意法半导体近日推出一个新的32位微控制器系列产品,新产品所用微处理器是ARM公司为要求高性能(1.25 Dhrystone MIPS/MHz)、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。STM32系列产品得益于Cortex-M3在架构上进行的多项改进,包括提升性能的同时又提高了代码密度的Thumb-2指令集和大幅度提高中断响应的紧耦合嵌套向量中断控制器,所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。ST是Cortex-M3内核开发项目的一个主要合作方,现在是第一个推出基于这个内核的主要微控制器厂商。
以实现出色的性能和能效为设计目标,同时保留开放工业标准的ARM架构和开发环境的优点,STM32系列产品按性能又分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz,是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz,以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能,是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存,不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时,从闪存执行代码,STM32功耗仅36mA,是32位市场上功耗最低的产品,相当于0.5mA/MHz。
Cortex-M3内核主打各种存储器和处理器的尺寸对产品成本影响极大的应用市场,是针对这些市场的低成本需求,专门开发设计的微处理器内核。Cortex-M3内核增强了芯片上集成的各种功能,包括把中断时间延迟降到6个CPU周期的嵌套向量中断控制器、允许在每一个写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、硬件除法和高效的Thumb 2指令集,这些改良技术使Cortex-M3内核具有优异的性能、代码密度、实时性和低功耗。
STM32采用2.0到3.6V电源,当复位电路工作时,在待机模式下最低功耗2μA,因此最适合电池供电的应用设备。其它省电功能包括一个集成的实时时钟、一个专用的32kHz振荡器和四种功率模式,其中实时时钟含有一个电池操作专用引脚。
“直到现在,16位和32位的设计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、功耗等因素之间做出折衷和取舍,决定使用业界标准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,“通过消除这些需要折衷的因素,STM32走在了融合16位和32位微控制器市场的前列。”
在性能方面,STM32系列的处理速度比同级别的基于ARM7TDMI的产品快30%,换句话说,如果处理性能相同,STM32产品功耗比同级别产品低75%。同样地,使用新内核的Thumb 2指令集,设计人员可以把代码容量降低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。
新产品提供多达128KB的嵌入式闪存、20KB的RAM和丰富的外设接口,包括两个12位模数转换器(1微秒的转换时间)、三个USART、两个SPI(18MHz主/从控制器)、两个I2C、三个16位定时器(每个定时器有4个输入捕获模块/4个输出比较器/4个PWM控制器),以及一个专门为电机控制向量驱动应用设计的内嵌死区时间控制器的6-PWM定时器、USB、CAN和7个DMA通道。内置复位电路包括上电复位、掉电复位和电压监控器,以及一个可用作主时钟的高精度工厂校准的8MHz阻容振荡器、一个使用外部晶振的4-16MHz振荡器和两个看门狗。因为集成度如此之高,除一个电源外,LQFP100封装产品的最小系统只需要7个电容器。
除工业可编程逻辑控制器(PLC)、家电、工业及家用安全设备、消防和暖气通风空调系统等传统应用,智能卡和生物测定等消费电子/PC应用外,新的STM32系列还特别适合侧重低功耗的设备,如血糖和血脂监测设备。
“融低功耗、易用性和低成本于一身的STM32系列克服了现有的阻碍32位微控制器推广应用的全部问题,” Nicholas表示,“我们相信STM32将满足每一个设计人员的期望。未来的STM32系列产品将扩充已有的功能选项,达到512KB闪存和64KB SRAM以及更多的功能。”
STM32系列产品配有成套的ST和第三方的开发工具。ST提供一个评估板、USB开发工具包和一个免费的软件库。Hitex、IAR、Keil和Raisonance不久将在经过验证的基于ARM内核的工具解决方案的基础上推出入门级开发工具。目前Hitex、IAR、Keil,、Raisonance和Rowley的工具链支持STM32。
STM32样片目前正在接受重要客户的检测,新产品将很快全面上市。STM32的两个系列产品都采用LQFP48、LQFP64、LQFP100和BGA100封装,均提供32K、64K和128K的嵌入式闪存选择。LQFP封装产品的经销商定价区间是(10000件)1.80美元(基本型系列,32K闪存,48引脚)到3.60美元(增强型系列,128K闪存,100引脚)。