Компания stmicroelectronics представила новую экономичную линейку микроконтроллеров stm32

STMicroelectronics представила новые микроконтроллеры серии STM32 F4

STMicroelectronics STM32 F4 STM32F405 STM32F407 STM32F415 STM32F417

Компания STMicroelectronics представила новую серию микроконтроллеров STM32 F4. Расширение платформы STM32 основано на последней версии ядра ARM Cortex-M4, которая добавляет новые возможности в сфере обработки сигналов и более быстрые по времени выполнения операции к уже хорошо зарекомендовавшей себя линейке микроконтроллеров STM32. По заверениям компании, новая серия предъявит права на титул самых высокопроизводительных микроконтроллеров на базе технологии Cortex-M, присутствующих сегодня на рынке и закрепит за STMicroelectronics лидерство в этой области.

Линейка STM32 является наиболее успешным семейством микроконтроллеров, построенных на базе 32-х разрядного ядра ARM Cortex-M, и почти каждый второй микроконтроллер, на базе данного ядра, как заявляет STMicroelectronics, выпускается под маркой STM32. Сфера применения семейства STM32 довольно широка: медицинские приборы, средства измерений, кассовое оборудование, автоматизация и безопасность зданий, домашние аудио системы и пр. И с новой серией STM32 F4 компания надеется расширить список сферы применения своей продукции. DSP инструкции, выполняемые за один такт, открывают для нового продукта двери на рынок цифровых сигнальных контроллеров, который требует высокие показатели вычислительной способности и DSP-инструкции для особо требовательных в этом плане приложений, таких как медицинское оборудование, управление двигателями и охранное оборудование. Обеспечивая аппаратную (полное совпадение выводов) и программную совместимость с серией STM32 F2, и в то же время, имея больший объем SRAM, повышенную производительность и лучшую помехоустойчивость периферии, серия F4 позволит разработчикам улучшить конечный продукт, если им необходимо больше объема памяти, производительности или особенностей периферии. Также, если разработчик использует в своем продукте два чипа – MCU и DSP, то теперь он может объединить возможности этих двух чипов в одном высокопроизводительном сигнальном контроллере.

Исполнительный вице-президент и генеральный менеджер Microcontrollers, Memories and Secure MCUs Group Клауд Дардан утверждает: «Серия STM32 F4 привлекательна по многим причинам, поскольку на сегодняшний день это наиболее высокопроизводительный микроконтроллер на базе Cortex M. С более чем 250 совместимыми устройствами, запущенными в производство, лучшей системой поддержки среды разработки и отличными показателями энергопотребления серия F4 – это вишня на вершине пирога семейства STM32, которая теперь включает в себя четыре серии продуктов: STM32 F1, STM32 F2, STM32 L1, которые основаны на ядре Cortex™-M3, и, наконец, четвертая серия на основе Cortex-M4».
«Решение STMicroelectronics включить процессор ARM Cortex-M4 в портфолио своих MCU – это доказательство низкого энергопотребления, улучшенного дизайна и возможностей высокопроизводительного DSP для процессора» – говорит Ланс Говард, исполнительный вице-президент ARM — «STMicroelectronics теперь имеет наиболее широкое портфолио своей продукции на базе ядра ARM Cortex-M. Серия Cortex-M представляет наиболее быстро развивающуюся MCU-архитектуру и микроконтроллеры серии STM32 F4 несомненно ускорят развитие и распространение ARM-архитектуры».

Наряду с уже упомянутой аппаратной и программной совместимостью с серией F2, серия F4 имеет повышенную производительность (168 МГц / 210 DMIPS вместо 120 МГц / 150 DMIPS), DSP-инструкции, выполняемые за один такт, математический сопроцессор, увеличенную SRAM (192 Кб вместо 128 Кб), встроенную Flash-память от 512 Кб до 1 Мб и усовершенствованную периферию для задач отображения, реализации интерфейсов и криптографии. 90 нанометровая КМОП-технология и встроенный фирменный «ускоритель памяти» ART Accelerator позволяют получить современные показатели производительности с беспрерывным исполнением программы на частоте до 168 МГц и лучший в своем классе уровень энергопотребления.

Особенности серии STM32 F4:

  • сверхбыстрая передача данных, с семиуровневой матрицей двойной высокоскоростной шины (AHB) и мульти-DMA контроллером, которые позволяют производить параллельно обработку и передачу данных;
  • встроенный FPU одинарной точности повышает качество выполнения алгоритмов управления, добавляет больше возможностей приложениям, улучшает эффективность кода, устраняет разброс, позволяет использовать инструменты мета языка;
  • высокая интеграция, до 1 Мб Flash-памяти, 192 Кб SRAM, схема перезагрузки (сброса), внутренние RC и PLL, часы реального времени с потреблением до 1 мкА;
  • экстра гибкость в снижении энергопотребления в приложениях, требующих как высоких производительных мощностей так и пониженного энергопотребления при работе на малых величинах напряжения или от аккумуляторов. Для этого предусмотрены 4 Кб резервной SRAM, чтобы сохранить данные при разрядке батарей, потребление часов реального времени, не превышающее 1мкА и внутренний регулятор напряжения со способностью определения уровня напряжения, позволяющий выбирать высокопроизводительный режим работы или режим пониженного энергопотребления;
  • широкий выбор средств разработки и программного обеспечения, включающий разнообразные IDE, инструментарий мета языков, библиотеки DSP и прочих полезных функций, недорогие стартовые наборы;
  • богатая, инновационная периферия:
    • интерфейсы: интерфейс камеры, процессор Crypto/Hash HW, Ethernet MAC10/100 с поддержкой IEEE 1588 v2, два USB OTG
    • аудио: специализированный аудио PLL и два полнодуплексных I2C
    • до 15 коммуникационных интерфейсов, включая 6 UART, работающих на скорости до 10 Мбит/с, три SPI, работающих на скорости до 42 Мбит/с, три I2C, два CAN, SDIO
    • обработка аналоговых сигналов: два 12-битных ЦАП, три 12-битных АЦП достигающих 2.4 MSPS или 7.2 MSPS при поочередной их работе
    • до 17-ти таймеров: 16- и 32-битных, работающих на частоте до 168 МГц

Продукция серии STM32 F4 доступна в четырех вариантах:

STM32F405x: в дополнение к богатой периферии, включающей таймеры, три АЦП, два ЦАП, последовательные интерфейсы, интерфейс внешней памяти, часы реального времени, модуль для подсчета CRC, аналоговый генератор случайных чисел, микроконтроллеры STM32F405 имеют USB-OTG интерфейс, а также 1 Мбайт Flash-памяти. Они доступны в четырех типах корпусов — WLCSP64, LQFP64, LQFP100, LQFP144.

STM32F407: расширена периферия, в дополнение к периферии STM32F405 добавлен второй USB-OTG интерфейс, интегрированный Ethernet MAC 10/100 с поддержкой MII и RMII, от 8 до 14-ти разрядный интерфейс камеры, позволяющий произвести соединение с КМОП-камерами при работе на скорости до 67.2 Мбайт/с. Микроконтроллеры STM32F407 доступны в четырех типах корпусов — LQFP100, LQFP144, LQFP/BGA176, и Flash-памятью от 512 Кбайт до 1 Мбайта.

STM32F415 и STM32F417: представляют собой те же STM32F405 и STM32F407, отличающиеся лишь наличием крипто/хэш процессором с поддержкой шифрования по алгоритму Triple DES и AES с ключом длиной 128, 192 и 256 бит, а также вычисление хэш-функций MD5 и SHA-1.

Все вышеперечисленные модели находятся уже в стадии производства, и стоимость будет составлять от $5.74 за STM32F407VET6 с 512 Кб Flash и 192 Кб ОЗУ в корпусе LQFP100 при заказе более 1000 штук.

Перевод: Mikhail R по заказу РадиоЛоцман

STM32MP1. Ключевые характеристики новой линейки микропроцессоров компании ST microelectronics

В начале этого года компания ST microelectronics анонсировала новую линейку микропроцессоров (MPU) STM32MP1. Разработанная на базе микроконтроллеров STM32, новая линейка многоядерных микропроцессоров общего назначения ориентирована на высокопроизводительные решения для самого широкого спектра приложений.

Линейка STM32MP1 предлагает гибкую архитектуру для решения самого широкого спектра задач, включая бытовую технику и электронику, медицинские приборы и промышленные системы.
Специалисты ST не рекомендуют применять STM32MP1 в автомобильных устройствах, поскольку для таких приложений у компании разработана отдельная группа микроконтроллеров, ориентированная на работу в автомобильных приложениях и имеющая соответсвующую сертификацию.
Для разработчиков, ориентированных на долговременные производство, представляет особый интерес продолжительный срок жизненного цикла (Longevity Commitment) в 10 лет, заявленный для STM32MP1. ST гарантирует, что все компоненты новой линейки будут оставаться доступными на протяжении всего заявленного жизненного цикла.

Гибкая архитектура с богатым набором функций

Серия STM32MP1 основана на архитектуре одноядерных/двухядерных процессоров Cortex®-A7 и Cortex®-M4. Ядро Cortex-A7 обеспечивает доступ к операционным системам с открытым исходным кодом (Linux / Android) и позволяет реализовывать высокопроизводительную обработку, а ядро Cortex-M4 использует среду поддержки STM32 MCU и предназначено для обработки задач, выполняемых в режиме реального времени и задач с низким энергопотреблением.

В STM32MP1 ядра Cortex-A7 работают на частоте 650 МГц и сопровождаются 32-Кбайтным кешем инструкций L1, 32-Кбайтным кешем первого уровня и 256-Кбайтным кешем второго уровня. Также A7 поставляются с расширениями устройства Arm Neon SIMD, предназначенных для ускорения работы мультимедиа и алгоритмов обработки сигналов. Для поддержания обработки в режиме реального времени с низким энергопотреблением ядро Cortex-M4 работает на частоте 209 МГц с модулем обработки чисел с плавающей точкой (FPU), полным набором DSP команд и с модулем защиты памяти (MPU), предназначенным для повышения безопасности использования устройства.
Линейка STM32MP1 имеет встроенный дополнительный 3D графический процессор GPU совместимый с OpenGL для расширенной разработки HMI, работающей на частоте 533 МГц. GPU поддерживает интерфейсы DDR и LPDDR с тактовой частотой 533 МГц, 256 КБ системной оперативной памяти, а также 384 КБ ОЗУ MCU и 64 КБ оперативной памяти, что облегчает Cortex-M4 обработку в режиме реального времени и работу в режиме пониженного энергопотребления.
Для проведения безопасных операций, STM32MP1 предлагает надежный набор инструментов безопасности, включая технологию Arm TrustZone, которая обеспечивает изоляцию аппаратного обеспечения для повышения надежности функционирования ПО в целом, в масштабе всей системы. Кромее того, STM32MP1 поддерживает аппаратную криптографическую опцию, имеет защищенные ОЗУ и ПЗУ, а также защиту от несанкционированного доступа и защищенные часы реального времени. Линейка предлагает 16- и 32-разрядные элементы управления и таймеры, а для аналоговых входов — два полных 16-разрядных АЦП с поддержкой до 22 каналов обработки.
В дополнение ко всему, STM32MP1 предлагает до 20 коммуникационных интерфейсов, поддерживающих широкую номерклатуру камер, дисплеев, сети Ethernet, порты USB, HDMI и UART. Для большей функциональной гибкости, обслуживание работы большинства периферийных устройств может быть распределена между Cortex-A7 или Cortex-M4.

Читайте также  Замена проводки в квартире своими руками

Управление электропитанием и производительность

В дополнение к встроенным процессорам, STM32MP1 содержит встроенный драйвер STPMIC1 (ИС управления электропитанием), позволяющий упростить проектирование рабочих и энергосберегающих режимов и реализовать более действенную оптимизацию энергопотребления. Работая на полной мощности и на частоте 650 МГц, dual Cortex-A7 генерирует 2470 DMIPS для реализации графической и коммуникационной обработки. В свою очередь, Cortex-M4 на частоте 209 МГц генерирует 260 DMIPS для управления двигателем, сбором данных датчиков и маломощными операциями. Несмотря на то, что оба ядра способны одновременно работать на полной скорости, даже в этом случае STM32MP1 по-прежнему обеспечивает предельно высокую энергоэффективность, потребляя всего 353 мВт.
При этом, для обеспечения лучшей динамической эффективности энергопотребления, ядра Cortex-A7 и Cortex-M4 могут работать независимо друг от друга, на меньших скоростях или даже останавливаться для каждой обработки в режиме реального времени. Как современная система-на-кристалле (SoC), STM32MP1 предлагает несколько режимов с низким энергопотреблением, включая:

  • Режим управления двигателем и считывания: Cortex-A7 выключен, а Cortex-M4 работает, обеспечивая сбор данных с датчиков и корректное функционирование режимов с низким энергопотреблением, потребляя при этом 92 мВт.
  • Режим ожидания, когда оба ядра выключены, но ОЗУ находится в режиме самообновления, потребляя 36 мкВт.
  • Режим VBAT,который относится к режимам реального времени, обеспечивая потребление до 4,5 мкВт, при сохранении безопасности системы благодаря поддержанию функции обнаружения несанкционированного доступа.

Любой из контроллеров линейки STM32MP1 может перейти из режима ожидания в режим работы обоих ядер примерно за секунду.

Программное обеспечение, инструменты и доступность

Что касается программного обеспечения, Cortex-A7 работает на дистрибутиве OpenSTLinux и полностью распределенном Linux-дистрибутиве для ядер Cortex-A7, полностью совместимом со стандартами открытого исходного кода. Cortex-M4 поддерживается экосистемой STM32, включающей STM32Cube, комплексное программное решение, объединяющее встроенные программные библиотеки, в том числе драйвер периферийного устройства уровня аппаратной абстракции и другие компоненты; и STM32CubeMX, его графический интерфейс для настройки встроенного программного обеспечения.

ST microelectronics выпустила несколько отладочных и демонстрационных наборов, предназначенных для быстрого освоения платформы STM32MP1 и сокращения времени разработки. Помимо этого, линейка STM32MP1 поддерживается достаточно широкой инфраструктурой партнеров ST, которая помогает в разработке графических пользовательских интерфейсов, приложений безопасности и обучения, а также прикладных сервисов.

Сегодня серия STM32MP1 доступна в трёх различных масштабируемых исполнениях:

  • STM32MP157: два ядра Cortex-A7 с частотой 650 МГц, ядро Cortex-M4 с частотой 209 МГц, 3D-графический процессор, интерфейс дисплея DSI и CAN FD
  • STM32MP153: два ядра Cortex-A7 с частотой 650 МГц, ядро Cortex-M4 с частотой 209 МГц и CAN FD
  • STM32MP151: одно ядро Cortex-A7 с частотой 650 МГц, ядро Cortex-M4 с частотой 209 МГц

ООО «ГАММА ИНЖИНИРИНГ» – официальный дистрибьютор ST microelectronics

STM32WB55 — Новое решение STMicroelectronics для создания IOT-устройств

Автор статьи

Святослав Зубарев (г. Смоленск), Павел Башмаков active@ptelectronics.ru

Компания STMicroelectronics — один из лидеров рынка электронных компонентов — представила новую мультипротокольную систему на базе кристалла STM32WB55. Система предназначена в первую очередь для создания IoT-устройств (устройств «Интернета вещей») и имеет поддержку протоколов Bluetooth Low Energy 5.0, ZigBee и Thread, малое энергопотребление и высокую производительность.

Опубликовано в журнале «Вестник Электроники» №1 (65) 2019

Описание устройства

Микроконтроллеры линейки STM32WB55 построены на базе малопотребляющего ядра STM32 Cortex-M4F (50 мкА/МГц), благодаря чему в режиме приема ток потребления микросхемы составляет всего 3,8 мА. Ядро Cortex-M4F имеет встроенный блок для выполнения операций с плавающей точкой (FPU) ординарной точности, а также реализует набор инструкций для операций цифровой обработки сигналов (DSP), которые поддерживаются бесплатной библиотекой DSP-lib от ARM, в которую, в свою очередь, входят базовая и векторная математика, быстрые тригонометрические функции типа sin, cos, sqrt и т. д., линейная и билинейная интерполяции, БПФ, функции для работы с матрицами и многое другое. Кроме того, ядро Cortex-M4F имеет оптимизированные инструкции SIMD (single instruction multiple data), позволяющие осуществлять работу с пакетированными данными и параллельно выполнять операции с несколькими операндами 8- или 16-бит данных, а также содержит блок защиты памяти (MPU), который повышает безопасность приложений и имеет на борту адаптивный ускоритель реального времени (ART Accelerator).

Особенность линейки STM32WB55 — использование Cortex-M0+ в качестве дополнительного ядра, служащего для разгрузки основного процессора и обеспечения работы в режиме реального времени радиочасти микроконтроллера (рис. 1).

Рис. 1.Структура ядер Cortex-M4 и Cortex-M0+

Другое отличие линейки STM32WB55 от уже существующих на рынке решений — присутствие встроенного драйвера пассивного ЖКИ-дисплея с внутренним повышающим преобразователем и разрешением до 8×40 или 4×44, а также поддержка USB2.0 FS и достаточно большой объем памяти — до 1 Мбайт Flash и 256 кбайт RAM.

STM32WB55 обладает встроенным интерфейсом Quad-SPI, а передача данных между микросхемой и периферийными устройствами (а также между разделами памяти внутри самого контроллера) осуществляется двумя контроллерами DMA (по семь каналов каждый) с полным доступом к каждому каналу с помощью периферии DMAMUX (рис. 2).

Рис. 2. Блок-схема микроконтроллера STM32WB55

STM32WB55 имеет на борту межпроцессорный контроллер связи Inter (IPCC) для связи с Bluetooth Low Energy и 802.15.4 через шесть двунаправленных каналов, а FLASH- и SRAM-память оснащены защитой от считывания и записи, а также защитой проприетарного кода. Два механизма AES-шифрования, PKA и RNG, обеспечивают MAC нижнего уровня и верхний уровень криптографии.

Устройства STM32WB55 снабжены встроенным 16-разрядным АЦП и двумя компараторами с ультранизким энергопотреблением, связанными с генератором опорного напряжения высокой точности.

Также STM32WB55 содержат маломощный RTC, один 16-разрядный четырехканальный таймер, два 16-разрядных двухканальных, один 32-разрядный четырехканальный, два 16-разрядных со сверхнизким энергопотреблением, один независимый Systick и один независимый сторожевой таймер.

Контроллеры STM32WB55 способны работать в диапазоне температур –40…+105 °C (+125 °C) с напряжением питания 1,71–3,6 В и доступны в 48-контактных UQFN-, 68-контактных VQFN- или 100-контактных WLCSP-корпусах.

Более подробные характеристики микроконтроллеров линейки STM32WB55 приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Сравнительные характеристики микроконтроллеров линейки STM32WB55

Беспроводные протоколы STM32WB55

Как уже было отмечено, микроконтроллеры линейки STM32WB включают два ядра: Arm Cortex-M4 — для запуска основного приложения и Cortex-M0+ — для разгрузки основного процессора и обеспечения работы в реальном времени Bluetooth (BLE) 5 и IEEE 802.15.4. Помимо BLE, радиочасть микроконтроллеров также может работать и с другими беспроводными протоколами, такими как Thread, ZigBee или проприетарными протоколами, предоставляющими широкие возможности для разработки устройств «Интернета вещей» (рис. 3).

Рис. 3. Поддерживаемые линейкой STM32WB55 беспроводные протоколы

STM32WB55 обеспечивают повышенную дальность связи в диапазоне 2,4 ГГц благодаря высокой чувствительности 100 дБ (802.15.4) и выходной мощности +6 дБм, которая может быть запрограммирована с шагом в 1 дБ, потребляя всего 5,5 мА в режиме передачи и 3,8 мА в режиме приема.

Совокупность высокой производительности, достигаемой за счет использования двух ядер, поддержки беспроводных протоколов, малого энергопотребления и большого объема памяти поднимает микроконтроллеры STM32WB55 на лидирующие позиции рынка IoT-устройств.

Защита и применение

В первую очередь STM32WB55 предназначены для создания IoT-устройств (рис. 4).

Рис. 4. Применение STM32WB55

Однако при создании устройств «Интернета вещей» немаловажна и необходимость обеспечения их безопасности. STM32WB55 позиционируется для применения в широком диапазоне устройств, поэтому включает различные механизмы по защите данных и программ. Для поддержания безопасной работы используется защита памяти от чтения и записи, AES-шифрование, специальные процедуры для хранения ключей и отдельные выводы для реализации защиты от вскрытия корпуса изделия:

  • Безопасная установка прошивки (SFI) для Bluetooth с низким энергопотреблением и стеком 802.15.4 SW.
  • Аппаратное шифрование 3x AES 256 бит.
  • Хранение ключей клиента/услуги менеджера ключей.
  • HW Public Key Authority (PKA).
  • Криптографические алгоритмы: RSA, Diffie-Helman, ECC over GF (p).
  • Генератор истинных случайных чисел (TRNG).
  • Защита сектора от работы R/W (PCROP).
  • Блок расчета CRC.
  • 96-битный уникальный идентификатор.
  • 64-битный уникальный идентификатор. Возможность получения 802.15.5 64-битной и Bluetooth Low Energy 48-битной EUI.

Алгоритм, по которому проходит подключение и обновление программного кода контроллера, состоит из следующих стадий (рис. 5):

  1. Получен новый пакет данных.
  2. Запущен процесс обновления.
  3. Процессор отправляет подпись пакета данных и ключ шифрования для аутентификации.
  4. Проверка соответствия подписи аутентификации предварительно запрограммированному ключу (если подпись не соответствует, процесс прерывается и устройство перезагружается).
  5. Пакет данных расшифровывается с помощью проприетарного ключа, и происходит загрузка на устройство.

Рис. 5. Алгоритм загрузки программного кода на STM32WB55

Средства отладки и разработки

Рис. 6. Средства разработки STM32WB55

Поскольку линейка STM32WB55 является частью экосистемы STM32 от STMicroelectronics, то для работы с ней доступен тот же набор отладочных средств, что и для прочих продуктов компании, а именно (рис. 6):

  • Программное обеспечение STM32Cube, включающее сотни готовых к использованию примеров, беспроводные стеки и библиотеки.
  • Дополнительный специализированный инструмент разработки STM32CubeMonRF с графическим интерфейсом, который позволяет проводить мониторинг и тестировать производительность радиомодуля.
  • STM32CubeMX графический генератор кода для STM32.
  • Программные пакеты от сторонних производителей (IAR, Keil, Cosmic и т. д.).

В качестве комплекта для разработки на базе STM32WB55 компания STMicroelectronics предлагает пользователям комплект P-NUCLEO-WB55 с платами MB1355C и MB1293C (рис. 7).

Применение отладочных плат значительно упрощает процесс разработки и создания прототипных решений. Сравнительные характеристики плат приведены в таблице 2.

Таблица 2. Сравнительные характеристики микроконтроллеров линейки STM32WB55

Рис. 7. Внешний вид отладочных модулей MB1355C (вверху) и MB1293C (внизу)

Заключение

Компания STMicroelectronics в очередной раз выпустила передовое решение, предназначенное на этот раз для рынка устройств «Интернета вещей». Линейка STM32WB55 работает сразу на двух ядрах ARM (M4 и M0+), имеет поддержку протоколов Bluetooth Low Energy 5.0, ZigBee и Thread, малое энергопотребление и высокую производительность, поддерживается программными пакетами от ST (STM32CubeMonRF, STM32CubeMX) и сторонних производителей, а также имеет доступные платы для отладки и разработки. Все это в совокупности делает линейку микроконтроллеров STM32WB55 отличным выбором для создания и быстрого вывода на рынок собственных IoT-устройств.

Новое в мире полупроводников

Читаем, обсуждаем, задаем вопросы

STMicroelectronics: STM32 F0 — новая серия 32-разрядных микроконтроллеров семейства STM32 на базе ядра Cortex™-M0

Компания STMicroelectronics представила новую серию 32-разрядных микроконтроллеров STM32 F0, сочетающих широкие возможности ядра ARM® Cortex™-M0 со сверхнизким энергопотреблением, и ориентированных на рынок чувствительных к стоимости конечных приложений.

Новая серия микроконтроллеров позволяет значительно расширить функциональные возможности приложений, традиционно использовавших 8- или 16-битную архитектуру, без увеличения стоимости недорогих конечных решений.

Серия STM32 F0 расширяет семейство STM32, ориентируясь на приложения, ранее использовавшие 8-разрядные микроконтроллеры, обеспечивая их всеми преимуществами существующей инфраструктуры STM32, в то же время сохраняя стоимость конечных приложений на бюджетном уровне. Микроконтроллеры новой серии отличаются наличием до семи дополнительных таймеров, идеально подходящих для управления такими компонентами, как нагревательные элементы или электродвигатели, что позволяет одному устройству осуществлять управление несколькими компонентами в таких приложениях, как, например, индукционные плиты.

Кроме того, микроконтроллеры STM32 F0 интегрируют модуль аппаратной поддержки протокола дистанционного управления CEC (Consumer Electronics Control), включенного в состав интерфейса HDMI, что упрощает конструкцию многочисленных бытовых мультимедийных устройств, обеспечивая их взаимодействие на базе новейших протоколов, являющихся промышленным стандартом. При этом процессор микроконтроллера, память и периферийные устройства остаются свободными для выполнения других задач. Ядро модуля CEC допускает тактирование как от внешнего низкоскоростного тактового генератора с частотой 32 кГц, так и от интегрированного в контроллер генератора с частотой 8 МГц, позволяя дополнительно уменьшить стоимость системы.

Наличие портов ввода/вывода с частотой переключения состояний до 12 МГц обеспечивает разработчикам возможность при минимальных затратах создавать на базе STM32 F0 сложные управляющие приложения с низким энергопотреблением, соответствующие требованиям современного рынка.

Отличительные особенности:

  • Основные характеристики:
    • Ядро ARM® Cortex™-M0 с производительностью 0.9 DMIPS/МГц
    • Тактовая частота до 48 МГц
    • Объем внутренней Flash — памяти от 16 кБайт до 64 кБайт
    • Объем памяти SRAM от 4 кБайт до 8 кБайт
    • Диапазон напряжения питания от 1.8 В (2.0 В) до 3.6 В
    • Четыре режима работы со сверхнизким энергопотреблением, в том числе режим Stop (ток потребления 5.8 мкА) и режим Standby с работающими часами реального времени (ток потребления 2.8 мкА)
  • Интегрированные модули высокоскоростных последовательных интерфейсов:
    • 2 х USART со скоростью передачи данных до 6 Мбит/с
    • 2 х SPI со скоростью передачи данных до 18 Мбит/с (размер кадра от 4 бит до 16-бит)
    • 2 х I 2 C со скоростью передачи данных до 1 Мбит/с (fast-mode plus)
    • HDMI CEC
  • Интегрированные периферийные модули:
    • 16-битный таймер с 3-фазной схемой ШИМ для управления электродвигателем
    • 5 x 16-битных таймеров со схемой ШИМ
    • 16-битный базовый таймер
    • 32-битный таймер со схемой ШИМ
    • Порты ввода / вывода с частотой переключения состояний до 12 МГц
  • Последовательный отладочный интерфейм (SWD)
  • 96-битный уникальный код продукта
  • Диапазон рабочих температур от -40°C до +105°C
  • Доступны в корпусах LQFP64, LQFP48 и UFQFPN32

Область применения:

  • Системы автоматизации зданий
  • Бытовая техника
  • Системы управления электродвигателями
  • Датчики
  • AV-ресиверы, телевизоры
  • Пульты дистанционного управления
  • Игровые приставки и портативные консоли

Инструментальные средства:

  • STM32F0DISCOVERY – оценочный набор на базе микроконтроллера STM32F051R8T6 ARM® Cortex™-M0 позволяет ознакомиться с возможностями микроконтроллера, а также может использоваться для простой разработки приложений. Набор включает в себя все необходимое аппаратное и программное обеспечение и предназначен как для начинающих изучать ARM микроконтроллеры, так и для профессионалов. В состав набора входит оценочная плата и дополнительная плата для прототипирования. Оценочная плата оснащена, помимо микроконтроллера, набором пользовательской периферии и отладочным интерфейсом ST-LINK/V2, обеспечивающим взаимодействие с интегрированными средами разработки компаний Keil, IAR, Atollic и позволяющим отказаться от внешнего отладчика
  • STM320518-EVAL — демонстрационная плата для полной оценки функций микроконтроллеров серии STM32 F0. Плата оснащена 32-разрядным микроконтроллером STM32F051R8T6 ARM® Cortex™-M0 с 64 КБайт Flash-памяти, а также всеми необходимыми аппаратными средствами для поддержки интерфейсов SPI, I 2 C, I 2 S, USART. Кроме того, плата содержит TFT-дисплей, емкостный сенсор, IR-ресивер, модуль подключения карт памяти SD, память EEPROM с RFID, регулятор напряжения, датчик температуры. Поддерживается отладочный интерфейс ST-LINK/V2, позволяющий отказаться от внешнего отладчика
Наименование Корпус FLAH
(КБайт)
RAM
(КБайт)
Таймеры АЦП
12-бит
ЦАП
12-бит
I/O Интерфейсы
16-бит 32-бит Прочие
STM32F051R8 LQFP64 64 8 8 1 2 x WDG,
RTC,
24-битный
понижающий
счетчик
16 1 55 1xSPI/IІS, 1xSPI,
2xIІC, 2xUSART
(IrDA, ISO 7816),
CEC
STM32F051C8 LQFP48 64 8 8 1 10 1 39
STM32F051K8 UFQFPN32 64 8 8 1 10 1 27
STM32F051R6 LQFP64 32 4 8 1 16 1 55 1xSPI/IІS, 1xIІC,
2xUSART
(IrDA, ISO 7816),
CEC
STM32F051C6 LQFP48 32 4 8 1 10 1 39
STM32F051K6 UFQFPN32 32 4 8 1 10 1 27
STM32F051R4 LQFP64 16 4 8 1 16 1 55 1xSPI/IІS, 1xIІC,
1xUSART
(IrDA, ISO 7816),
CEC
STM32F051C4 LQFP48 16 4 8 1 10 1 39
STM32F051K4 UFQFPN32 16 4 8 1 10 1 27
STM32F050C6 LQFP48 32 4 5 1 10 39 1xSPI, 1xIІS,
1xIІC, 1xUSART
(IrDA, ISO 7816)
STM32F050K6 UFQFPN32 32 4 5 1 10 27
STM32F050C4 LQFP48 16 4 5 1 10 39
STM32F050K4 UFQFPN32 16 4 5 1 10 27

Документация на микроконтроллеры серии STM32F051xx (англ.)

Краткий обзор микроконтроллеров семейства STM32 (англ.)

Брошюра по микроконтроллерам серии STM32 F0 (англ.)

Пять новых линеек микроконтроллеров STM32L43x и STM32L44x было анонсировано фирмой STMicroelectronics.

Пять новых линеек микроконтроллеров STM32L43x и STM32L44x было анонсировано фирмой STMicroelectronics. Новые решения представляют различные комбинации со встроенным USB-контроллером, контроллером ЖК-дисплеев, криптографическими средствами. Согласно разработчикам, наличие 256 Кбайт флеш-памяти в сочетании с малым числом выводов на корпусе делает новые решения идеальными для бюджетных систем.

Новые чипы также включают цифровую периферию, в том числе генератор случайных чисел. Кроме того, предусмотрены средства для работы с аналоговыми сигналами, например, 12-разрядный АЦП с частотой 5 MSPS, внутренний опорный источник напряжения, энергоэффективные компараторы, сообщает Datasheet.su .

Во всех новых чипах применена технология FlexPowerControl, подразумевающая разделение питания для аналоговой периферии, цепей USB и ввода/вывода. Режим группового сбора позволяет энергоэффективным способом получать данные. Семь энергосберегающих режимов (с подрежимами) максимизируют экономию энергии для некоторых условий работы.

Новые микроконтроллеры выпускаются в компактных корпусах с размерами от 5 х 5 мм (QFN-32) до 14 х 14 мм (LQFP-100), включая 3,14 х 3,13 мм (WLCSP).

Читайте также последние новости электроники

В настоящее время при создании квантовых, нейроморфных и прочих подобных систем достаточно широко используются сверхпроводники, материалы, имеющие нулевое электрическое сопротивление при низких температурах.

Исследователи из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) создали крошечный инфракрасный спектрометр, размеры которого позволяют уместить его на кристалле полупроводникового чипа, и который, тем не менее, «обеспечивает массу интересных возможностей».

Компания Xilinx, один из ведущих производителей чипов программируемой логики (FPGA), побила собственный рекорд, выпустив новый чип под названием Virtex Ultrascale+ VU19P.

Инженеры из Массачусетского технологического института и специалисты известной компании Analog Devices совместными усилиями создали первый полностью программируемый 16-разрядный микропроцессор на углеродных нанотрубках.

Разработчики современных оптических устройств всеми силами пытаются сделать эти устройства все меньшими и меньшими.

Непосвященные люди считают, что электрический ток течет совершенно одинаково через одинаковые компоненты наших электронных устройств.

Ученые-физики из Стэнфордского университета создали устройство, которое можно назвать термином «квантовый микрофон», чувствительность которого достаточно высока для того, чтобы при его помощи можно было измерить параметры отдельных звуковых частиц, называемых фононами.

В этом году компания Asus отмечает свою 30-ю годовщину и, поскольку эта компания в 1989 году начала свою деятельность именно с производства компьютерных материнских плат, она представила свое видение того, какими будут материнские платы следующих поколения спустя некоторое время.

Группа ученых, в которую входили Ральф Меркл (Ralph Merkle) и Роберт Фреитас (Robert Freitas), продемонстрировала, что при помощи нескольких базовых мироэлектромеханических компонентов может быть создана полноценная тьюринговая вычислительная система.

Технология редактирования генома CRISPR разрабатывалась изначально с целью обеспечения лечения и профилактики генетических заболеваний, но позже эта технология, превратившаяся в мощный инструмент, нашла применение и в некоторых других областях, включая синтетическую биологию.

Книги по электронике

В учебном пособии изложены основные понятия теории диагностики электрооборудования, организации технической эксплуатации, обслуживания и ремонта. Рассмотрены способы организации обслуживания электрических машин, трансформаторов, линий электропередач и кабелей. Предназначено для студентов-бакалавров, обучающихся по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника».

Учебное пособие разработано на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по профессии 13.01.10 «Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям)», укрупненная группа профессий 13.00.00 «Электро- и теплотехника», входящей в список.

STM32 – микроконтроллер для начинающих после Arduino

Микроконтроллер STM32 – популярная и очень востребованная платформа, позволяющая создавать профессиональные решения для автоматизации в самых различных областях. В отличие от доступного Arduino, STM32 требует более глубокого погружения в детали, она сложнее для начинающих, для нее меньше учебников на русском. В этой статье мы постараемся дать базовую информацию о платформе, ее истории, подскажем, где можно скачать программы и библиотеки, как написать первый скетч.

Что такое STM32

STM32 – это платформа, в основе которой лежат микроконтроллеры STMicroelectronics на базе ARM процессора, различные модули и периферия, а также программные решения (IDE) для работы с железом. Решения на базе stm активно используются благодаря производительности микроконтроллера, его удачной архитектуре, малом энергопотреблении, небольшой цене. В настоящее время STM32 состоит уже из нескольких линеек для самых разных предназначений.

История появления

Серия STM32 была выпущена в 2010 году. До этого компанией STMicroelectronics уже выпускались 4 семейства микроконтроллеров на базе ARM, но они были хуже по своим характеристикам. Контроллеры STM32 получились оптимальными по свойствам и цене. Изначально они выпускались в 14 вариантах, которые были разделены на 2 группы – с тактовой частотой до 2 МГц и с частотой до 36 МГц. Программное обеспечение у обеих групп одинаковое, как и расположение контактов. Первые изделия выпускались со встроенной флеш-памятью 128 кбайт и ОЗУ 20 кбайт. Сейчас линейка существенно расширилась, появились новые представители с повышенными значениями ОЗУ и Flash памяти.

Достоинства и недостатки STM32

  • Низкая стоимость;
  • Удобство использования;
  • Большой выбор сред разработки;
  • Чипы взаимозаменяемы – если не хватает ресурсов одного микроконтроллера, его можно заменить на более мощной, не меняя самой схемы и платы;
  • Высокая производительность;
  • Удобная отладка микроконтроллера.
  • Высокий порог вхождения;
  • На данный момент не так много литературы по STM32;
  • Большинство созданных библиотек уже устарели, проще создавать свои собственные.

Минусы STM32 не дают пока микроконтроллеру стать заменой Ардуино.

Сравнение STM32 с Arduino

По техническим характеристикам Ардуино проигрывает STM32. Тактовая частота микроконтроллеров Ардуино ниже – 16 МГц против 72 МГц STM32. Количество выводов GRIO у STM32 больше. Объем памяти у STM32 также выше. Нельзя не отметить pin-to-pin совместимость STM32 – для замены одного изделия на другое не нужно менять плату. Но полностью заменить ардуино конкуренты не могут. В первую очередь это связано с высоким порогом вхождения – для работы с STM32 нужно иметь базис. Платы Ардуино более распространены, и, если у пользователя возникает проблема, найти решение можно на форумах. Также для Ардуино созданы различные шилды и модули, расширяющие функционал. Несмотря на преимущества, по соотношению цена/качество выигрывает STM32.

Семейство микроконтроллеров STM32 отличается от своих конкурентов отличным поведением при температурах от -40С до +80 С. Высокая производительность не уменьшается, в отличие от Ардуино. Также можно найти изделия, работающие при температурах до 105С.

Обзор продуктовых линеек

Семейство STM32 имеет широкий ассортимент изделий, различающихся по объему памяти, производительности, потреблению энергии и другим характеристикам.

Серии STM32F-1, STM32F-2 и STM32L полностью совместимы. Каждая из серий имеет десятки микросхем, которые можно без труда поменять на другие изделия. STM32F-1 была первой линейкой, ее производительность была ограничена. Из-за этого по характеристикам контроллеры быстро догнали изделия семейства Stellaris и LPC17. Позднее была выпущена STM32F-2 с улучшенными характеристиками – тактовая частота достигала 120 МГц. Отличается высокой процессорной мощностью, которая достигнута благодаря новой технологии производства 90 нм. Линейка STM32L представлена моделями, которые изготовлены по специальному технологическому процессу. Утечки транзисторов минимальны, благодаря чему приборы показывают лучшие значения.

Важно отметить, что контроллеры линейки STM32W не имеют pin-to-pin совместимости с STM32F-1, STM32F-2 и STM32L. Причина заключается в том, что линейку разрабатывала компания, которая предоставила радиочастотную часть. Это наложило ограничения на разработку для компании ST.

STM32F100R4

Микросхема STM32F100R4 имеет минимальный набор функций. Объем флэш памяти составляет 16 Кбайт, ОЗУ – 4 Кбайт, тактовая частота составляет 12 МГц. Если требуется более быстрое устройство с увеличенным объемом флэш-памяти до 128 Кбайт, подойдет STM32F101RB. USB интерфейс имеется у изделия STM32F103RE. Существует аналогичное устройство, но с более низким потреблением – это STM32L151RB.

Программное обеспечение для работы с контроллером

Для ARM архитектуры разработано множество сред разработки. К самым известным и дорогостоящим относятся инструменты фирм Keil и IAR System. Программы этих компаний предлагают самые продвинутые инструментарии для оптимизации кода. Также дополнительно существуют различные системы – USB стеки, TCP/IP-стеки и прочие. Применяя системы Keil, пользователь получает хороший уровень технической поддержки.

Также для STM32 используется среда разработки Eclipse и построенные на ней системы Atollic TrueStudio (платная) и CooCox IDE (CoIDE) (бесплатная). Обычно используется последняя. Ее преимущества перед другими средами разработки:

  • Свободно распространяемое программное обеспечение;
  • Удобство использования;
  • Имеется много примеров, которые можно загрузить.

Единственный недостаток среды разработки CooCox IDE – сборка есть только под Windows.

STM32 Discovery

Начать изучение микроконтроллера STM32 лучше с платы Discovery. Это связано с тем, что на этой плате есть встроенный программатор. Его можно подключить к компьютеру через USB кабель и использовать как в качестве программируемого микроконтроллера, так и для внешних устройств. Плата Discovery имеет полную разводку пинов с контроллера на пины платы. На плату можно подключать различные сенсоры, микрофоны и другие периферийные устройства.

Что потребуется для подключения STM32 к компьютеру

Чтобы начать работу, потребуются следующие компоненты:

  • Сама плата STM32 Discovery;
  • Datasheet на выбранную модель;
  • Reference manual на микроконтроллер;
  • Установленная на компьютер среда разработки.

В качестве примера первая программа будет рассмотрена в среде CooCox IDE.

Первая программа

Обучение следует начинать с простейшего – с Hello World. Для начала нужно установить CooCox IDE на компьютер. Установка стандартная:

  • Скачивается программа с официального сайта;
  • Там нужно ввести адрес своей электронной почты и начать загрузку файла с расширением .exe;
  • Нужно открыть CooCox IDE вкладку Project, Select Toolchain Path;
  • Указать путь к файлу;
  • Снова открыть среду разработки и нажать View -> Configuration на вкладку Debugger;
  • Теперь можно записывать программу.

Когда программа установлена, ее нужно открыть. Следует перейти во вкладку Browse in Repository и выбрать ST – свой микроконтроллер.

Далее на экране появится список библиотек, которые можно подключить. Для первой программы потребуются системные CMSIS core и CMSIS Boot, библиотека для работы с системой тактирования RCC, GPIO для работами с пинами.

Сама программа пишется как и для Ардуино, нужно знать основы языка Си.

В окошке Project следует открыть main.c. В коде в самом начале следует подключить библиотеки кроме CMSIS (они уже автоматически подключены). Добавляются они следующим образом:

Затем добавляется тактирование порта в главной функции main. Какой контакт за что ответственен, можно просмотреть в даташите к микроконтроллеру.

Для настройки параметров выводов следует прописать ее название и поставить точку. Во всплывающем меню будут указаны все характеристики. Их можно исправлять.

После этого нужно сделать зацикливание в while, чтобы светодиод мигал, пока не отключится питание.

Когда программа написана, ее можно загружать в контроллер. Если есть отладочная плата, ее нужно подключить через USB кабель и нажать Download Code To Flash. Если плата отсутствует, потребуется переходник, который нужно подключить к порту компьютера. Контакт BOOT 0 подключается к плюсу питания контроллера, а затем включается само питание МК. После этого начнется прошивка.

Чтобы загрузить программу в микроконтроллер, нужно следовать указаниям от приложения. Сначала прописывается код порта, к которому подключен микроконтроллер. Также указывается скорость. Советуется брать небольшое значение, чтобы не было сбоев. Программа найдет микроконтроллер, и нужно будет нажать кнопку «далее». Во вкладке Download to device нужно в поле Download from file выбрать написанную программу и нажать «далее».

После этого нужно отключить питание контроллера STM32, закрыть Flash Loader Demonstrator, выключить переходник. Теперь можно снова включить микроконтроллер в обычном режиме. Когда программа будет загружена, светодиод начнет мигать.

Работа в других программах проходит подобным образом. Также выбираются нужные библиотеки, и прописывается код. У платных утилит функционал больше, и можно создавать более сложные проекты.