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May 2012 Doc ID 022152 Rev 3 1/180
1
STM32F405xx
STM32F407xx
ARM Cortex-M4 32b MCU+FPU, 210DMIPS, up to 1MB Flash/192+4KB RAM, USB
OTG HS/FS, Ethernet, 17 TIMs, 3 ADCs, 15 comm. interfaces & camera
Datasheet − production data
Features
■ Core: ARM 32-bit Cortex™-M4 CPU with FPU,
Adaptive real-time accelerator (ART
Accelerator™) allowing 0-wait state execution
from Flash memory, frequency up to 168 MHz,
memory protection unit, 210 DMIPS/
1.25 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1), and DSP
instructions
■ Memories
– Up to 1 Mbyte of Flash memory
– Up to 192+4 Kbytes of SRAM including 64-
Kbyte of CCM (core coupled memory) data
RAM
– Flexible static memory controller
supporting Compact Flash, SRAM,
PSRAM, NOR and NAND memories
■ LCD parallel interface, 8080/6800 modes
■ Clock, reset and supply management
– 1.8 V to 3.6 V application supply and I/Os
– POR, PDR, PVD and BOR
– 4-to-26 MHz crystal oscillator
– Internal 16 MHz factory-trimmed RC (1%
accuracy)
– 32 kHz oscillator for RTC with calibration
– Internal 32 kHz RC with calibration
● Low power
– Sleep, Stop and Standby modes
–V
BAT
supply for RTC, 20×32 bit backup
registers + optional 4 KB backup SRAM
■ 3×12-bit, 2.4 MSPS A/D converters: up to 24
channels and 7.2 MSPS in triple interleaved
mode
■ 2×12-bit D/A converters
■ General-purpose DMA: 16-stream DMA
controller with FIFOs and burst support
■ Up to 17 timers: up to twelve 16-bit and two 32-
bit timers up to 168 MHz, each with up to 4
IC/OC/PWM or pulse counter and quadrature
(incremental) encoder input
■ Debug mode
– Serial wire debug (SWD) & JTAG interfaces
– Cortex-M4 Embedded Trace Macrocell™
■ Up to 140 I/O ports with interrupt capability
– Up to 136 fast I/Os up to 84 MHz
– Up to 138 5 V-tolerant I/Os
■ Up to 15 communication interfaces
– Up to 3 × I
2
C interfaces (SMBus/PMBus)
– Up to 4 USARTs/2 UARTs (10.5 Mbit/s,
ISO 7816 interface, LIN, IrDA, modem
control)
– Up to 3 SPIs (37.5 Mbits/s), 2 with muxed
full-duplex I
2
S to achieve audio class
accuracy via internal audio PLL or external
clock
– 2 × CAN interfaces (2.0B Active)
– SDIO interface
■ Advanced connectivity
– USB 2.0 full-speed device/host/OTG
controller with on-chip PHY
– USB 2.0 high-speed/full-speed
device/host/OTG controller with dedicated
DMA, on-chip full-speed PHY and ULPI
– 10/100 Ethernet MAC with dedicated DMA:
supports IEEE 1588v2 hardware, MII/RMII
■ 8- to 14-bit parallel camera interface up to
54 Mbytes/s
■ True random number generator
■ CRC calculation unit
■ 96-bit unique ID
■ RTC: subsecond accuracy, hardware calendar
Table 1. Device summary
Reference Part number
STM32F405xx
STM32F405RG, STM32F405VG, STM32F405ZG,
STM32F405OG, STM32F405OE
STM32F407xx
STM32F407VG, STM32F407IG, STM32F407ZG,
STM32F407VE, STM32F407ZE, STM32F407IE
LQFP64 (10 × 10 mm)
LQFP100 (14 × 14 mm)
LQFP144 (20 × 20 mm)
FBGA
UFBGA176
(10 × 10 mm)
LQFP176 (24 × 24 mm)
WLCSP90
www.st.com
Contents STM32F405xx, STM32F407xx
2/180 Doc ID 022152 Rev 3
Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2 Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1 Full compatibility throughout the family . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2 Device overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2.1 ARM
®
Cortex™-M4F core with embedded Flash and SRAM . . . . . . . . 19
2.2.2 Adaptive real-time memory accelerator (ART Accelerator™) . . . . . . . . 19
2.2.3 Memory protection unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.4 Embedded Flash memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2.5 CRC (cyclic redundancy check) calculation unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2.6 Embedded SRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2.7 Multi-AHB bus matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2.8 DMA controller (DMA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.9 Flexible static memory controller (FSMC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2.10 Nested vectored interrupt controller (NVIC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2.11 External interrupt/event controller (EXTI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2.12 Clocks and startup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2.13 Boot modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.14 Power supply schemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.15 Power supply supervisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.16 Voltage regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.17 Real-time clock (RTC), backup SRAM and backup registers . . . . . . . . 27
2.2.18 Low-power modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2.19 V
BAT
operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.20 Timers and watchdogs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.21 Inter-integrated circuit interface (I²C) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.22 Universal synchronous/asynchronous receiver transmitters (USART) . 31
2.2.23 Serial peripheral interface (SPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.24 Inter-integrated sound (I
2
S) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.25 Audio PLL (PLLI2S) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2.26 Secure digital input/output interface (SDIO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2.27 Ethernet MAC interface with dedicated DMA and IEEE 1588 support . 33
2.2.28 Controller area network (bxCAN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.2.29 Universal serial bus on-the-go full-speed (OTG_FS) . . . . . . . . . . . . . . . 34
STM32F405xx, STM32F407xx Contents
Doc ID 022152 Rev 3 3/180
2.2.30 Universal serial bus on-the-go high-speed (OTG_HS) . . . . . . . . . . . . . 34
2.2.31 Digital camera interface (DCMI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.2.32 Random number generator (RNG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.2.33 General-purpose input/outputs (GPIOs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.2.34 Analog-to-digital converters (ADCs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2.35 Temperature sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2.36 Digital-to-analog converter (DAC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2.37 Serial wire JTAG debug port (SWJ-DP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2.38 Embedded Trace Macrocell™ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3 Pinouts and pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4 Memory mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5 Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.1 Parameter conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.1.1 Minimum and maximum values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.1.2 Typical values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.1.3 Typical curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.1.4 Loading capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.1.5 Pin input voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.1.6 Power supply scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.1.7 Current consumption measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.2 Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.3 Operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.3.1 General operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.3.2 VCAP1/VCAP2 external capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5.3.3 Operating conditions at power-up / power-down (regulator ON) . . . . . . 74
5.3.4 Operating conditions at power-up / power-down (regulator OFF) . . . . . 74
5.3.5 Embedded reset and power control block characteristics . . . . . . . . . . . 75
5.3.6 Supply current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
5.3.7 Wakeup time from low-power mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
5.3.8 External clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5.3.9 Internal clock source characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
5.3.10 PLL characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.3.11 PLL spread spectrum clock generation (SSCG) characteristics . . . . . . 98
5.3.12 Memory characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Contents STM32F405xx, STM32F407xx
4/180 Doc ID 022152 Rev 3
5.3.13 EMC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.3.14 Absolute maximum ratings (electrical sensitivity) . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5.3.15 I/O current injection characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
5.3.16 I/O port characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.3.17 NRST pin characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.3.18 TIM timer characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.3.19 Communications interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.3.20 12-bit ADC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.3.21 Temperature sensor characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.3.22 V
BAT
monitoring characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.3.23 Embedded reference voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.3.24 DAC electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.3.25 FSMC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
5.3.26 Camera interface (DCMI) timing specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
5.3.27 SD/SDIO MMC card host interface (SDIO) characteristics . . . . . . . . . 150
5.3.28 RTC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6 Package characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
6.1 Package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
6.2 Thermal characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
7 Part numbering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Appendix A Application block diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
A.1 Main applications versus package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
A.2 Application example with regulator OFF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
A.3 USB OTG full speed (FS) interface solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
A.4 USB OTG high speed (HS) interface solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
A.5 Complete audio player solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
A.6 Ethernet interface solutions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
8 Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
STM32F405xx, STM32F407xx List of tables
Doc ID 022152 Rev 3 5/180
List of tables
Table 1. Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Table 2. STM32F405xx and STM32F407xx: features and peripheral counts. . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Table 3. Timer feature comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Table 4. USART feature comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Table 5. Legend/abbreviations used in the pinout table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Table 6. STM32F40x pin and ball definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Table 7. FSMC pin definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Table 8. Alternate function mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Table 9. STM32F40x register boundary addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Table 10. Voltage characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Table 11. Current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Table 12. Thermal characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Table 13. General operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Table 14. Limitations depending on the operating power supply range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Table 15. VCAP1/VCAP2 operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Table 16. Operating conditions at power-up / power-down (regulator ON) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Table 17. Operating conditions at power-up / power-down (regulator OFF). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Table 18. Embedded reset and power control block characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Table 19. Typical and maximum current consumption in Run mode, code with data processing
running from Flash memory (ART accelerator disabled) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Table 20. Typical and maximum current consumption in Run mode, code with data processing
running from Flash memory (ART accelerator enabled) or RAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Table 21. Typical and maximum current consumption in Sleep mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Table 22. Typical and maximum current consumptions in Stop mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Table 23. Typical and maximum current consumptions in Standby mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Table 24. Typical and maximum current consumptions in V
BAT
mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Table 25. Switching output I/O current consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Table 26. Peripheral current consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Table 27. Low-power mode wakeup timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Table 28. High-speed external user clock characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Table 29. Low-speed external user clock characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Table 30. HSE 4-26 MHz oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Table 31. LSE oscillator characteristics (f
LSE
= 32.768 kHz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Table 32. HSI oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Table 33. LSI oscillator characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Table 34. Main PLL characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Table 35. PLLI2S (audio PLL) characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Table 36. SSCG parameters constraint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Table 37. Flash memory characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Table 38. Flash memory programming. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Table 39. Flash memory programming with V
PP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Table 40. Flash memory endurance and data retention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Table 41. EMS characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Table 42. EMI characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Table 43. ESD absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Table 44. Electrical sensitivities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Table 45. I/O current injection susceptibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Table 46. I/O static characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
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