Журнал "Новости Электроники", номер 18, 2007 год.Обзор ARM-микроконтроллеров от STMicroelectronics
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-бит | 15 (12/ 12/12) | 72 (0) | TQFP100 | 16xDMAs, встроенный RC-генератор | |||
| STR730FZ2 | 256 | 16 | 16x10-бит | 19 (20/ 20/16) | 112 (0) | TQFP144/ LFBGA144 | 3xCANs, 16xDMAs, встроенный RC-генератор | |||
| STR731FV2 | 256 | 16 | 12x10-бит | 15 (12/ 12/12) | 72 (0) | TQFP100 | 3xCANs, 16xDMAs, встроенный RC-генератор | |||
| STR735FZ2 | 256 | 16 | 16x10-бит | 19 (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 http://www.arm.com/ .
Получение технической информации, заказ образцов, поставка -
e-mail: mcu.vesti@compel.ru
| Ваш комментарий к статье | ||||
