supply scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Current consumption measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.2
6.3
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.3.1
6.3.2
6.3.3
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
General operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Embedded reset and power control block characteristics . . . . . . . . . . . 49
Embedded internal reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Supply current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Wakeup time from low-power mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
External clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Internal clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
PLL characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Memory characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
EMC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Electrical sensitivity characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
I/O current injection characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
I/O port characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
NRST pin characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
12-bit ADC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
DocID027973 Rev 5
3/119
4
Contents
6.3.16
6.3.17
6.3.18
6.3.19
STM32L011x3/4
Temperature sensor characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Comparators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Timer characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Communications interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
7
Package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
LQFP32 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
UFQFPN32 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
WLCSP25 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
UFQFPN28 4 x 4 mm package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
UFQFPN20 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
TSSOP20 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
TSSOP14 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
Thermal characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113
7.8.1
Reference document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
8
9
Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4/119
DocID027973 Rev 5
STM32L011x3/4
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.
Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Ultra-low-power STM32L011x3/x4 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
STM32L011x3/4 peripherals interconnect matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Timer feature comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Comparison of I2C analog and digital filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
STM32L011x3/4 I
2
C implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
USART implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
SPI implementation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Legend/abbreviations used in the pinout table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Pin definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Alternate functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Voltage characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Thermal characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
General operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Embedded reset and power control block characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Embedded internal reference voltage calibration values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Embedded internal reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Current consumption in Run mode, code with data processing running from Flash. . . . . . 53
Current consumption in Run mode vs code type,
code with data processing running from Flash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Current consumption in Run mode, code with data processing running from RAM . . . . . . 55
Current consumption in Run mode vs code type,
code with data processing running from RAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Current consumption in Sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Current consumption in Low-power Run mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Current consumption in Low-power Sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Typical and maximum current consumptions in Stop mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Typical and maximum current consumptions in Standby mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Average current consumption during wakeup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Peripheral current consumption in run or Sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Peripheral current consumption in Stop and Standby mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Low-power mode wakeup timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
High-speed external user clock characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Low-speed external user clock characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
LSE oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
16 MHz HSI16 oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
LSI oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
MSI oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
PLL characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
RAM and hardware registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Flash memory and data EEPROM characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Flash memory and data EEPROM endurance and retention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
EMS characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
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6