STM32—32-разрядные микроконтроллеры на основе ядра ARM Cortex-M3

№ 11’2008
PDF версия
Фирма STMicroelectronics (STM) одной из первых приступила к серийному выпуску 32-разрядных Flash-микроконтроллеров, в основу которых было заложено ядро ARM Cortex-M3, разработанное специально для встраиваемых применений.

Приборы нового семейства, получившего название STM32, предоставили
разработчикам расширенные возможности архитектуры Cortex-M3, при ведущем в отрасли малом энергопотреблении.

Низкое энергопотребление микроконтроллеров семейства STM32 в рабочем режиме
в еще большей мере снижается за счет использования ряда режимов энергосбережения, что способствует оптимизации рабочих
характеристик таких применений, как промышленное оборудование, контроллеры обслуживания зданий, медицинская аппаратура, периферия компьютеров и т. п.

Ядро процессора Cortex-M3 построено с использованием Гарвардской архитектуры
с 3-уровневым конвейером, в сочетании с рядом расширенных функций, включая одноцикловый умножитель и аппаратный делитель, обеспечивающие исключительно высокую производительность в 1,25 DMIPS/МГц.
Процессор Cortex-M3 работает также с новой
системой команд Thumb-2, которая, в сочетании с такими функциями, как хранение невыровненных данных и побитовая обработка, обеспечивает 32-разрядную производительность при стоимости, эквивалентной стоимости современных 8- и 16-разрядных микроконтроллеров.

В семейство STM32 входят две линейки
приборов:

  • Access (F101xx): частота тактирования
    36 МГц, от 32 до 128 кбайт флэш-памяти,
    от 6 до 16 кбайт SRAM, до 7 коммуникационных интерфейсов. Линейка Access разработана с тем, чтобы внедрить 32-разрядную
    схемотехнику в критичные к стоимости
    применения или в 16-разрядные проекты.
  • Performance (F103xx): частота тактирования 72 МГц, от 256 до 512 кбайт флэш-памяти, до 64 кбайт SRAM, контроллер статической памяти с поддержкой Compact
    Flash, SRAM, PSRAM, NOR и NAND памяти, с поддержкой LCD параллельного интерфейса (F103Vx). Микроконтроллеры
    имеют до 13 коммуникационных интерфейсов, в том числе USB и CAN. Линейка
    микроконтроллеров Performance ориентирована на применения, которым необходимы одновременно и повышенная производительность обработки, и экономичная работа.

В текущем году семейство STM32 значительно расширилось: добавлено еще 28 новых микроконтроллеров, включая недорогие
приборы, размещенные в 36-выводных корпусах, и приборы более высокого класса, размещенные в 144-выводных корпусах.

Новые микроконтроллеры, пополнившие
номенклатуру семейства, располагают увеличенным объемом (256, 384 и 512 кбайт)
встроенной Flash-памяти, обеспечивающей
хранение как программ, так и данных. Увеличение объема памяти предоставляет разработчикам возможность реализовать новые
функции и расширить возможности существующих базовых платформ продуктов. Объем встроенной SRAM-памяти также был увеличен до 64 кбайт у 72-МГц контроллеров линейки Performance и до 48 кбайт у 36-МГц
контроллеров линейки Access.

Дополнительная периферия, встроенная
в микроконтроллеры с Flash-памятью емкостью 256 кбайт и более, включает контроллер внешней статической памяти (Flexible
Static-Memory Controller, FSMC), поддерживающий микросхемы NOR, NAND и Compact
Flash-памяти и, кроме того, SRAM-память.
FSMC-контроллер поддерживает также режимы 8080 (Intel) и 6800 (Motorola) для организации параллельного интерфейса с LCD-контроллерами.

Кроме того, новые микроконтроллеры располагают контроллером для сменных носителей памяти, включая SD (Secure Digital),
SDIO (Secure Digital Input/Output) и MMC
(Multi-Media Card), которые соответствуют
требованиям спецификаций MultiMediaCard
System Specification 4.42 для 8-разрядных пересылок данных на частоте 48 МГц.

На рис. 1 показана блок-схема микроконтроллера семейства STM32, представляющая
организацию шин и подключение к ним памяти и периферии.

Рис. 1. Блок-схема микроконтроллера семейства STM32

Все представители семейства STM32 оснащены стандартным портом JTAG с встроенной отладочной системой.

Порт I2S поддерживает режимы ведущего
и ведомого, добавлена выборка аудиосигнала с частотами от 8 до 48 кГц и, кроме того,
добавлены 2-канальный 12-разрядный DAC
и встроенная макро-ячейка трассировки
(Embedded Trace Macrocell, ETM), улучшающая возможности отладки. Введена и дополнительная стандартная периферия, включающая до пяти UART/USART (до 4,5 Мбит/с), три
SPI (18 МГц) и два I2C (400 кГц) интерфейса.
Такое сочетание периферийных устройств
позволяет ориентировать микроконтроллеры
семейства STM32 на новые рынки, которым
необходимы надежная коммуникация и дополнительные возможности управления.

Новые микроконтроллеры линейки Performance
с объемом памяти свыше 256 кбайт оснащены, кроме того, двумя PWM-таймерами с семью выходами и возможностью управления временем запирания (dead-time).
Эти таймеры могут быть объединены с четырьмя стандартными 16-разрядными таймерами, что позволяет поддерживать до двадцати восьми PWM-сигналов. Все представители семейства оснащены 12-разрядными
АЦП с частотой преобразования 1 МГц с возможностью функции тройной выборки/хранения. Число каналов АЦП в микроконтроллерах линейки Access составляет 10 или 16
(один модуль АЦП), микроконтроллеры линейки Performance имеют два независимых
модуля АЦП с общим числом аналоговых
входов 2×10 или 2×16.

Такой набор модулей PWM и АЦП позволяет реализовать одновременное управление
сразу двумя 3-фазными бесколлекторными
двигателями.

Все микроконтроллеры линейки Performance
имеют в своем составе контроллеры коммуникационных интерфейсов последовательной передачи по стандарту CAN и USB
(12 Мбит/с).

Новые микроконтроллеры семейства
STM32 поставляются в корпусах LQFP64,
LQFP/BGA100 и LQFP144/BGA144. Версии
с объемом флэш-памяти в 32 или 64 кбайт
размещены в новом компактном корпусе
QFN36 (6Q6 мм).

Рис. 2. Матрица номенклатуры микроконтроллеров семейства STM32

На данный момент номенклатура микроконтроллеров семейства STM32 (рис. 2), в целом, состоит из 46 устройств линеек Access
и Performance. Основные характеристики
этих микроконтроллеров представлены в таблице.

Таблица. Характеристики 32-разрядных микроконтроллеров на основе ядра CORTEX M3

Тип прибора F такт, МГц Осн. гене-
ратор
такт., МГц
Встроенные
RC-генераторы
Гене-
ратор час
тоты
32 кГц
Flash-память
прог
рамм,
кбайт
RAM, кбайт DMA,
кана-
лов
ADC, количество
(каналов × разрядов)
Таймеров × разрядов
(IC/OC/PWM)
24-разр. счетчик
обратн. счта
Прочие таймеры USART
(IrDa/ISO7816)
USB CAN Прочие
последова-
тельные
интерфейсы
Прим. Вывод Vbat I/O выводов
(с большим током)
Диапазон рабоч. темп., °C Режимов
энерго-
сбер.
Напряжение
питания, В
Корпус
Линейка Access
STM32F101T6 36 4–16 8 МГц/
32 кГц
  32 6 7 1×(10×12) 2×16 (8/8/8) + 2×WDG,
RTC
2     1×SPI, 1×I2C Встроенные функции
POR, PDR и PVD
+   –40…85/105 3 2–3,6 VFQFPN 36 6×6×1,0
PITCH 0.50
STM32F101T8 64 10 3×16 (12/12/12)
STM32F101C6 36 4–16 8 МГц/
32 кГц
+ 32 6 7 1×(10×12) 2×16 (8/8/8)   2×WDG,
RTC
2     1×SPI, 1×I2C Встроенные функции
POR, PDR и PVD
+   3 2–3,6 LQFP 48 7×7×1,4 1
STM32F101C8 64 10 3×16 (12/12/12) + 3 2×SPI, 2×I2C
STM32F101CB 128 16 3 2–3,6 LQFP 64 10×10×1,4 1
STM32F101R6 36 4–16 8 МГц/
32 кГц
+ 32 6 7 1×(16×12) 2×16 (8/8/8) + 2×WDG,
RTC
2     1×SPI, 1×I2C Встроенные функции
POR, PDR и PVD
+  
STM32F101R8 64 10 3×16 (12/12/12) 3 2×SPI, 2×I2C 3 2–3,6 LQFP 100 14×14×1,4 1
STM32F101RB 128 16    
STM32F101V8 36 4–16 8 МГц/
32 кГц
+ 64 10 7 1×(16×12) 3×16 (12/12/12) + 2×WDG,
RTC
3     2×SPI, 2×I2C Встроенные функции
POR, PDR и PVD
+  
STM32F101VB 128 16
Линейка Performance
STM32F103T6 72 4–16 8 МГц/
32 кГц
+ 32 10 12 2×(10×12) 3×16 (12/12/12) + 2×WDG,
RTC
1+HS + + 1×SPI, 1×I2C Встроенные функции
POR, PDR и PVD, 1xHS
USART 4,5 Мбит/с
+   –40…85/105 3 2–3,6 VFQFPN 36 6×6×1,0 PITCH 0.50
STM32F103T8 64 20 4×16 (16/16/18)
STM32F103C6 72 4–16 8 МГц/
32 кГц
+ 32 10 12 2×(10×12) 3×16 (12/12/14) + 2×WDG,
RTC
1+HS + + 1×SPI, 1×I2C Встроенные функции
POR, PDR и PVD, 1xHS
USART 4,5 Мбит/с
+   3 2–3,6 LQFP 48 7×7×1,4 1
STM32F103C8 64 20 4×16 (16/16/18) 2×SPI, 2×I2C
STM32F103CB 128 20 2+HS 3 2–3,6 LQFP 64 10×10×1,4 1
STM32F103R6 72 4–16 8 МГц/
32 кГц
+ 32 10 12 2×(16×12) 3×16 (12/12/14) + 2×WDG,
RTC
2+HS + + 1×SPI, 1×I2C Встроенные функции
POR, PDR и PVD, 1xHS
USART 4,5 Мбит/с
+   3 2–3,6 LFBGA 100
10×10×1,7
F10x10 0.8,
TQFP 100
14×14×1,4 1
STM32F103R8 64 20 4×16 (16/16/18) 2×SPI, 2×I2C
STM32F103RB 128 20
STM32F103V8 72 4–16 8 МГц/
32 кГц
+ 64 20 12 2×(16×12) 4×16 (16/16/18) + 2×WDG,
RTC
2+HS + + 2×SPI, 2×I2C Встроенные функции
POR, PDR и PVD, 1xHS
USART 4,5 Мбит/с
+  
STM32F103VB 128 20

Среда разработки для микроконтроллеров
семейства STM32 фирмы STMicroelectronics
позволяет строить применения на стандартном ядре с учетом мощного набора программных и аппаратных средств. Другими
популярными интегрированными средами
проектирования, предоставляемыми третьими разработчиками, являются uVision3 (Keil),
EWARM (IAR), RAISONANCE и др.

Фирма STMicroelectronics (www.st.com) для
поддержки своей продукции предоставляет
разработчикам бесплатный набор драйверов
всех стандартных блоков и УВВ, от портов
ввода/вывода и таймеров до блоков CAN, I2C,
внешней шины, SPI, UART, АЦП и др., а также бесплатные библиотеки для векторного
управления электродвигателями, в том числе асинхронными с короткозамкнутым ротором.

В состав средств поддержки разработчиков
входит новая оценочная плата от фирмы ST,
поддерживающая самые последние модели
и стартовые наборы от третьих поставщиков — IAR, KEIL, HITEX, RAISONANCE.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *