stm32

Představení produktu

Před propojenou řadou mikrokontrolérů STM32F105 a STM32F107 uvedla společnost STMicroelectronics na trh základní řadu STM32, rozšířenou řadu, základní řadu USB a doplňkovou řadu; Nová řada produktů nadále používá vylepšenou řadu 72MHz frekvence zpracování. Paměť obsahuje 64KB až 256KB flash paměť a 20KB až 64KB vestavěnou SRAM. Nová řada přijímá tři balíčky LQFP64, LQFP100 a LFBGA100. Různé obaly zachovávají konzistenci uspořádání kolíků. V kombinaci s koncepcí návrhu platformy STM32 mohou vývojáři znovu optimalizovat funkce, paměť, výkon a počet pinů výběrem produktů tak, aby minimalizovaly změny hardwaru a splnily požadavky jednotlivých aplikací.

Od 1. července 2010 jsou na trhu tyto modely:

Základní modely: STM32F101R6, STM32F101C8, STM32F101R8, STM32F101V8, STM32F101RB, STM32F101VB

Vylepšený typ: STM32F103C8, STM32F103R8, STM32F103V8, STM32F103RB, STM32F103VB, STM32F103VE, STM32F103ZE

Popis modelu STM32: Vezměte si jako příklad STM32F103RBT6, model se skládá ze 7 částí a jeho pravidla pojmenování jsou následující:

Historie

Skupina STMicroelectronics byla založena v červnu 1987. Francouzská společnost Thomson Semiconductor se sloučila. V květnu 1998 změnila společnost SGS-THOMSON Microelectronics název společnosti na STMicroelectronics Co., Ltd. STMicroelectronics je jednou z největších světových polovodičových společností. Od svého vzniku převyšuje tempo růstu ST celkové tempo růstu polovodičového průmyslu. Od roku 1999 je ST vždy jednou z deseti největších polovodičových společností na světě. Podle nejnovějších průmyslových statistik je STMicroelectronics pátým největším výrobcem polovodičů na světě a na mnoha trzích vede svět. Například STMicroelectronics je největší světový výrobce vyhrazených analogových čipů a čipů pro konverzi energie, největší světový dodavatel průmyslových polovodičů a čipů set-top boxů a řadí se mezi světovou špičku v oblasti diskrétních zařízení, modulů fotoaparátů mobilních telefonů. a automobilové integrované obvody.

STMicroelectronics má v celé skupině téměř 50 000 zaměstnanců, 16 vyspělých výzkumných a vývojových institucí, 39 návrhových a aplikačních center, 15 hlavních výrobních závodů a 78 prodejních kanceláří ve 36 zemích. Společnost má centrálu v Ženevě ve Švýcarsku a je také centrálou pro Evropu a rozvíjející se trhy; sídlo společnosti v USA se nachází v Carrolltonu, Dallas, Texas; centrála pro Asii a Tichomoří se nachází v Singapuru; Japonská firma sídlí v Tokiu; Se sídlem v Šanghaji v Číně zodpovídá za obchod v Hongkongu, pevninské Číně a na Tchaj-wanu.

Mikrokontrolér ARMCortex™-M3 s ultranízkou spotřebou ST

Produkty řady STM32L jsou založeny na jádru procesoru ARMCortex-M4 s extrémně nízkou spotřebou a využívají dvě technologie pro úsporu energie jedinečné pro STMicroelectronics: 130nm vyhrazený výrobní proces s nízkým únikovým proudem a optimalizovaná architektura šetřící energii, poskytující špičkovou energii -úsporný výkon. Tato řada patří do rodiny výkonných 32bitových mikrokontrolérů STM32 společnosti STMicroelectronics. Produktová řada má více než 200 produktů. Celá řada produktů sdílí většinu pinů, softwaru a periferií. Vynikající kompatibilita přináší vývojářům maximální flexibilitu designu.

Mikrokontrolér ARMCortex™-M0 s ultranízkou spotřebou ST

Produkty řady STM32F0 jsou založeny na jádru procesoru ARMCortex-M0 s extrémně nízkou spotřebou, integrované vylepšené technologii a funkcích zaměřených na aplikace s extrémně nízkými náklady. Tato řada mikrokontrolérů zkracuje výkonnostní mezeru mezi zařízeními používajícími 8bitové a 16bitové mikrokontroléry a zařízeními používajícími 32bitové mikrokontroléry, což umožňuje implementaci pokročilých a komplexních funkcí na ekonomické produkty uživatelských terminálů.

STM32F1

Úvod

Vysoce výkonné jádro „Cortex-M3“ společnosti ARM

1,25DMips/MHz, zatímco ARM7TDMI má pouze 0,95DMips/MHz

Prvotřídní periferní zařízení

1μs duální 12bitový ADC, 4Mbit/s UART, 18Mbit/s SPI, 18MHz I/O rychlost flip

Nízká spotřeba energie

Spotřeba 36 mA při 72 MHz (všechny periferie fungují ve stavu), až 2 μA v pohotovostním režimu

Maximální integrace

Resetování obvodu, detekce nízkého napětí, regulátor napětí, přesný RC oscilátor atd.

Jednoduchá struktura a snadno použitelné nástroje

Parametry

Napájení 2,0 V–3,6 V

Kompatibilní s 5V I/O piny

Vynikající bezpečný režim hodin

Režim nízké spotřeby energie s funkcí probuzení

Interní RC oscilátor

Vestavěný resetovací obvod

Rozsah provozních teplot:

-40 °C až +85 °C nebo 105 °C

101 výkon

36MHzCPU　 až 16K bajtů SRAM1x12bitový snímač teploty ADC

103 výkon

Funkce

Jádro: ARM32bitový Cortex-M3CPU, nejvyšší pracovní frekvence je 72 MHz, 1,25 DMIPS/MHz. Jednocyklové násobení a hardwarové dělení.

Paměť: Integrovaná paměť Flash 32–512 kB na čipu. 6-64KB paměti SRAM.

Hodiny, reset a správa napájení: Napájení 2,0-3,6 V a napětí měniče I/O rozhraní. Reset při zapnutí (POR), reset při vypnutí (PDR) a programovatelný detektor napětí (PVD). 4-16MHz krystalový oscilátor. Vestavěný obvod 8MHz RC oscilátoru vyladěný před dodáním. Vnitřní obvod 40kHz RC oscilátoru. PLL pro takt CPU. 32kHz krystalový oscilátor s kalibrací pro RTC.

Nízká spotřeba energie: 3 režimy nízké spotřeby energie: režim spánku, zastavení a pohotovostní režim. VBAT pro RTC a záložní registry.

Režim ladění: sériové ladění (SWD) a rozhraní JTAG.

DMA: 12kanálový řadič DMA. Podporovaná periferní zařízení: časovač, ADC, DAC, SPI, IIC a UART.

Tři 12bitové A/D převodníky us-level (16 kanálů): Rozsah měření A/D: 0-3,6V. Dvojitý vzorek a schopnost uchování. Na čipu je integrováno teplotní čidlo.

2kanálový 12bitový D/A převodník: STM32F103xC, STM32F103xD, STM32F103xE jedinečný.

Až 112 rychlých I/O portů: Podle různých modelů je k dispozici 26, 37, 51, 80 a 112 I/O portů, všechny porty lze mapovat na 16 externích vektorů přerušení. Kromě analogového vstupu mohou všechny přijmout vstup do 5V.

Až 11 časovačů: 4 16bitové časovače, každý se 4 IC/OC/PWM nebo pulsními čítači. Dva 16bitové 6kanálové pokročilé časovače řízení: pro výstup PWM lze použít až 6 kanálů. 2 hlídací časovače (nezávislý hlídač a hlídač okna). Systick timer: 24bitový down counter. K pohonu DAC se používají dva 16bitové základní časovače.

Až 13 komunikačních rozhraní: 2 rozhraní IIC (SMBus/PMBus). 5 rozhraní USART (rozhraní ISO7816, LIN, IrDA kompatibilní, ovládání ladění). Tři rozhraní SPI (18Mbit/s), dvě jsou multiplexována s IIS. Rozhraní CAN (2.0B). Rozhraní USB 2.0 s plnou rychlostí. Rozhraní SDIO.

Balík ECOPACK: Mikrokontroléry řady STM32F103xx přijímají balíček ECOPACK.

Funkce systému

1. Jádro ARM Cortex-M3 integrované s vestavěnou pamětí Flash a SRAM. Ve srovnání s 8/16bitovými zařízeními poskytuje procesor ARM Cortex-M332bitový RISC vyšší efektivitu kódu. Mikrokontroléry STM32F103xx mají vestavěné jádro ARM, takže jsou kompatibilní se všemi nástroji a softwarem ARM.

2. Vestavěná paměť Flash a paměť RAM: Vestavěná paměť až 512 kB vestavěné paměti Flash, kterou lze použít k ukládání programů a dat. Až 64 KB vestavěné paměti SRAM lze číst a zapisovat rychlostí hodin CPU (bez čekání).

3. Variabilní statická paměť (FSMC): FSMC je zabudována v STM32F103xC, STM32F103xD, STM32F103xE, se 4 výběry čipů a podporuje čtyři režimy: Flash, RAM, PSRAM, NOR a NAND. Tři přerušovací linky FSMC jsou připojeny k NVIC po OR. Neexistuje žádné čtení/zápis FIFO. Kromě PCCARD jsou všechny kódy spouštěny z externí paměti. Boot není podporován. Cílová frekvence je rovna SYSCLK/2, takže když jsou systémové hodiny 72MHz, externí přístup se provádí na 36MHz.

4. Nested Vector Interrupt Controller (NVIC): Dokáže zpracovat 43 maskovatelných kanálů přerušení (kromě 16 linek přerušení Cortex-M3) a poskytuje 16 úrovní priority přerušení. Pevně ​​propojený NVIC dosahuje nižšího zpoždění zpracování přerušení a přímo přenáší adresu tabulky vstupního vektoru přerušení do jádra. Pevně ​​propojené rozhraní jádra NVIC umožňuje, aby bylo přerušení zpracováno předem a následná přerušení s vyšší prioritou jsou zpracována a je podporován konec. Řetězec, automaticky uloží stav procesoru, záznam přerušení se automaticky obnoví, když přerušení skončí, bez zásahu instrukce.

5. Externí řadič přerušení/události (EXTI): Externí řadič přerušení/události se skládá z 19 linek detektoru hran, které generují požadavky na přerušení/událost. Každá linka může být individuálně konfigurována pro výběr spouštěcí události (náběžná hrana, sestupná hrana nebo obojí), nebo může být individuálně stíněna. Pro udržování stavu požadavků na přerušení existuje pozastavení registr. Když se na externí lince objeví puls delší než perioda interních hodin APB2, EXTI jej dokáže detekovat. Až 112 GPIO je připojeno k 16 externím přerušovacím linkám.

6. Hodiny a spuštění: Systémové hodiny jsou stále zvoleny při spuštění, ale interní 8MHz krystalový oscilátor je vybrán jako hodiny CPU při resetování. Lze zvolit externí 4-16MHz hodiny, které budou monitorovány, aby se zjistilo, zda jsou úspěšné. Během této doby je ovladač deaktivován a následně je deaktivována správa softwarových přerušení. Zároveň je v případě potřeby (např. porucha nepřímo použitého krystalového oscilátoru) zcela k dispozici správa přerušení hodin PLL. Ke konfiguraci frekvence AHB lze použít více předkomparátorů, včetně vysokorychlostního APB (PB2) a nízkorychlostního APB (APB1), nejvyšší frekvence vysokorychlostního APB je 72 MHz a nejvyšší frekvence nízkorychlostního APB je 36 MHz.

7. Režim spouštění: Při spuštění se zaváděcí kolík používá k výběru jedné ze tří možností spouštění: import z uživatelského Flash, import ze systémové paměti a import ze SRAM. Program Boot import je umístěn v systémové paměti a používá se k přeprogramování paměti Flash pomocí USART1.

8. Schéma napájení: VDD, rozsah napětí je 2,0 V-3,6 V a externí napájení je zajištěno přes pin VDD pro I/O a interní regulátor napětí. VSSA a VDDA, rozsah napětí je 2,0-3,6V, externí analogový napěťový vstup, používá se pro ADC, resetovací modul, RC a PLL, v rozsahu VDD (ADC je omezen na 2,4V), VSSA a VDDA musí být připojeny k VSS podle toho A VDD. VBAT, rozsah napětí je 1,8-3,6V, když je VDD neplatné, jedná se o RTC, externí krystalový oscilátor 32KHz a napájení záložního registru (realizované vypínačem).

9. Řízení spotřeby: Zařízení má kompletní obvod resetování při zapnutí (POR) a resetu při vypnutí (PDR). Tento obvod je vždy účinný a slouží k zajištění provedení některých nezbytných operací při startu z 2V nebo poklesu na 2V. Když je VDD nižší než konkrétní dolní limit VPOR/PDR, není vyžadován žádný externí resetovací obvod a zařízení může také zůstat v režimu resetování. Zařízení má vestavěný programovatelný detektor napětí (PVD). PVD se používá k detekci VDD a porovnání s limitem VPVD. Když je VDD nižší než VPVD nebo VDD je větší než VPVD, bude generováno přerušení. Obslužná rutina přerušení může vygenerovat varovnou zprávu nebo uvést MCU do bezpečného stavu. PVD je povoleno softwarem.

10. Regulace napětí: Regulátor napětí má 3 provozní režimy: hlavní (MR), nízká spotřeba energie (LPR) a vypnutí. MR se používá v tradičním nastavovacím režimu (provozní režim), LPR se používá v režimu zastavení a napájení se používá v pohotovostním režimu: výstup regulátoru napětí má vysokou impedanci, jádrový obvod je vypnutý, včetně nulové spotřeby ( obsah registrů a SRAM nebude ztracen).

11. Režim nízké spotřeby: STM32F103xx podporuje 3 režimy nízké spotřeby pro dosažení nejlepší rovnováhy mezi nízkou spotřebou energie, krátkou dobou spuštění a dostupnými zdroji probuzení. Režim spánku: Přestane pracovat pouze CPU, všechna periferní zařízení pokračují v provozu a probudí CPU, když dojde k přerušení/události; Režim zastavení: Umožňuje udržovat obsah SRAM a registrů s minimální spotřebou energie. Hodiny v oblasti 1,8V jsou zastaveny, oscilátory PLL, HSI a HSERC jsou deaktivovány a regulátor napětí je také nastaven na normální režim nebo režim nízké spotřeby. Zařízení lze probudit z režimu zastavení pomocí externí přerušovací linky. Externím zdrojem přerušení může být jedna ze 16 externích přerušovacích linek, výstup PVD nebo varování TRC. Pohotovostní režim: Ve snaze o co nejmenší spotřebu energie je interní regulátor napětí vypnutý, takže oblast 1,8 V je vypnutá. Vypnuté jsou také oscilátory PLL, HSI a HSERC. Po přechodu do pohotovostního režimu se kromě záložních registrů a pohotovostních obvodů ztratí i obsah SRAM a registrů. Když dojde k externímu resetu (pin NRST), resetu IWDG, vzestupné hraně pinu WKUP nebo varování TRC, zařízení opustí pohotovostní režim. Při přechodu do režimu zastavení nebo pohotovostního režimu se TRC, IWDG a související zdroje hodin nezastaví.

Připojení

Nové mikrokontroléry řady STM32 Connectivity přidávají rozhraní USB s plnou rychlostí (OTG), takže terminálový produkt může fungovat jako USB při připojení k jinému zařízení USB Hostitel může také fungovat jako USB slave; přidává také hardwarovou podporu pro rozhraní Ethernet IEEE1588 Precision Time Protocol (PTP). Implementace tohoto protokolu s hardwarem může snížit režii CPU a zlepšit rychlost odezvy aplikací v reálném čase a síťových zařízení pro synchronní komunikaci.

Nová propojená řada je také prvním produktem z rodiny STM32, který integruje dva řadiče CAN2.0B a umožňuje vývojářům vyvíjet zařízení brány, která se mohou připojit ke dvěma průmyslovým standardním sběrnicím CAN (controller area network). Kromě toho nová řada mikrokontrolérů také podporuje rozhraní Ethernet, USBOTG a periferní rozhraní CAN2.0B, aby mohla pracovat současně. Proto vývojáři potřebují pouze jediný čip k návrhu zařízení brány, které integruje všechna tato periferní rozhraní.

Propojené sériové produkty STM32 mají vylepšený zvukový výkon a využívají pokročilý mechanismus fázového závěsu pro dosažení I2S komunikace na úrovni zvuku. V kombinaci s funkcí USB host nebo slave může STM32 číst, dekódovat a vydávat audio signály z externího úložiště (U disk nebo MP3 přehrávač). Návrháři mohou také vyvíjet funkce rozhraní člověk-stroj (HMI) na nové řadě mikrokontrolérů, jako jsou tlačítka přehrávání a zastavení a rozhraní displeje. Tato funkce umožňuje jeho použití v různých domácích audio zařízeních, jako jsou audio dokovací systémy, budíky/hudební přehrávače a domácí kina.

Nová řada produktů integruje pokročilé periferie orientované na připojení, standardní periferie STM32 (včetně časovače PWM), vysoce výkonný 32bitový procesor ARMCortex-M3CPU, tyto funkce umožňují vývojářům na zařízení (jako jsou domácí spotřebiče, budovy nebo průmyslová automatizace) integrují více funkcí, jako je ovládání motoru, ovládání uživatelského rozhraní a funkce propojení zařízení. Mezi další cílové aplikace patří systémy, které vyžadují síťování, protokolování dat nebo rozšíření periferií USB, jako je monitorování pacientů, prodejní místa, prodejní automaty a bezpečnostní systémy.

Mikrokontroléry řady STM32, včetně nové propojené řady, mají řadu podpůrného softwaru a vývojových nástrojů, včetně bezplatných softwarových knihoven poskytovaných STMicroelectronics a rozsáhlé podpory od výrobců nástrojů třetích stran. STMicroelectronics také uvede na trh novou vyhodnocovací desku a v současné době poskytuje vzorky propojených řad STM32F105 a STM32F107 hlavním zákazníkům.

Nová řada

Propojovací řady STM32 jsou rozděleny do dvou modelů: STM32F105 a STM32F107. STM32F105 má rozhraní USBOTG a CAN2.0B. STM32F107 přidává modul Ethernet 10/100MAC na bázi rozhraní USBOTG a CAN2.0B. Ethernet MAC integrovaný na čipu podporuje MII a RMII, proto je k implementaci kompletního ethernetového transceiveru potřeba pouze jeden externí PHY čip. Pouze 25MHz krystalový oscilátor může poskytnout hodinovou frekvenci pro celý mikrokontrolér, včetně rozhraní Ethernet a USBOTG. Mikrokontrolér může také generovat 25MHz nebo 50MHz hodinový výstup pro řízení externího ethernetového PHY čipu vrstvy, čímž zákazníkům ušetří další krystalový oscilátor.

Pokud jde o zvukové funkce, nová řada mikrokontrolérů poskytuje dvě zvuková rozhraní I2S, která podporují dva režimy master a slave, oba pro vstup i výstup, s rozlišením 16 nebo 32 bitů. Vzorkovací frekvence zvuku se pohybuje od 8 kHz do 96 kHz. S využitím výkonného procesorového výkonu nové řady mikrokontrolérů mohou vývojáři implementovat audio kodeky do softwaru, čímž eliminují potřebu externích komponent.

Zapojte U disk do USBOTG rozhraní mikrokontroléru, můžete upgradovat software na místě; můžete si také stáhnout kód přes Ethernet a aktualizovat software. Tato funkce může zjednodušit správu a údržbu rozsáhlých systémových sítí (jako jsou dálkové ovladače nebo zařízení v místě prodeje).

Výhody architektury

Kromě nově přidaného rozhraní pro periferie s vylepšenými funkcemi poskytuje řada propojení STM32 také stejné standardní rozhraní jako ostatní mikrokontroléry STM32. Toto periferní zařízení je sdílené Flexibilita zlepšuje aplikační flexibilitu celé produktové rodiny a umožňuje vývojářům znovu používat stejný software ve více návrzích. Mezi standardní periferie nového STM32 patří 10 časovačů, dva 12bitové 1Mvzorky/s analogově-digitální převodníky (2Mvzorky/s v prokládaném režimu), dva 12bitové digitálně-analogové převodníky, dva I2C rozhraní, pět rozhraní USART a tři porty SPI. Nové periferie produktu má celkem 12 kanálů DMA a výpočetní jednotku CRC. Stejně jako ostatní mikrokontroléry STM32 podporuje 96bitový jedinečný identifikační kód.

Nová řada mikrokontrolérů také pokračuje ve výhodách nízkého napětí a úspory energie rodiny produktů STM32. Rozsah provozního napětí 2,0 V až 3,6 V je kompatibilní s běžnými technologiemi baterií, jako jsou lithiové baterie a baterie Ni-MH. Balení má také vyhrazený pin Vbat pro provozní režim baterie. Kód se spouští z paměti flash na frekvenci 72 MHz a spotřebovává pouze 27 mA proudu. K dispozici jsou čtyři režimy nízké spotřeby, které mohou snížit spotřebu proudu na dva mikroampéry. Rychlý start z režimu nízké spotřeby také šetří energii; spouštěcí obvod využívá 8MHz signál generovaný uvnitř STM32 k probuzení mikrokontroléru z režimu zastavení za méně než 6 mikrosekund.

Výkon s nízkou spotřebou

Technologická platforma ST EnergyLite™ s extrémně nízkou spotřebou je klíčem k špičkovému výkonu energetické účinnosti STM32L. Tato technologická platforma je také široce používána v 8bitových mikrokontrolérech ST řady STM8L. Platforma technologie EnergyLite™ s ultra nízkou spotřebou energie je založena na jedinečném 130nm výrobním procesu ST. Aby bylo dosaženo charakteristik ultra nízkého svodového proudu, společnost STMicroelectronics platformu hluboce optimalizovala. V pracovních a spánkových režimech může energetická platforma EnergyLite™ s ultra nízkou spotřebou energie maximalizovat energetickou účinnost. Kromě toho vestavěná flash paměť platformy využívá jedinečnou technologii flash paměti ST s nízkou spotřebou. Tato platforma také integruje funkci podpory přímého přístupu do paměti (DMA). Když je aplikační systém spuštěný, flash paměť a CPU jsou vypnuté a periferie stále fungují, což může vývojářům ušetřit spoustu času.

Kromě nejvýznamnějších funkcí pro úsporu energie souvisejících s procesem nabízí řada STM32L také další funkce, které vývojářům umožňují optimalizovat charakteristiky spotřeby energie návrhu aplikace. Prostřednictvím šesti režimů ultra nízké spotřeby energie mohou produkty řady STM32L dokončit úkoly s nejnižší spotřebou energie v libovolném nastaveném čase. Tyto dostupné režimy zahrnují: (předběžná data v prostředí 1,8V/25°C)

·10,4μA provozní režim nízké spotřeby, pracovní frekvence 32 kHz

·6,1μA nízká spotřeba energie Režim spánku, funkce časovače

·Režim vypnutí 1,3μA: běží hodiny reálného času (RTC), uložení kontextu, zachování obsahu paměti RAM

·Režim vypnutí 0,5μA: spuštění bez hodin reálného času, uložení kontextu, zachování obsahu paměti RAM

·1,0μA pohotovostní režim: provoz hodin v reálném čase, uložení záložního registru

·270nA pohotovostní režim: žádné hodiny reálného času, uložení záložního registru

Série STM32L nově přidala dva režimy nízké spotřeby, provoz s nízkou spotřebou a úsporný režim spánku. Použitím regulátorů a oscilátorů s ultranízkým výkonem může mikrokontrolér výrazně snížit spotřebu energie při nízkých frekvencích. Stabilizátor napětí nespoléhá na to, že napájecí napětí splňuje aktuální požadavky. STM32L také poskytuje funkci dynamického nárůstu a poklesu napětí, což je energeticky úsporná technologie, která se úspěšně používá již mnoho let a která může dále snížit vnitřní pracovní napětí čipu, když pracuje na nízkých a středních frekvencích. V normálním provozním režimu je proudová spotřeba flash paměti nejnižší 230μA/MHz a poměr spotřeba/výkon STM32L je nejnižší 185μA/DMIPS.

Obvod STM32L je navíc navržen tak, aby dosahoval vysokého výkonu při nízkém napětí a efektivně prodlužoval interval nabíjení bateriově napájených zařízení. Minimální provozní napájecí napětí pro analogovou funkci na čipu je 1,8V. Minimální provozní napájecí napětí pro digitální funkce je 1,65V. Při poklesu napětí baterie se může provozní doba bateriově napájených zařízení prodloužit.