Микроконтроллеры STM32 Самые быстрые, самые малопотребляющие, самые дешевые Дмитрий Покатаев инженер по внедрению PT-Electronics 2013. - презентация

1 Микроконтроллеры STM32 Самые быстрые, самые малопотребляющие, самые дешевые Дмитрий Покатаев инженер по внедрению PT-Electronics 2013

2 Мы следующие рассмотрим линейки микроконтроллеров STM32F0 48МГц/38DMIPS для ультрадешевых приложений STM32L 32МГц/33DMIPS с батарейным питанием STM32F4 168МГц/210DMIPS высокопроизводительные с поддержкой FPU и функциями DSP

3 STM32F0 – новый стандарт для недорогих решений

4 Новая линейка 32-разрядных микроконтроллеров STM32F0 на ядре Cortex- M0 от STMicroelectronics это 32 разряда по цене самых недорогих 8- и 16-разрядных микроконтроллеров. Ядро Cortex-M0 является на сегодняшний день самым «маленьким» из всего многообразия ядер ARM. Ядро характеризуется исключительно малой площадью на кристалле, низким потреблением и очень высокой плотностью кода, что позволяет достигать 32-битной производительности при стоимости 8/16- битных решений. Компания ARM возлагает на ядро Cortex-M0 задачу завоевания рынка недорогих решений, где стандартом де-факто стали 8/16-бит микроконтроллеры.

5 Для разработки можно использовать привычные Keil MDK- ARM и IAR Embedded Workbench Цена примерно $0.32 при заказе крупными партиями, является отличным решением для низкобюджетных проектов, STM32F030 основан на процессорном ядре ARM® Cortex-M0 48 МГц. Линейка STM32F030 начинается с 16 КБ Flash и 4 КБ RAM в 20-выводном корпусе, и включает пять исполнений вплоть до 64 КБ Flash, 8 КБ RAM и 32, 48 или 64-выводные корпуса. Все контроллеры содержат -12-битный АЦП с частотой дискретизации 1Msamples -внутренний источник опорного напряжения 1.2 В -коммуникационную периферию -датчик температуры -таймеры, обеспечивающие поддержку синхронизации АЦП, управление временем простоя и синхронизацию ШИМ (широтно-импульсная модуляция) для блока управления двигателем. Сравнение STM32F0 и 8/16-битных микроконтроллеров

6

7

8 Для работы с микроконтроллерами серии STM32F0 компания STMicroelectronics предлагает бюджетные отладочные средства серии Discovery - STM32F0 -DISCOVERY. - Содержит STM32F051R8T6 микроконтроллер с 64 КБ флэш-памяти, 8 КБ оперативной памяти в корпусе LQFP64STM32F051R8T6 - Встроенный ST-LINK/V2 переключателем с выбора режимов позволяет использовать набор как автономный ST-LINK/V2 (есть SWD разъем для программирования и отладки) - Питание по шине USB или от внешнего напряжения питания +5 V - Четыре светодиода LD1 (красный) для 3,3 вольт питания, LD2 (красный / зеленый) для обмена USB, LD3 (зеленый) выход PC9, LD4 (синий) выход PC8. Две кнопки (пользовательская и сброс). Контактные точки для всех LQFP64 портов ввода-вывода для быстрого подключения к макетной плате

9 Малопотребляющая серия STM32L

10

11

12 - Ядро Cortex-M3 с тактовой частотой до 32 МГц - До 384 кБ Flash, до 48 кБ RAM, 12 кБ EEPROM - 5 USART, 3/2 SPI/I2S, 2 I2C, USB 2.0 Full-Speed, SDIO интерфейсы - Контроллер ЖКИ 4x32, 8x28, 8 х 40 или 4 х 44 - Встроенный температурный датчик - Часы реального времени (RTC) и битных и 1 32-битный таймер - До 40-х каналов 12 битный аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) битных 2-х канальных цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) - 2 аналоговых компаратора -Емкостной датчик -Brown-Out Reset, -встроенная Flash-память с поддержкой механизма коррекции ошибок, -модуль защиты памяти, -биты защиты JTAG. - Единое питание В -Корпуса LQFP64, LQFP100, LQFP144, WLCSP64, BGA132 Основные характеристики микроконтроллеров STM32L162

13 Для работы с микроконтроллерами серии STM32L162 компания STMicroelectronics предлагает бюджетные отладочные средства - STM32L-DISCOVERY (32L152CDISCOVERY) - Содержит микроконтроллер STM32L152RBT6 (128 КБ флэш-памяти, 16 Кб оперативной памяти, 4 Кб EEPROM) или STM32L152RCT6 (256 Кб флэш-памяти, 32 Кб оперативной памяти, 8 КБ EEPROM).STM32L152RBT6STM32L152RCT6 - Встроенный ST-LINK/V2 переключателем с выбора режимов позволяет использовать набор как автономный ST-LINK/V2 (есть SWD разъем для программирования и отладки) - Питание по шине USB или от внешнего источника 3,3 или 5 вольт - LCD 24 сегментов, 4 линии управления - Четыре светодиода: LD1 (красный / зеленый) для обмена USB, LD2 (красный) для 3,3 вольт питания, 2 светодиода пользователя LD3 (зеленый) и LD4 (синий) - Две кнопки (пользователя и сброс) - Один сенсорный датчик или четыре сенсорные контактные площадки - Контактные точки для всех LQFP64 портов ввода-вывода для быстрого подключения к макетной плате

14 STM32F4 высокопроизводительные микроконтроллеры с DSP и FPU

15 Микроконтроллеры STM32F4 на базе ядра Cortex-M4F c расширенным функционалом и увеличенными объемами памяти от компании STMicroelectronics. Производительность достигает 168МГц/210DMIPS Объемы FLASH памяти у новых микроконтроллеров STM32F427 и STM32F437 составляет 1 Мб и 2 Мб, соответственно, а максимальная тактовая частота 168 МГц. Объем оперативной памяти ОЗУ теперь составляет 256 Кб во всех устройствах новой линейки. Также, увеличился объем встроенной периферии микроконтроллера – дополнительные интерфейсы обмена данными: до 6 SPI, до 8 USART. Серии микроконтроллеров STM32F427 и STM32F437 являются развитием семейства STM32F4 и имеют полностью аппаратную и программную совместимость с более ранними микроконтроллерами семейства STM32F4 и STM32F2. STM32F427 - Микроконтроллеры STM32 с 2Мб FLASH-памяти

16 Новая линейка микроконтроллеров от STMicroelectronics STM32F4 хх на ядре Cortex-M4 – это объединение обычного контроллера и DSP на одном чипе, лучшая на рынке в своей группе производительность и скорость работы периферии, тактовая частота 168 МГц и ускоритель памяти ART. Невысокая цена и малое энергопотребление – заявка на лидерство в сфере цифровой обработки сигнала. Процессорное ядро ARM Cortex-M4

17 Производится по 90 нм технологии с использованием уже доказавшего свою эффективность ускорителя памяти (ART Accelerator), позволяющего работать с памятью без задержек на максимальных скоростях. Производительность на тактовой частоте 168 МГц составляет 210 DMIPS, что является на данный момент лучшим значением на рынке среди ядер Сortex-M4

18 Использование акселератора Flash-памяти вместо увеличения быстродействия самой памяти позволило снизить динамическое потребление и уменьшить общую стоимость готового продукта. Чтобы обеспечить высокую производительность процессора Cortex-M4, ART- акселератор использует кэш очереди предварительных выборок команд и переходов, позволяя выполнять записанные в 128-битной Flash-памяти программы с нулевым временем ожидания на частотах до 168 МГц ART-акселератор памяти

19 Новая 32-битная многоуровневая AHB-матрица шин обеспечивает взаимодействие ведущих устройств (Bus master) и ведомых устройств (Bus slaves) в микроконтроллере, занимается арбитражем при одновременной работе нескольких ведущих. Через матрицу шин ядро Cortex- M4 получает доступ к данным и инструкциям, находящимся во встроенной SRAM- и Flash-памяти, может обратиться через FSMC к внешней памяти или работать с данными от периферии. DMA осуществляет перемещение данных между периферией и памятью или между различными видами памяти. Матрица AHB-шин

20 Энергосберегающие режимы

21 Поддержка TFT дисплея

22 ARM 32-bit Cortex-M4 CPU; Частота тактирования 168МГц, 210 DMIPS/1.25 DMIPS/МГц (Dhrystone 2.1); Поддержка DSP-инструкций; Новая высокопроизводительная AHB-матрица шин; До 1 Mбайта Flash-памяти; До кбайт SRAM-памяти; Напряжение питания 1,8...3,6В (POR, PDR, PVD и BOR); Внутренние RC-генераторы на 16МГц и 32 к Гц (для RTC); Внешний источник тактирования МГц и для RTC - 32,768 к Гц; Модули отладки SWD/JTAG, модуль ETM; Три 12-бит АЦП на 24 входных канала (скорость до 7,2 мегасемплов, температурный датчик); Два 12-битных ЦАП; Основные характеристики семейства STM32F4xx

23 DMA-контроллер на 16 потоков с поддержкой пакетной передачи; 17 таймеров (16 и 32 разряда); Два сторожевых таймера (WDG и IWDG); Коммуникационные интерфейсы: I2C, USART (ISO 7816, LIN, IrDA), SPI, I2S; CAN (2,0 B Active); USB 2.0 FS/HS OTG; 10/100 Ethernet MAC (IEEE 1588v2, MII/RMII); Контроллер SDIO (карты SD, SDIO, MMC, CE-ATA); Интерфейс цифровой камеры (8/10/12/14-битные режимы); FSMC-контроллер (Compact Flash, SRAM, PSRAM, NOR, NAND и LCD 8080/6800); Аппаратный генератор случайных чисел; Аппаратное вычисление CRC, 96-битный уникальный ID; Модуль шифрования AES 128, 192, 256, Triple DES, HASH (MD5, SHA-1), HMAC; Расширенный температурный диапазон °C. Основные характеристики семейства STM32F4xx

24 Нет необходимости использовать дополнительный DSP-контроллер для обработки сигналов, можно воспользоваться одним STM32F4xx, объединяющим обычный контроллер и DSP на одном чипе. DSP-инструкции в ядре Cortex-M4 выполняются за один такт Поддерживается - умножение с накоплением за один такт (single-cycle MAC), - арифметика с насыщением, - блок вычислений с плавающей запятой FPU (floating point unit), - команды управления потоком данных SIMD (single instruction multiple data). Блок FPU совместим со стандартом IEEE 754 и позволяет процессору выполнять широкий спектр математических операций над вещественными числами. STM32F4xx можно применять в любых областях, где необходима цифровая обработка сигнала: -интеллектуальное управление двигателями -обработка звука и изображений -радиолокация -навигация

25

26 Все новые микроконтроллеры на базе ядра Cortex-M4 программно совместимы с более старыми сериями STM32F1xx и STM32F2xx. Совместимость по выводам между STM32F2x и STM32F4x полная, т.е. разработчику доступна максимальная гибкость при переходе между ядрами Cortex-M3 и Cortex-M4. К сожалению, полной совместимости по выводам между STM32F1x и STM32F2x/STM32F4x нет, могут не совпадать от двух до трех выводов (питания и земли), но вся периферия сохранила свое положение. Все рекомендации по созданию универсальной платы для использования STM32F1x и STM32F2x/STM32F4x приведены в Datasheet.

27 Для знакомства с семейством микроконтроллеров STM32F427 STMicroelectronics предоставляет недорогую отладочную плату STM32F4DISCOVERY - Содержит STM32F407VGT6 микроконтроллер с 32-разрядным ARM Cortex-M4F ядром, 1 МБ флэш-памяти, 192 КБ оперативной памяти в корпусе LQFP100 - Встроенный ST-LINK/V2 переключателем с выбора режимов позволяет использовать набор как автономный ST-LINK/V2 (есть SWD разъем для программирования и отладки)STM32F407VGT6 - Питание по шине USB или от внешнего источника 3,3 или 5 вольт - MEMS 3-осевой акселерометр LIS302DL или LIS3DSH ST - Всенаправленный цифровой микрофон MP45DT02 ST MEMS - CS43L22, аудио ЦАП с интегрированным драйвером класса D - Восемь светодиодов: LD1 (красный / зеленый) для обмена USB, LD2 (красный) для 3,3 вольт питания, четыре светодиода пользователя, LD3 (оранжевый), LD4 (зеленый), LD5 (красный) и LD6 (синий) 2 USB OTG светодиодами - LD7 (зеленый) VBus и LD8 (красный) перегрузка по току - Две кнопки (пользователя и сброс) - USB OTG FS с микро-AB разъемом - Контактные точки для всех LQFP64 портов ввода-вывода для быстрого подключения к макетной плате

28 СПАСИБО! Дмитрий Покатаев Инженер по внедрению тел. (812) (2225)

29