32位MCU再添新軍 STM32 F3擴(kuò)展混合信號控制應(yīng)用領(lǐng)域
自首款基于ARM Cortex處理器內(nèi)核的32位MCU問世至今，意法半導(dǎo)體(ST)已經(jīng)先后推出了300多個型號的32位MCU產(chǎn)品，來滿足不同客戶的需求。近日，這一豪華陣列再添新軍——STM32 F3。最新F3系列將意法半導(dǎo)體的ARM Cortex-M4產(chǎn)品組合擴(kuò)大到70余款產(chǎn)品。目前，ST已開始向主要OEM廠商供應(yīng)最新STM32 F3微控制器系列的樣片，讓客戶能對意法半導(dǎo)體這一重量級的ARM Cortex-M微控制器產(chǎn)品進(jìn)行早期評估。
STM32 F3微控制器系列以內(nèi)置FPU(浮點(diǎn)單元)的Cortex-M4處理器內(nèi)核的系統(tǒng)級芯片為基礎(chǔ)，其優(yōu)化的系統(tǒng)架構(gòu)使其能有效控制并處理電路板內(nèi)的混合信號，如三相電機(jī)控制、生物識別和工業(yè)傳感器輸出或音頻濾波器等。在消費(fèi)電子、醫(yī)療儀器、便攜健身器材、系統(tǒng)監(jiān)控和電表產(chǎn)品中，STM32 F3有助于簡化電路板設(shè)計(jì)、降低系統(tǒng)功耗并節(jié)省電路板空間。最新F3系列把STM32微控制器產(chǎn)品組合的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到混合信號控制應(yīng)用領(lǐng)域。
STM32 F3系列以多功能模擬外設(shè)、內(nèi)置FPU的ARM Cortex-M4內(nèi)核為特色，配備中低容量的存儲器，價格極具市場競爭力。內(nèi)置FPU的Cortex-M4內(nèi)核在效能優(yōu)異的Cortex-M3 CPU上增加了數(shù)字信號處理(DSP)功能、優(yōu)化單周期指令、飽和算術(shù)指令和浮點(diǎn)單元等功能，使STM32 F3微控制器系列的處理性能更優(yōu)于STM32 F1系列Cortex-M3產(chǎn)品。STM32F3微控制器系列的市場定位介于STM32 F1系列與性能最高的STM32 F4微控制器系列之間。STM32 F4微控制器系列同樣基于內(nèi)置FPU的Cortex-M4內(nèi)核，但是配備大容量存儲器和168MHz的最大處理頻率讓該系列產(chǎn)品更適于處理復(fù)雜的應(yīng)用。
隨著最新F3微控制器系列的上市，意法半導(dǎo)體的STM32微控制器產(chǎn)品家族現(xiàn)已超過350余款產(chǎn)品，適合各種不同的應(yīng)用領(lǐng)域，從價格敏感的入門級設(shè)計(jì)，到對性能和芯片功能要求嚴(yán)格的應(yīng)用。最新F3系列讓意法半導(dǎo)體能將其在STM32產(chǎn)品與生態(tài)系統(tǒng)方面的優(yōu)勢，發(fā)揮在如高性能電機(jī)控制器和嵌入式數(shù)字音頻系統(tǒng)等，同時具有高性能模擬器件和入門級數(shù)字信號處理器的應(yīng)用。意法半導(dǎo)體微控制器、存儲器和安全微控制器產(chǎn)品事業(yè)部32位微控制器產(chǎn)品線經(jīng)理Jean-Marc Mathieu介紹到：“意法半導(dǎo)體之所以要發(fā)展如此多型號的MCU產(chǎn)品，這個也是我們對客戶、對市場的承諾，我們會越來越多細(xì)化我們產(chǎn)品，去滿足我們客戶差異化的需求，我相信未來會有更多的產(chǎn)品供客戶進(jìn)行選擇。”
據(jù)悉，STM32 F3微控制器系列采用了意法半導(dǎo)體為STM32產(chǎn)品系列所開發(fā)的最新改進(jìn)版外設(shè)，進(jìn)一步提升意法半導(dǎo)體旗下ARM Cortex-M微控制器產(chǎn)品之間的兼容性。
STM32 F3系列MCU技術(shù)概要
按照芯片存儲器容量和集成的外設(shè)功能分類，內(nèi)置FPU的ARM Cortex-M4處理器內(nèi)核的STM32 F3微控制器系列共有四條產(chǎn)品線(圖2)，分別是STM32 F302、STM32 F303、STM32 F373、STM32 F372(圖3)。這些外設(shè)具有極高的集成度和與出色的性能，例如12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣轉(zhuǎn)換速率達(dá)到500萬次/秒。高集成度模擬外設(shè)可最大限度提高設(shè)計(jì)靈活性，無需在電路板上增加任何額外器件，即可實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的系統(tǒng)功能。
其中，STM32 F30x有7個響應(yīng)時間快達(dá)50ns的快速比較器、4個精度為1%的支持4種不同增益設(shè)置的可編程放大器、兩個12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和4個12位5Msps模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。STM32 F30x的ADC是ARM Cortex-M微控制器中速度最快的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在交替模式下轉(zhuǎn)換速率達(dá)到18Msps。該系列微控制器還整合兩個最高頻率為144MHz的高級電機(jī)控制定時器。這個特性讓設(shè)計(jì)人員只需使用一個微控制器(通過芯片上模擬外設(shè))即可同時控制家電等設(shè)備中的兩個電機(jī)以及功率因數(shù)校正器(PFC)。此外，定時器分辨率小于7ns，使之更適合電信基礎(chǔ)設(shè)備或數(shù)據(jù)服務(wù)器數(shù)字電源、太陽能發(fā)電設(shè)備的微逆變器和LED照明應(yīng)用，讓這些應(yīng)用受益于STM32的可擴(kuò)展性、低功耗和高性價比。
為幫助開發(fā)人員優(yōu)化代碼執(zhí)行時間，STM32 F30x系列把8KB 的SRAM地址映射到指令總線，使之成為內(nèi)核專用存儲器(CCM-SRAM)，系統(tǒng)啟動時關(guān)鍵程序可全速載入8KB CCM存儲器，無需等待。STM32 F30x以72MHz的速度取得94 Dhrystone MIPS的優(yōu)異表現(xiàn)，這相當(dāng)于當(dāng)執(zhí)行閃存或SRAM代碼時的62DMIPS的處理性能，關(guān)鍵程序性能提升幅度達(dá)到52%。此外，STM32 F30x還把40KB的SRAM地址映射到數(shù)據(jù)總線。8K CCM-SRAM還能用于數(shù)據(jù)存儲，而且性能不會受到任何影響。該系列產(chǎn)品與STM32 F1系列引腳相互兼容，可共用應(yīng)用程序接口(API)，這樣的設(shè)計(jì)可簡化升級所需的程序和時間。
STM32 F37x提供不同的外設(shè)功能組合。該系列產(chǎn)品是意法半導(dǎo)體首批結(jié)合16位Sigma-Delta的微控制器，使STM32產(chǎn)品家族擴(kuò)大到高精度感應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域，只需采用一顆芯片即可解決傳統(tǒng)需要一個獨(dú)立的通用型處理器和另外安裝模數(shù)轉(zhuǎn)換器才能解決的問題。芯片上集成高達(dá)三個16位Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器、2.2V到3.6V分立模擬電源、多達(dá)21條單通道或差分通道(每個通道有7個可設(shè)置增益)。
STM32 F37x模擬外設(shè)包括兩個快速比較器、三個12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一個12位1Msps模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以及一個增強(qiáng)型消費(fèi)電子控制器(Consumer Electronics Control)，使其特別適用于消費(fèi)電子多媒體產(chǎn)品。與STM32 F1微控制器系列相比，STM32 F37x提供的是一個系統(tǒng)芯片解決方案，可讓開發(fā)人員降低材料成本并簡化電路板設(shè)計(jì)。
STM32 F30x/F37x系列主要特性
• SRAM和CCM-SRAM包含奇偶校驗(yàn)功能，能夠安全執(zhí)行軟件數(shù)據(jù)和代碼;
• 存儲器保護(hù)單元(MPU);
• 電容觸感功能(24鍵);
• 支持USB和CAN總線接口;
• 通信外設(shè)接口：18Mbps SPI，1MHz I²C (極速模式)，9Mbps USART;
• 可校準(zhǔn)實(shí)時時鐘，精度高于百萬分之一，支持直接輸出日歷;
• 四種低功耗模式，包括 5µA STOP停止模式，此模式下通信外設(shè)可快速喚醒系統(tǒng);
o 2µA待機(jī)模式(RTC運(yùn)行)
o 低于1µA的Vbat模式(后備電池)
• 調(diào)試模式：串線調(diào)試(SWD), JTAG接口，Cortex-M4 ETM;
• 電源：2.0V~3.6V或1.8V±8% (指定型號)。
目前，意法半導(dǎo)體已開始向主要客戶提供STM32 F30x系列和STM32 F37x系列兩大系列產(chǎn)品的樣品，預(yù)計(jì)于2012年第三季度投入量產(chǎn)。
圖1 STM32產(chǎn)品組合
圖2 STM32 F3系列產(chǎn)品線
圖3 STM32 F3微控制器四條產(chǎn)品線外設(shè)
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