STM32F301x6 STM32F301x8
Arm
®
Cortex
®
-M4 32-bit MCU+FPU, up to 64 KB Flash,
16 KB SRAM, ADC, DAC, COMP, Op-Amp, 2.0 – 3.6 V
Datasheet
-
production data
Features
•
Core: Arm
®
32-bit Cortex
®
-M4 CPU with FPU
(72 MHz max.), single-cycle multiplication and
HW division, DSP instruction
•
Memories
– 32 to 64 Kbytes of Flash memory
– 16 Kbytes of SRAM on data bus
•
CRC calculation unit
•
Reset and power management
– V
DD
, V
DDA
voltage range: 2.0 to 3.6 V
– Power-on/Power down reset (POR/PDR)
– Programmable voltage detector (PVD)
– Low-power: Sleep, Stop, and Standby
– V
BAT
supply for RTC and backup registers
•
Clock management
– 4 to 32 MHz crystal oscillator
– 32 kHz oscillator for RTC with calibration
– Internal 8 MHz RC with x 16 PLL option
– Internal 40 kHz oscillator
•
Up to 51 fast I/O ports, all mappable on
external interrupt vectors, several 5 V-tolerant
•
Interconnect matrix
•
7-channel DMA controller supporting timers,
ADCs, SPIs, I
2
Cs, USARTs and DAC
•
1 × ADC 0.20
μs
(up to 15 channels) with
selectable resolution of 12/10/8/6 bits, 0 to
3.6 V conversion range, single
ended/differential mode, separate analog
supply from 2.0 to 3.6 V
•
Temperature sensor
•
1 x 12-bit DAC channel
with analog supply from
2.4 to 3.6 V
•
Three fast rail-to-rail analog comparators with
analog supply from 2.0 to 3.6 V
•
1 x operational amplifier that can be used in
PGA mode, all terminal accessible with analog
supply from 2.4 to 3.6 V
LQFP32 (7x7 mm)
LQFP48 (7x7 mm)
LQFP64 (10x10 mm)
UFQFPN32
(5x5 mm)
WLCSP49
(3.417x3.151 mm)
•
Up to 18 capacitive sensing channels
supporting touchkey, linear and rotary sensors
•
Up to 9 timers
– One 32-bit timer with up to 4 IC/OC/PWM
or pulse counter and quadrature
(incremental) encoder input
– One 16-bit 6-channel advanced-control
timer, with up to 6 PWM channels,
deadtime generation and emergency stop
– Three 16-bit timers with IC/OC/OCN or
PWM, deadtime gen. and emergency stop
– One 16-bit basic timer to drive the DAC
– 2 watchdog timers (independent, window)
– SysTick timer: 24-bit downcounter
•
Calendar RTC with alarm, periodic wakeup
from Stop/Standby
•
Communication interfaces
– Three I2Cs with 20 mA current sink to
support Fast mode plus
– Up to 3 USARTs, 1 with ISO 7816 I/F, auto
baudrate detect and Dual clock domain
– Up to two SPIs with multiplexed full duplex
I2S
– Infrared transmitter
•
Serial wire debug (SWD), JTAG
•
96-bit unique ID
Table 1. Device summary
Reference
STM32F301x6
STM32F301x8
Part number
STM32F301R6, STM32F301C6, STM32F301K6
STM32F301R8, STM32F301C8, STM32F301K8
April 2018
This is information on a product in full production.
DS9895 Rev 8
1/141
www.st.com
Contents
STM32F301x6 STM32F301x8
Contents
1
2
3
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Functional overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1
3.2
Arm
®
Cortex
®
-M4 core with FPU, embedded Flash and SRAM . . . . . . . 13
Memories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.2.1
3.2.2
Embedded Flash memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Embedded SRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.3
3.4
3.5
Boot modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Cyclic redundancy check calculation unit (CRC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Power management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.5.1
3.5.2
3.5.3
3.5.4
Power supply schemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Power supply supervisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Voltage regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Low-power modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
Interconnect matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Clocks and startup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
General-purpose inputs/outputs (GPIOs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Direct memory access (DMA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Interrupts and events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.10.1
3.11.1
3.11.2
3.11.3
Nested vectored interrupt controller (NVIC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Temperature sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Internal voltage reference (V
REFINT
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
V
BAT
battery voltage monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Fast analog-to-digital converter (ADC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.12
3.13
3.14
3.15
Digital-to-analog converter (DAC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Operational amplifier (OPAMP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Ultra-fast comparators (COMP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Timers and watchdogs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.15.1
3.15.2
3.15.3
Advanced timer (TIM1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
General-purpose timers (TIM2, TIM15, TIM16, TIM17) . . . . . . . . . . . . . 23
Basic timer (TIM6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2/141
DS9895 Rev 8
STM32F301x6 STM32F301x8
3.15.4
3.15.5
3.15.6
Contents
Independent watchdog (IWDG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Window watchdog (WWDG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
SysTick timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
Real-time clock (RTC) and backup registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Inter-integrated circuit interfaces (I
2
C) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Universal synchronous/asynchronous receiver transmitter (USART) . . . 27
Serial peripheral interfaces (SPI)/inter-integrated sound
interfaces (I2S) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Touch sensing controller (TSC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Infrared transmitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Development support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.22.1
Serial wire JTAG debug port (SWJ-DP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4
5
6
Pinouts and pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Memory mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
6.2
6.3
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
6.3.1
6.3.2
6.3.3
6.3.4
6.3.5
6.3.6
6.3.7
6.3.8
General operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Operating conditions at power-up / power-down . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Embedded reset and power control block characteristics . . . . . . . . . . . 59
Embedded reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Supply current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Wakeup time from low-power mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
External clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Internal clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
DS9895 Rev 8
3/141
4
Contents
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
STM32F301x6 STM32F301x8
PLL characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Memory characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
EMC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Electrical sensitivity characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
I/O current injection characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
I/O port characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
NRST pin characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Timer characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Communications interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
ADC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
DAC electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Comparator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Operational amplifier characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Temperature sensor characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
V
BAT
monitoring characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
7
Package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
WLCSP49 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
LQFP64 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
LQFP48 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
UFQFPN32 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
LQFP32 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Thermal characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
7.6.1
7.6.2
Reference document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Selecting the product temperature range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
8
9
Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
4/141
DS9895 Rev 8
STM32F301x6 STM32F301x8
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
STM32F301x6/8 device features and peripheral counts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
External analog supply values for analog peripherals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
STM32F301x6/8 peripheral interconnect matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Timer feature comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Comparison of I2C analog and digital filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
STM32F301x6/8 I
2
C implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
USART features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
STM32F301x6/8 SPI/I2S implementation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Capacitive sensing GPIOs available on STM32F301x6/8 devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
No. of capacitive sensing channels available on
STM32F301x6/8 devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Legend/abbreviations used in the pinout table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
STM32F301x6/8 pin definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Alternate functions for Port A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Alternate functions for Port B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Alternate functions for Port C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Alternate functions for Port D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Alternate functions for Port F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
STM32F301x6 STM32F301x8 peripheral register boundary addresses . . . . . . . . . . . . . . 51
Voltage characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Thermal characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
General operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Operating conditions at power-up / power-down . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Embedded reset and power control block characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Programmable voltage detector characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Embedded internal reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Internal reference voltage calibration values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Typical and maximum current consumption from VDD supply at VDD = 3.6V . . . . . . . . . . 62
Typical and maximum current consumption from the V
DDA
supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Typical and maximum V
DD
consumption in Stop and Standby modes. . . . . . . . . . . . . . . . 64
Typical and maximum V
DDA
consumption in Stop and Standby modes. . . . . . . . . . . . . . . 65
Typical and maximum current consumption from V
BAT
supply. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Typical current consumption in Run mode, code with data processing running from Flash 67
Typical current consumption in Sleep mode, code running from Flash or RAM . . . . . . . . . 68
Switching output I/O current consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Peripheral current consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Low-power mode wakeup timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
High-speed external user clock characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Low-speed external user clock characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
HSE oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
LSE oscillator characteristics (f
LSE
= 32.768 kHz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
HSI oscillator characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
LSI oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
PLL characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Flash memory characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Flash memory endurance and data retention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
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