STM32L031x4 STM32L031x6
Access line ultra-low-power 32-bit MCU ARM
®
-based
Cortex
®
-M0+, up to 32KB Flash, 8KB SRAM, 1KB 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)
– 0.35 µA Stop mode (16 wakeup lines)
– 0.6 µA Stop mode + RTC + 8 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 up 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
– 1 to 25 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 RC
– PLL for CPU clock
Pre-programmed bootloader
– USART, SPI supported
Development support
– Serial wire debug supported
Up to 38 fast I/Os (31 I/Os 5V tolerant)
Memories
– Up to 32 KB Flash with ECC
– 8 KB RAM
– 1 KB of data EEPROM with ECC
– 20-byte backup register
– Sector protection against R/W operation
TSSOP20
169 mils
–
UFQFPN28 4x4 mm
UFQFPN32 5x5 mm
LQFP32/48
7x7 mm
WLCSP25
2.097x2.493 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)
7-channel DMA controller, supporting ADC, SPI,
I2C, USART, Timers
5x peripherals communication interface
1x USART (ISO 7816, IrDA), 1x UART (low power)
Up to 2 SPI interfaces, up to 16 Mbits/s
1x I2C (SMBus/PMBus)
8x timers: 1x 16-bit with up to 4 channels, 2x 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
STM32L031x4
Part number
STM32L031G4, STM32L031K4,
STM32L031C4, STM32L031E4,
STM32L031F4
STM32L031G6, STM32L031K6,
STM32L031C6, STM32L031E6,
STM32L031F6
STM32L031x6
April 2016
This is information on a product in full production.
DocID027063 Rev 4
1/118
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Contents
STM32L031x4/6
Contents
1
2
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1
2.2
Device overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Ultra-low-power device continuum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3
Functional overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.1
3.2
3.3
3.4
Low-power modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Interconnect matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
ARM® Cortex®-M0+ core . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Reset and supply management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4.1
3.4.2
3.4.3
3.4.4
Power supply schemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Power supply supervisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Voltage regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Boot modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
Clock management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Low-power real-time clock and backup registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
General-purpose inputs/outputs (GPIOs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Memories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Direct memory access (DMA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Analog-to-digital converter (ADC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Temperature sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.11.1
Internal voltage reference (V
REFINT
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Ultra-low-power comparators and reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . 28
System configuration controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Timers and watchdogs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.14.1
3.14.2
3.14.3
3.14.4
3.14.5
General-purpose timers (TIM2, TIM21 and TIM22) . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Low-power Timer (LPTIM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
SysTick timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Independent watchdog (IWDG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Window watchdog (WWDG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.15
Communication interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2/118
DocID027063 Rev 4
STM32L031x4/6
3.15.1
3.15.2
3.15.3
3.15.4
Contents
I2C bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Universal synchronous/asynchronous receiver transmitter (USART) . . 31
Low-power universal asynchronous receiver transmitter (LPUART) . . . 32
Serial peripheral interface (SPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.16
3.17
Cyclic redundancy check (CRC) calculation unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Serial wire debug port (SW-DP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4
5
6
Pin descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Memory mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.1
Parameter conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Typical values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Typical curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Loading capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Pin input voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Power supply scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Current consumption measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.2
6.3
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Embedded reset and power control block characteristics . . . . . . . . . . . 52
Embedded internal reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Supply current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Wakeup time from low-power mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
External clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Internal clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
PLL characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Memory characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
EMC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Electrical sensitivity characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
I/O current injection characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
I/O port characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
NRST pin characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
12-bit ADC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
DocID027063 Rev 4
3/118
4
Contents
6.3.16
6.3.17
6.3.18
6.3.19
STM32L031x4/6
Temperature sensor characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Comparators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Timer characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Communications interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
7
Package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
LQFP48 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
LQFP32 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
UFQFPN32 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
UFQFPN28 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
WLCSP25 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
TSSOP20 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Thermal characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
7.7.1
Reference document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
8
9
Part numbering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
4/118
DocID027063 Rev 4
STM32L031x4/6
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.
Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Ultra-low-power STM32L031x4/x6 device features and peripheral counts. . . . . . . . . . . . . 11
Functionalities depending on the operating power supply range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
CPU frequency range depending on dynamic voltage scaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Functionalities depending on the working mode
(from Run/active down to standby) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
STM32L0xx peripherals interconnect matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Temperature sensor calibration values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Internal voltage reference measured values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Timer feature comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Comparison of I2C analog and digital filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
STM32L031x4/6 I
2
C implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
USART implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
SPI implementation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Legend/abbreviations used in the pinout table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Pin definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Alternate functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Voltage characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Thermal characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
General operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Embedded reset and power control block characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Embedded internal reference voltage calibration values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Embedded internal reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Current consumption in Run mode, code with data processing running
from Flash memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Current consumption in Run mode vs code type,
code with data processing running from Flash memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Current consumption in Run mode, code with data processing running from RAM . . . . . . 58
Current consumption in Run mode vs code type,
code with data processing running from RAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Current consumption in Sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Current consumption in Low-power run mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Current consumption in Low-power Sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Typical and maximum current consumptions in Stop mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Typical and maximum current consumptions in Standby mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Average current consumption during wakeup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Peripheral current consumption in Run or Sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Peripheral current consumption in Stop and Standby mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Low-power mode wakeup timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
High-speed external user clock characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Low-speed external user clock characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
HSE oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
LSE oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
16 MHz HSI16 oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
LSI oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
MSI oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
PLL characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
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6