Журнал "Новости Электроники", номер 18, 2007 год.

Журнал "Новости Электроники", номер 18, 2007 год.Обзор ARM-микроконтроллеров от STMicroelectronicsАлексей Пантелейчук Компания STMicroelectronics выпускает микроконтроллеры уже более 10 лет, а на базе ARM-ядра √ с 2004 года. В статье рассматриваются особенности решений на базе ARM-ядра от компании STMicroelectronics. Некоторые из них превосходят предложения конкурентов компании по производительности, объему памяти и периферии.

 

 

Популярность ARM-микроконтроллеров растет. Рынок их постоянно увеличивается, поскольку 32-битные решения по стоимости приближаются к 8-битным, но в то же время обеспечивают большую производительность. Основное достоинство ARM-микроконтроллеров: если разработчик выбрал в качестве платформы это ядро, он может легко «переходить» от одного решения к другому независимо от производителя этого решения. Так как на сегодняшний день решения на базе ARM-ядра есть практически у всех ведущих производителей, таких как TI, NXP, STM, Freescale, Atmel, Cirrus Logic и др., разработчик может легко подобрать необходимый ему микроконтроллер, обладающий нужными характеристиками. Кроме этого, разработчику становится доступен огромный выбор инструментальных средств и программного обеспечения, что способствует ускорению выхода нового устройства на рынок.

На сегодняшний день STMicroelectronics предлагает три семейства на базе ядра ARM7, одно семейство ARM9-микроконтроллеров и одно семейство на базе ядра ARM Cortex-M3.

В таблице 1 показаны отличительные характеристики ARM7 и ARM9 микроконтроллеров и их основные области применения.

Таблица 1. Отличительные характеристики и области применения

Семейство Особенности Основные приложения STR710   ARM7, до 45 MIPS
от 3,0 до 3,6 В
от -40 до 85°С - большая RAM (64 КБ)
- до 4 UART
- Интерфейс внешней памяти
- Периферийные устройства содержат CAN, USB, 4xUART и SC-интерфейс (ISO7816) Промышленность и потребительские товары: GSM, GPS, Bluetooth®, DAB/DBM host processor, трехфазные измерители мощности, автоматические выключатели, считыватели банковских карт, кассовые аппараты. STR730   ARM7, до 32 MIPS
от 4,5 до 5,5 В
от -40 до 85°С или
до 105°С - до 20 таймеров
- 3 CAN, 4 UART
- множество портов ввода-вывода (112)
- Периферийные устройства содержат 3xCAN, 4xUART, и до 20 таймеров, 16 DMA Промышленность и машиностроение: промышленные измерители мощности, UPS, банкоматы, регистраторы данных, тахографы. STR750   ARM7, до 54 MIPS
от 3,0 до 3,6 В или
от 4,5 до 5,5 В
от -40 до 85°С или
до 105°С - высокая интеграция
- управление/связь
- надежность и низкое энергопотребление
- периферийные устройства
- для управления приводами периферийные устройства содержат CAN, USB, 3xUART, улучшенные таймеры Приводы общего назначения и с векторным управлением: бесщеточные двигатели, USB-устройства, UPS, системы аварийной сигнализации, автоматизация производства, автоматические включатели, инверторы, медицинское и портативное оборудование. Подходит для многих приложений общего назначения. STR910   ARM9Е, до 96  MIPS
от 2,7 до 3,6 В VI/O
ядро - 1,8 В
от -40 до 85°С - высокая производительность (96 МГц ARM9E)
- большая Flash/RAM
-память (2,1 МБ/96 КБ)
- наличие Ethernet
- Периферийные устройства содержат Ethernet, USB, CAN, 3xUART Коммуникационные устройства: промышленные сети, системы аварийной сигнализации, кассовые аппараты, PLC, сканеры штрих-кодов. Пополнил семейство STR7 устройством с большей памятью, производительностью и наличием Ethernet. Бинарно совместим по коду с ARM7TDMI.

Семейство STR710 поддерживается полными библиотеками для USB, что способствует простоте применения этих микроконтроллеров и ускорению разработки. Большой набор периферийных устройств, интерфейсов, среди которых USB и CAN, снижает стоимость системы за счет сокращения внешних компонентов. Гибкая система управления тактовыми частотами и напряжениями питания позволяет контролировать энергопотребление и производительность системы. Микроконтроллеры семейства содержат большой объем памяти: до 64 кБ ОЗУ и свыше 16 кБ Flash. Высококачественная встроенная Flash-память с возможностью эмулировать 16 кБ как EE, сокращает стоимость системы в целом за счет отсутствия необходимости во внешней EEPROM. STR710 доступны в разнообразных корпусах, в числе которых 8х8 LFBGA64 и 10x10 LFBGA144. Использование последних позволяет уменьшить габариты устройства.

 

Рис. 1. Архитектура микроконтроллеров семейства STR710

Таблица 2. Характеристики семейства STR710

Наимено-
вание Flash,
кбайт ОЗУ,
Kбайт АЦП,
каналов Таймеры Последова-
тельный
интерфейс Порты
ввода-
вывода Корпус Uпит,
В Особен-
ности 16-бит IC
/OC/PWM
другие STR711FR0 64+16 16 4x12-бит 5 (5/8/3) WDG, RTC 2xSPI/2xI2C/
4xUART/
HDLC/SC 30 (0) TQFP64/
LFBGA64 3,0...3,6 USB STR712FR0 64+16 16 4x12-бит 5 (5/8/3) WDG, RTC 2xSPI/2xI2C/
4xUART/
HDLC/SC 32 (0) TQFP64/
LFBGA64 3,0...3,6 CAN STR715FR0 64+16 16 4x12-бит 5 (5/8/3) WDG, RTC 2xSPI/2xI2C/
4xUART/
HDLC/SC 32 (0) TQFP64/
LFBGA64 3,0...3,6   STR710FZ1 128+16 32 4x12-бит 5 (5/8/3) WDG, RTC 2xSPI/2xI2C/
4xUART/
HDLC/SC 48 (8) TQFP144/
LFBGA144 3,0...3,6 EMI,
CAN,
USB STR711FR1 128+16 32 4x12-бит 5 (5/8/3) WDG, RTC 2xSPI/2xI2C/
4xUART/
HDLC/SC 30 (0) TQFP64/
LFBGA64 3,0...3,6 USB STR712FR1 128+16 32 4x12-бит 5 (5/8/3) WDG, RTC 2xSPI/2xI2C/
4xUART/
HDLC/SC 32 (0) TQFP64/
LFBGA64 3,0...3,6 CAN STR710FZ2 256+16 64 4x12-бит 5 (5/8/3) WDG, RTC 2xSPI/2xI2C/
4xUART/
HDLC/SC 48 (8) TQFP144/
LFBGA144 3,0...3,6 EMI,
CAN,
USB STR711FR2 256+16 64 4x12-бит 5 (5/8/3) WDG, RTC 2xSPI/2xI2C/
4xUART/
HDLC/SC 30 (0) TQFP64/
LFBGA64 3,0...3,6 USB STR712FR2 256+16 64 4x12-бит 5 (5/8/3) WDG, RTC 2xSPI/2xI2C/
4xUART/
HDLC/SC 32 (0) TQFP64/
LFBGA64 3,0...3,6 CAN

Семейство STR730, архитектура которого показана на рисунке 2, отличается наличием до трех CAN-интерфейсов. Для них доступны полные библиотеки, как и для других периферийных устройств, в числе которых до 20 таймеров и до 4 UART. Микроконтроллер питается от одного источника напряжения (5 В). Это очень удобно в промышленных приложениях, тем более что STR730 работают при температуре от -40 до 105°С. Также стоит отметить наличие 16 каналов прямого доступа к памяти (DMA), за счет которых можно осуществлять обмен данными между памятью и периферийными устройствами без привлечения ядра.

 

Рис. 2. Архитектура микроконтроллеров семейства STR730

Таблица 3. Характеристики семейства STR730

Наимено-
вание Flash-
память,
кбайт ОЗУ,
кбайт АЦП,
кана-
лов Таймеры После-
дователь-
ный
интер-
фейс Порты
ввода-
вывода Корпус Uпит,
В Особен-
ности 16-бит IC/
OC/PWM дру-
гие STR731FV0 64 16 12x
10-бит   15 (12/
12/12) WDG, RTC
для всех 3xSPIs/
2xI2Cs/
4xUARTs
для всех 72 (0) TQFP100 4,5...5,5 3xCANs, 16xDMAs, встроенный RC-генератор  STR736FV0 64 16 12x
10-бит   15 (12/
12/12) 72 (0) TQFP100 для
всех 16xDMAs, встроенный RC-генератор   STR730FZ1 128 16 16x10-бит   19 (20/
20/16) 112 (0) TQFP144/
LFBGA144 3xCANs, 16xDMAs, встроенный RC-генератор   STR731FV1 128 16 12x10-бит 15 (12/
12/12) 72 (0) TQFP100 3xCANs, 16xDMAs, встроенный RC-генератор   STR735FZ1 128 16 16x10-бит 19 (20/
20/16) 112 (0) TQFP144/
LFBGA144 16xDMAs, встроенный RC-генератор   STR736FV1 128 16 12x10-бит15 (12/
12/12) 72 (0) TQFP100 16xDMAs, встроенный RC-генератор   STR730FZ2 256 16 16x10-бит19 (20/
20/16) 112 (0) TQFP144/
LFBGA144 3xCANs, 16xDMAs, встроенный RC-генератор STR731FV2 256 16 12x10-бит15 (12/
12/12) 72 (0) TQFP100 3xCANs, 16xDMAs, встроенный RC-генератор  STR735FZ2 256 16 16x10-бит19 (20/
20/16) 112 (0) TQFP144/
LFBGA144 16xDMAs, встроенный RC-генератор  STR736FV2 256 16 12x10-бит 15 (12/
12/12) 72 (0) TQFP100 16xDMAs, встроенный RC-генератор 

Микроконтроллеры семейства STR750 отличаются низким энергопотреблением за счет гибкой системы тактирования и режимов работы. Так, например, в режиме ожидания потребление составляет 10 мкА. Микроконтроллер поддерживает такие функции, как backup clock, быстрый старт, auto wake-up. В число периферийных устройств входят последовательный интерфейс памяти, LIN-интерфейс, USB, CAN, 2 SSP, I2C, 3 UART. Микроконтроллер содержит мощную систему таймеров и АЦП, что делает его применимым в приложениях управления двигателями.

 

Рис. 3. Архитектура микроконтроллеров семейства STR750 

Таблица 4. Характеристики семейства STR750

Наимено-
вание Прог-
рам-
миру-
емая
Flash-
память Flash-
память,
кбайт ОЗУ,
кбайт АЦП,
кана-
лов,
бит Таймеры После-
дова-
тель-
ный
интер-
фейс Порты
ввода-
вывода Корпус Uпит,
В Особен-
ности 12- или
16-бит
IC/OC/
PWM дру-
гие STR750FV0• 4 16 16x10 5x16-бит (6/6/12) WDG, RTC для всех 2xSSP/
I2C/3xHS-UART/
CAN/USB 72 (9) TQFP100/
BGA100 3,0...3,6 или 4,5...5,5 (без USB) 4xDMA, AWU,
SMI,
встро-
енный
RC-
гене-
ратор, ШИМ
для управ-
ления двига-
телем, работа в темпера-
турном диа-
пазоне
от -40
до 105°С (опция) STR755FV•64 16 16x10 2xSSP/
I2C/3xHS-UART 72 (9) STR750FV1 •126 16 16x10 2xSSP/
I2C/3xHS-UART/CAN/
USB 72 (9) STR755FV1 •126 16 16x10 2xSSP/I2C/
3xHS-UART 72 (9) STR750FV2 •256 16 16x10 2xSSP/I2C/
3xHS-UART/CAN/
USB 72 (9) STR755FV2 •256 16 16x10 2xSSP/I2C/
3xHS-UART 72 (9) STR751FR0 •64 16 11x10 5x16-бит (5/5/11) 2xSSP/I2C/
3xHS-UART/USB 38 (7) TQFP64/
BGA64 3,0...3,6 STR752FR0 •64 16 11x10 2xSSP/I2C/
3xHS-UART/CAN 38 (7) 3,0...3,6  или 4,5...5,5 STR755FR0 •64 16 11x10 2xSSP/I2C/
3xHS-UART 38 (7) STR751FR1 •126 16 11x10 2xSSP/I2C/
3xHS-UART/USB 38 (7) 3,0...3,6 STR752FR1 •126 16 11x10 2xSSP/I2C/
3xHS-UART/CAN 38 (7) 3,0...3,6 или 4,5...5,5 STR755FR1 •126 16 11x10 2xSSP/I2C/
3xHS-UART 38 (7) STR751FR2 •256 16 11x10 5x16-бит (6/6/12) 2xSSP/I2C/
3xHS-UART/USB 38 (7) 3,0...3,6 STR752FR2 •256 16 11x10 2xSSP/I2C/
3xHS-UART/CAN 38 (7) 3,0...3,6 или 4,5...5,5 STR755FR2
•256 16 11x10 2xSSP/I2C/
3xHS-UART 38 (7)

Семейство STR910 отличается наличием 10/100 Ethernet с выделенным для него каналом прямого доступа к памяти (DMA), который снижает нагрузку ЦПУ. Гибкая система тактирования позволяет достичь потребления менее 1 мкА в режиме real-time clock. Поддерживает USB, CAN, SPI, I2C, UART/IrDA, имеет большое число таймеров, до 80 портов ввода-вывода, толерантных к напряжению 5 В.

Семейство STM32 построено на базе ядра ARM Cortex-M3, специально разработанного для встраиваемых, недорогих приложений реального времени. Имеют высокое соотношение производительность/потребление. Компания STMicroelectronics непосредственно принимала участие в разработке этого ядра, поэтому одной из первых предложила решения на базе Cortex-M3 (рисунок 4).

 

Рис. 4. Архитектура микроконтроллеров семейства STM32

Таблица 5. Характеристики семейства STR910; Наименование Flash-
память,
кбайт ОЗУ,
кбайт АЦП,
кана-
лов,
бит Таймеры   Последо-
вательный
интер-
фейс Порты
ввода-
вывода
общего
назна-
чения Корпус Uпит,
В Особен-
ности 12- или
16-бит
IC/OC/
PWM дру-
гие STR910FM32x 256+32 64 8x10 7x16-бит 
(8, 8, 7) WDT, RTC 2xSPI, 2xFC, 3xUART wirDA 40 (16) LQFP80 ядро 1,8 V0 2,7...3,6 CAN STR910FW32x 256+32 64 80 (16) LQFP128 CAN, EMI STR911FM42x 256+32 96 40 (16) LQFP80 CAN, USB STR911FM44x 512+32 96 40 (16) LQFP80 STR912FW42x 256+32 96 80 (16) LQFP128 Ethernet, USB, CAN, EMI STR912FW44x 512+32 96 80 (16) LQFP128

Микроконтроллеры семейства STM32 находят применение в таких приложениях, как промышленные сети, PLC, инверторы, принтеры, сканеры, системы аварийной сигнализации, системы двусторонней видеосвязи, системы кондиционирования воздуха, измерители мощности, глюкометры, приложения с батарейным питанием, системы управления приводами, периферийные устройства ПК, цифровые камеры, GPS-устройства.

Семейство STM32 состоит из двух подсемейств, STM32F103 и STM32F101, отличающихся по производительности и составу периферийных устройств (рисунок 5). Но так как эти подсемейства совместимы по выводам, разработчик может легко заменять одно на другое, масштабируя свое приложение в зависимости от требований.

 

Рис. 5. Архитектура микроконтроллеров семейства STM32

Таблица 6. Характеристики семейства STM32

Наименование Програм-
миру-
емая
Flash-
память Память
прог-
рамм,
кбайт ОЗУ,
кбайт Таймеры Последова-
тельный
интерфейс Порты
ввода-
вывода Корпус Uпит,
В 12- или
16-бит
IC/OC/
PWM дру-
гие STM32 (ARM Cortex-M3) - 32-разрядные микроконтроллеры   36 pins STM32F101T6 •32 6 2x16-бит (8/8/8) 2xWDG, RTC,
24-разряд-
ный обрат-
ный счетчик 1xSPI/1xI2C/
2xUSART* 26 (26) QFN36 2...3,6 STM32F101T8 •64 10 3x16-бит (12/12/12) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART* 26 (26) QFN36 2...3,6 48 pins STM32F101C6 •32 6 2x16-бит (8/8/8) 1xSPI/1xI2C/
2xUSART* 36 (36) LQFP48 2...3,6 STM32F101C8 •64 10 3x16-бит (12/12/12) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART* 36 (36) LQFP48 2...3,6 STM32F101CB •128 16 3x16-бит (12/12/12) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART* 36 (36) LQFP48 2...3,6 64 pins STM32F101R6 •32 6 2x16-бит (8/8/8) 1xSPI/1xI2C/
2xUSART* 51 (51) LQFP64 2...3,6 STM32F101R8 •64 10 3x16-бит (12/12/12) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART* 51 (51) LQFP64 2...3,6 STM32F101RB •128 16 3x16-бит (12/12/12) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART* 51 (51) LQFP64 2...3,6 100 pins STM32F101V8 •64 10 3x16-бит (12/12/12) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART* 80 (80) LQFP100 2...3,6 STM32F101VB •128 16 3x16-бит (12/12/12) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART* 80 (80) LQFP100 2...3,6 36 pins STM32F103T6 •32 10 3x16-бит (12/12/14) 1xSPI/1xI2C/
2xUSART7USB/
CAN 26 (26) QFN36 2...3,6 STM32F103T8 •64 20 4x16-бит (16/16/18) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART7USB/
CAN 26 (26) QFN36 2...3,6 48 pins STM32F103C6 •32 10 3x16-бит (12/12/14) 1xSPI/1xI2C/
2xUSART7USB/
CAN 36 (36) LQFP48 2...3,6 STM32F103C8 •64 20 4x16-бит (16/16/18) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART7USB/
CAN 36 (36) LQFP48 2...3,6 STM32F103CB •128 20 4x16-бит (16/16/18) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART7USB/
CAN 36 (36) LQFP48 2...3,6 64 pins STM32F103R6 •32 10 3x16-бит (12/12/14) 1xSPI/1xI2C/
2xUSART7USB/
CAN 51 (51) LQFP64 2...3,6 STM32F103R8 •64 20 4x16-бит (16/16/18) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART7USB/
CAN 51 (51) LQFP64 2...3,6 STM32F103RB •128 20 4x16-бит (16/16/18) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART7USB/
CAN 51 (51) LQFP64 2...3,6 100 pins STM32F103V8 •64 20 4x16-бит (16/16/18) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART7USB/
CAN 80 (80) LQFP100/
BGA100 2...3,6 STM32F103VB •128 20 4x16-бит (16/16/18) 2xSPI/2xI2C/
3xUSART7USB/
CAN 80 (80) LQFP100/
BGA100 2...3,6 * (IrDA/ISO7816/LIN master/slave)

В заключение можно еще раз упомянуть о том, что одно из достоинств ARM микроконтроллеров - большой выбор отладочных средств. В число компаний, предлагающих инструментарий для ARM-микроконтроллеров STMicroelectronics, кроме ее самой, входят такие компании как Keil, IAR, Hitex, Nohau, GreenHills, Olimex и многие другие. Для начала работы можно подобрать инструментарий, наиболее близкий по своим характеристикам к разрабатываемому устройству.

 

Рис. 6. Отличия STM32F103 и STM32F101

Всю необходимую документацию по ядру ARM можно найти на сайте  .

 

 

  Получение технической информации, заказ образцов, поставка -
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Вернуться к содержанию номера







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.