STM32L15xQC STM32L15xRC-A
STM32L15xVC-A STM32L15xZC
Ultra-low-power 32b MCU Arm
®
-based Cortex
®
-M3, 256KB Flash,
32KB SRAM, 8KB 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
– 305 nA standby mode (3 wakeup pins)
– 1.15 µA standby mode + RTC
– 0.475 µA stop mode (16 wakeup lines)
– 1.35 µA stop mode + RTC
– 11 µA Low-power run mode
– 230 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 23 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
– 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
•
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)
WLCSP64
(0.4 mm pitch)
•
Memories
– 256 Kbytes of Flash memory with ECC
– 32 Kbytes of RAM
– 8 Kbytes of true EEPROM with ECC
– 128-byte backup register
•
LCD driver (except STM32L151xC/C-A
devices) up to 8x40 segments, contrast
adjustment, blinking mode, step-up converter
•
Rich analog peripherals (down to 1.8V)
– 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
•
9x peripheral communication interfaces
– 1x USB 2.0 (internal 48 MHz PLL)
– 3x USARTs
– Up to 8x SPIs (2x I2S, 3x 16 Mbit/s)
– 2x I2Cs (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)
Table 1. Device summary
Reference
STM32L151QC
STM32L151RC-A
STM32L151VC-A
STM32L151ZC
STM32L152QC
STM32L152RC-A
STM32L152VC-A
STM32L152ZC
Part numbers
STM32L151QCH6
STM32L151RCT6A, STM32L151RCY6
STM32L151VCT6A
STM32L151ZCT6
STM32L152QCH6
STM32L152RCT6A
STM32L152VCT6A
STM32L152ZCT6
October 2017
This is information on a product in full production.
DocID026119 Rev 7
1/134
www.st.com
Contents
STM32L151xC/C-A STM32L152xC/C-A
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
2/134
DocID026119 Rev 7
STM32L151xC/C-A STM32L152xC/C-A
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
6.1
Parameter conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Typical values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Typical curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Loading capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Pin input voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Power supply scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Optional LCD power supply scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Current consumption measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6.2
6.3
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
6.3.1
6.3.2
6.3.3
General operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Embedded reset and power control block characteristics . . . . . . . . . . . 60
Embedded internal reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
DocID026119 Rev 7
3/134
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
STM32L151xC/C-A STM32L152xC/C-A
Supply current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Wakeup time from low-power mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
External clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Internal clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
PLL characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Memory characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
EMC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Electrical sensitivity characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
I/O current injection characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
I/O port characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
NRST pin characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
TIM timer characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Communications interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
12-bit ADC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
DAC electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Operational amplifier characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Temperature sensor characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Comparator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
LCD controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
7
Package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114
LQFP100, 14 x 14 mm, 100-pin low-profile quad flat package
information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
LQFP64, 10 x 10 mm, 64-pin low-profile quad flat package
information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
UFBGA132, 7 x 7 mm, 132-ball ultra thin, fine-pitch ball grid
array package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
WLCSP64, 0.4 mm pitch wafer level chip scale package information . . 126
Thermal characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
7.6.1
Reference document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
8
9
Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
4/134
DocID026119 Rev 7
STM32L151xC/C-A STM32L152xC/C-A
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 STM32L151xC/C-A and STM32L152xC/C-A 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
STM32L151xC/C-A and STM32L152xC/C-A pin definitions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Alternate function input/output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Voltage characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Thermal characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
General operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Embedded reset and power control block characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Embedded internal reference voltage calibration values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Embedded internal reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Current consumption in Run mode, code with data processing running from Flash. . . . . . 64
Current consumption in Run mode, code with data processing running from RAM . . . . . . 65
Current consumption in Sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Current consumption in Low-power run mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Current consumption in Low-power sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Typical and maximum current consumptions in Stop mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Typical and maximum current consumptions in Standby mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Peripheral current consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Low-power mode wakeup timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
High-speed external user clock characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Low-speed external user clock characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
HSE oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
LSE oscillator characteristics (f
LSE
= 32.768 kHz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
HSI oscillator characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
LSI oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
MSI oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
PLL characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
RAM and hardware registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Flash memory and data EEPROM characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Flash memory and data EEPROM endurance and retention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
EMS characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
EMI characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
ESD absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Electrical sensitivities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
I/O current injection susceptibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
I/O static characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Output voltage characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
I/O AC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
NRST pin characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
TIMx characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
DocID026119 Rev 7
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