STM32 F3出擊 瞄準(zhǔn)需要數(shù)字信號(hào)控制功能的應(yīng)用

　　自首款基于ARM Cortex處理器內(nèi)核的32位MCU問(wèn)世至今，意法半導(dǎo)體(ST)已經(jīng)先后推出了300多個(gè)型號(hào)的32位MCU產(chǎn)品，來(lái)滿(mǎn)足不同客戶(hù)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(kāi)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(hù)能對(duì)意法半導(dǎo)體這一重量級(jí)的ARM Cortex-M微控制器產(chǎn)品進(jìn)行早期評(píng)估。

　　STM32 F3微控制器系列以?xún)?nèi)置FPU(浮點(diǎn)單元)的Cortex-M4處理器內(nèi)核的系統(tǒng)級(jí)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(hào)，如三相電機(jī)控制、生物識(shí)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(jiǎn)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(hào)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(chǔ)器，價(jià)格極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(hào)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(chǎng)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(chǔ)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(guò)350余款產(chǎn)品，適合各種不同的應(yīng)用領(lǐng)域，從價(jià)格敏感的入門(mén)級(jí)設(shè)計(jì)，到對(duì)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(shì)，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(shí)具有高性能模擬器件和入門(mén)級(jí)數(shù)字信號(hào)處理器的應(yīng)用。意法半導(dǎo)體微控制器、存儲(chǔ)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(xiàn)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(hào)的MCU產(chǎn)品，這個(gè)也是我們對(duì)客戶(hù)、對(duì)市場(chǎng)的承諾，我們會(huì)越來(lái)越多細(xì)化我們產(chǎn)品，去滿(mǎn)足我們客戶(hù)差異化的需求，我相信未來(lái)會(huì)有更多的產(chǎn)品供客戶(hù)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(kāi)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(chǔ)器容量和集成的外設(shè)功能分類(lèi)，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(xiàn)(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(wàn)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(wú)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(gè)響應(yīng)時(shí)間快達(dá)50ns的快速比較器、4個(gè)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(gè)12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和4個(gè)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(gè)最高頻率為144MHz的高級(jí)電機(jī)控制定時(shí)器。這個(gè)特性讓設(shè)計(jì)人員只需使用一個(gè)微控制器(通過(guò)芯片上模擬外設(shè))即可同時(shí)控制家電等設(shè)備中的兩個(gè)電機(jī)以及功率因數(shù)校正器(PFC)。此外，定時(shí)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(yáng)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?xún)r(jià)比。

　　為幫助開(kāi)發(fā)人員優(yōu)化代碼執(zhí)行時(shí)間，STM32 F30x系列把8KB 的SRAM地址映射到指令總線(xiàn)，使之成為內(nèi)核專(zhuān)用存儲(chǔ)器(CCM-SRAM)，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)關(guān)鍵程序可全速載入8KB CCM存儲(chǔ)器，無(wú)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(shí)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(xiàn)。8K CCM-SRAM還能用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，而且性能不會(huì)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(jiǎn)化升級(jí)所需的程序和時(shí)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(gè)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(wèn)題。芯片上集成高達(dá)三個(gè)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(gè)通道有7個(gè)可設(shè)置增益)。

　　STM32 F37x模擬外設(shè)包括兩個(gè)快速比較器、三個(gè)12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一個(gè)12位1Msps模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以及一個(gè)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(gè)系統(tǒng)芯片解決方案，可讓開(kāi)發(fā)人員降低材料成本并簡(jiǎn)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(chǔ)器保護(hù)單元(MPU);

　　• 電容觸感功能(24鍵);

　　• 支持USB和CAN總線(xiàn)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(shí)時(shí)鐘，精度高于百萬(wàn)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(xiàn)調(diào)試(SWD), JTAG接口，Cortex-M4 ETM;

　　• 電源：2.0V~3.6V或1.8V±8% (指定型號(hào))。

　　目前，意法半導(dǎo)體已開(kāi)始向主要客戶(hù)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)。