ST發表採用ARM Cortex-M3核心的32位元MCU系列

本文作者:admin       點擊: 2007-06-22 00:00
前言:
微控制器的領導廠商意法半導體(紐約證券交易所:STM)宣佈推出新的32位元快閃微控制器系列產品,此系列產品採用為要求高性能(1.25 Dhrystone MIPS/MHz)、低成本、低功耗的嵌入式應用而專門設計的ARM® Cortex™-M3核心。STM32系列產品得益於Cortex-M3多項新增強的架構,包括在提升性能的同時又能提高程式碼密度的Thumb-2指令集,以及能大幅度加速中斷回應且緊密耦合的巢狀向量中斷控制器(Nested Vectored Interrupt Controller),所有的功能都具有領先業界的最低功耗。在Cortex-M3核心的開發上,ST是ARM的主要合作夥伴,也是當今市場上第一個推出基於此核心產品系列的微控制器領導供應商。

為了展現優異的性能和能源效率,同時又能保有開放工業標準的ARM架構和開發環境等優點,STM32系列產品又分成兩個不同的系列:STM32F103“高性能”系列和STM32F101“實用級”系列。STM32F103系列的時脈頻率達到72MHz,是業界32位元MCU中性能最高的產品;STM32F101系列的時脈頻率為36MHz,它能為16位元產品的使用者提供更佳的性能,卻只需花費與16位元產品一樣的價格。兩個系列都內建32K到128K的快閃記憶體,其不同之處為SRAM的最大容量和週邊組合。當時脈頻率為72MHz並以快閃記憶體執行程式碼時,STM32的功耗只有36mA,相當於0.5mA/MHz,這是32位元市場上功耗最低的產品。

Cortex-M3核心是為了滿足各種低成本市場及應用的需求而專門設計的微處理器,在這些市場和應用中,記憶體和處理器的大小會對產品的成本造成極大的影響。Cortex-M3核心的強化整合功能包括把中斷之間延遲降到6個CPU週期的巢狀向量中斷控制器、允許在每一個寫入操作中修改單個資料位元的獨立位元操作、分支指令預測、單週期乘法、硬體除法和高效能的Thumb 2指令集,這些增強的功能使Cortex-M3核心具有優異的性能、程式碼密度、即時性表現和低功耗等特色。

STM32的工作電壓為2.0至3.6V,當重新設定電源啟動時,在待機模式下最低功耗僅2µA,因此極適合電池供電的應用設備。其他省電功能包括一個含有電池操作專用引腳的整合性即時時鐘(RTC)、一個專用的32kHz振盪器和四個低功率模式。

「直到現在,16位元和32位元的研發工程師還要面對很多困難的選擇,例如,他們必須在性能、成本、功耗等因素之間作出折衷和取捨,並決定該使用工業標準的平台還是使用某一公司獨有的平台,」ST微控制器產品部總經理Jim Nicholas表示:「無需再作出這些折衷的決擇,STM32將引導16位元和32位元微控制器市場邁向顯著的整合之路。」
 
在性能方面,STM32系列的處理速度比基於ARM7TDMI的同等級產品快30%;換個角度來看,如果處理性能相同,STM32產品的功耗比同等級產品低75%。類似地,使用新核心的Thumb 2指令集,研發人員可降低程式碼的大小達45%,幾乎把應用軟體所需的記憶體容量降低了一半。此外,根據Dhrystones和其他性能測試結果,STM32的性能比最好的16位元架構至少高出一倍。 

STM32提供豐富的週邊介面,包括可達128KB的嵌入式快閃記憶體、可達20KB的RAM、可達兩個12位元的類比數位轉換器(1µs的轉換時間)、可達三個的USART介面、可達兩個的SPI (18MHz主/從控制器)介面、可達兩個的I2C介面、可達三個的16位元計時器(每個計時器有4個輸入擷取模組/4個輸出比較器/4個PWM控制器),以及一個專門為調整和馬達控制向量驅動應用設計的6-PWM計時器(含deads time 控制 ),以及USB、CAN和7個DMA通道。內建的重新設定電路包括開機重定、關機重定和電壓監控器,以及一個可用作主振盪器的嵌入式高精度、工廠預校(factory-trimmed)的8MHz 阻容振盪器、一個用於外部晶振的嵌入式4-16MHz振盪器和兩個看門狗。由於STM32擁有如此高的整合度,除一個電源外,LQFP100封裝產品只需要7個電容器。

除了傳統的應用如工業可編程邏輯控制器(PLC)、家電、工業用及家用安全設備、消防和暖氣通風空調系統等,和消費電子/PC應用如讀卡機及生物檢測等外,新的STM32系列還特別適合強調低功耗的可攜式應用如血糖和血脂檢測設備。

「將低功耗、易用性和低成本等優勢集於一身的STM32系列可化除所有擴展32位元微控制器應用面臨的障礙,」 Nicholas表示:「我們相信STM32將可滿足每一個研發人員的期望。未來的STM32系列產品將擴大現有的功能選擇,包括更大的封裝、高達512KB的快閃記憶體、64KB的SRAM以及更多的功能。」

STM32系列產品完全支援來自ST及協力廠商的開發工具。ST提供一個評估板、USB開發工具套件和一個免費的軟體庫。Hitex、IAR、Keil和Raisonance不久也將推出應用於以ARM為核心的產品並基於已被市場驗證的工具解決方案的入門套件。目前Hitex、IAR、Keil,、Raisonance和Rowley的工具鏈均可支援STM32。

STM32的樣品目前正由重要客戶測試驗證中,很快將在市場上推出。STM32的兩個系列產品都採用LQFP48、LQFP64、LQFP100和BGA100封裝,且提供32K、64K和128K的嵌入式快閃記憶體可選擇。LQFP訂貨10,000顆的經銷商參考售價是每個1.80美元(實用級系列,32K快閃記憶體,48引腳)到3.60美元(高性能系列,128K快閃記憶體,100引腳)。

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