微控制器的领导厂商意法半导体(纽约证券交易所:STM)宣布推出新的32位快闪微控制器系列产品,此系列产品采用为要求高性能(1.25 Dhrystone MIPS/MHz)、低成本、低功耗的嵌入式应用而专门设计的ARM® Cortex™-M3核心。STM32系列产品得益于Cortex-M3多项新增强的架构,包括在提升性能的同时又能提高程序代码密度的Thumb-2指令集,以及能大幅度加速中断响应且紧密耦合的巢状向量中断控制器(Nested Vectored Interrupt Controller),所有的功能都具有领先业界的最低功耗。在Cortex-M3核心的开发上,ST是ARM的主要合作伙伴,也是当今市场上第一个推出基于此核心产品系列的微控制器领导供货商。
为了展现优异的性能和能源效率,同时又能保有开放工业标准的ARM架构和开发环境等优点,STM32系列产品又分成两个不同的系列:STM32F103“高性能”系列和STM32F101“实用级”系列。STM32F103系列的频率频率达到72MHz,是业界32位MCU中性能最高的产品;STM32F101系列的频率频率为36MHz,它能为16位产品的使用者提供更佳的性能,却只需花费与16位产品一样的价格。两个系列都内建32K到128K的闪存,其不同之处为SRAM的最大容量和外围组合。当频率频率为72MHz并以闪存执行程序代码时,STM32的功耗只有36mA,相当于0.5mA/MHz,这是32位市场上功耗最低的产品。
Cortex-M3核心是为了满足各种低成本市场及应用的需求而专门设计的微处理器,在这些市场和应用中,内存和处理器的大小会对产品的成本造成极大的影响。Cortex-M3核心的强化整合功能包括把中断之间延迟降到6个CPU周期的巢状向量中断控制器、允许在每一个写入操作中修改单个数据位的独立位操作、分支指令预测、单周期乘法、硬件除法和高效能的Thumb 2指令集,这些增强的功能使Cortex-M3核心具有优异的性能、程序代码密度、实时性表现和低功耗等特色。
STM32的工作电压为2.0至3.6V,当重新设定电源启动时,在待机模式下最低功耗仅2µA,因此极适合电池供电的应用设备。其它省电功能包括一个含有电池操作专用引脚的整合性实时时钟(RTC)、一个专用的32kHz振荡器和四个低功率模式。
「直到现在,16位和32位的研发工程师还要面对很多困难的选择,例如,他们必须在性能、成本、功耗等因素之间作出折衷和取舍,并决定该使用工业标准的平台还是使用某一公司独有的平台,」ST微控制器产品部总经理Jim Nicholas表示:「无需再作出这些折衷的决择,STM32将引导16位和32位微控制器市场迈向显著的整合之路。」
在性能方面,STM32系列的处理速度比基于ARM7TDMI的同等级产品快30%;换个角度来看,如果处理性能相同,STM32产品的功耗比同等级产品低75%。类似地,使用新核心的Thumb 2指令集,研发人员可降低程序代码的大小达45%,几乎把应用软件所需的内存容量降低了一半。此外,根据Dhrystones和其它性能测试结果,STM32的性能比最好的16位架构至少高出一倍。
STM32提供丰富的外围接口,包括可达128KB的嵌入式闪存、可达20KB的RAM、可达两个12位的模拟数字转换器(1µs的转换时间)、可达三个的USART接口、可达两个的SPI (18MHz主/从控制器)接口、可达两个的I2C接口、可达三个的16位定时器(每个定时器有4个输入撷取模块/4个输出比较器/4个PWM控制器),以及一个专门为调整和马达控制向量驱动应用设计的6-PWM定时器(含deads time 控制 ),以及USB、CAN和7个DMA通道。内建的重新设定电路包括开机复位、关机复位和电压监控器,以及一个可用作主振荡器的嵌入式高精度、工厂预校(factory-trimmed)的8MHz 阻容振荡器、一个用于外部晶振的嵌入式4-16MHz振荡器和两个看门狗。由于STM32拥有如此高的整合度,除一个电源外,LQFP100封装产品只需要7个电容器。
除了传统的应用如工业可编程逻辑控制器(PLC)、家电、工业用及家用安全设备、消防和暖气通风空调系统等,和消费电子/PC应用如卡片阅读机及生物检测等外,新的STM32系列还特别适合强调低功耗的可携式应用如血糖和血脂检测设备。
「将低功耗、易用性和低成本等优势集于一身的STM32系列可化除所有扩展32位微控制器应用面临的障碍,」 Nicholas表示:「我们相信STM32将可满足每一个研发人员的期望。未来的STM32系列产品将扩大现有的功能选择,包括更大的封装、高达512KB的闪存、64KB的SRAM以及更多的功能。」
STM32系列产品完全支持来自ST及协力厂商的开发工具。ST提供一个评估板、USB开发工具套件和一个免费的软件库。Hitex、IAR、Keil和Raisonance不久也将推出应用于以ARM为核心的产品并基于已被市场验证的工具解决方案的入门套件。目前Hitex、IAR、Keil,、Raisonance和Rowley的工具链均可支持STM32。
STM32的样品目前正由重要客户测试验证中,很快将在市场上推出。STM32的两个系列产品都采用LQFP48、LQFP64、LQFP100和BGA100封装,且提供32K、64K和128K的嵌入式闪存可选择。
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