解析持续创新的意法STM32微控制器

      在众多电子产品的功能开发中，微控制器无疑是居于核心的地位。目前市场上有4位元、8位元、16位元和32位元等不同类型的微控制器，其中32位元的市占率不断提升，成为最受重视的一类产品。意法半导体(ST)看好32位元MCU的市场，在2007年即推出STM32系列，并根据市场差异化需求持续推出新产品，目前共有6大产品系列，135个型号，拥有业界基于Cortex-M核心的最完整微控制器产品线，而且普遍应用于各个领域。 

     为了让更多人深入了解STM32全系列控制器的特色及主要应用方向与实例，意法半导体特于2010年10月14日举行“STM32微控制器技术研讨会”，除了由意法STM32技术专家进行专题报告外，会中并邀请ARM和新华电脑，分享了ARM Cortex-M 架构技术优势与STM32韧体开发工具。 

意法半导体　品行销经理　杨正廉  

      

活动现场摊位展示。   
  

      全球微控制器发展趋势 

      由于各类电子产品的应用复杂度愈来愈高，加上32位元MCU的成本持续降低，因此意法半导体产品行销经理杨正廉很肯定地指出：“今后MCU市场需求成长最快的领域，必然是32位元的微控制器。”他阐明STM32的市场定位，除了提供先进的技术和完整的产品线外，同时也与8位元的市场有部分重叠，要让这个领域的用户无痛升级到32位元的MCU等级。其作法是提供兼具价格优势和高阶性能的32位元MCU，让用户直接跳过16位元的升级阶段。 

     “整体而言，STM32系列元件具备了五大优势，”杨正廉表示，由于采用最先进的架构，因此STM32能提供绝佳的即时性表现，而且能保证长期的投资回收。其次在功耗上有极低的表现，是对环境相当友善的产品。对于USB OTG、Ethernet、dual CAN等各种周边介面进行广泛的支援，能够满足用户现在及未来的设计需求。此外，针对常用的被动及主动元件，如时脉、PLL、RTC等进行最佳化的整合，既能节省用户的成本，也能缩小系统设计上所需的尺寸。第五点则是ST提供了延伸性的开发工具及软体，如IDE、新手套件、程式库、RTOS和软体堆叠等，让开发者更容易实现设计的创意。 

      ST的微控制器产量快速地成长，在这一年中已成长的50%。同时该公司也持续加码投资开发新产品，以满足不断成长的市场需求。杨正廉在此提出一个重要的概念，他说：“过去以8位元、16位元、32位元来划分微控制器市场的界定方式应该被打破了。今日同样是32位元产品，透过对功能的最佳化，也能满足各种不同应用的需求。”他进一步剖析指出，采用ARM不同定位的Cortex-M系列核心，加上该公司的整合功能，即能实现完整的MCU产品线。其中Cortex-M0核心适合8/16位元的应用、Cortex-M3适合16/32位元的应用，而Cortex-M4则适合32-bit/DSC的应用。目前ST已取得这些核心的相关授权。 

      超低功耗及超值应用需求 

      针对一些强调长时间电池寿命的应用，ST推出了STM32L超低功耗微控制器。在Cortex-M3的低功耗条件下，STM32L还引进了独特的节能技术，即以意法半导体130nm制程的EnergyLite超低功耗产品平台为基础，可实现超低漏电流特性。此外，该平台整合了意法低功耗快闪记忆体，并支援直接记忆体(DMA)，由于采用最佳化的节能架构，能在应用系统作业过程中关闭快闪记忆体和CPU，周边设备仍可保持作业状态，让产品的性能、功能及电池寿命达到最佳化的状态。 

      杨正廉表示，STM32L系列新增低功耗作业和低功耗睡眠两个低功耗模式，振荡器透过利用超低功耗的稳压器和振荡器，微控制器可大幅度降低在低频率下的作业功耗，稳压器不依赖电源电压即可满足电流要求。 STM32L还提供动态电压升降功能，进一步降低晶片在中低频率下作业时的内部作业电压。 

      除了极高的效能外，STM32L还具备提高数据安全性、促进系统安全作业的诸多安全功能，包括灵活的低压重置功能(BOR)、晶片上快闪记忆体支援错误校正码(ECC)、记忆体保护单元(MPU)以及JTAG熔丝。这些功能可作为所有需要安全产品特性和高度安全的程式码及用户数据管理的应用。此外，由于STM32L电路的设计目的是以低电压实现高性能，有效延长电池供电设备的充电间隔，因此其晶片上类比功能的最低作业电源电压为1.8V，而数位功能的最低作业电源电压为1.65V，在电池电压降低时，可以有效延长电池供电设备的作业时间。还有一些低阶应用的市场也希望运用到32位元MCU的优势，但过去受限于价格因素而不可得。 

      如今有了STM32F超值型微控制器，让开发人员有了更多的选择机会。这个系列元件的核心是24MHz ARM Cortex-M3处理器核心，性能可达到30DMIPS，这个优于多数16位元MCU的性能，大量批货下的售价却可低于1美元，对家庭娱乐设备、家电以及工业设备等产品非常具有吸引力。 “值得一提的是，STM32F超值型微控制器还内建支援消费性电子控制(CEC)协议的硬体电路，简化CEC在电视机、蓝光播放器、个人录影机以及家庭剧院设备内的运用，”杨正廉指出，CEC协议是HDMI标准，透过CEC协议，最多10台HDMI设备可以互相识别、通讯以及管理。透过硬体实现CEC协议的好处很多，例如能降低处理器的负载，以处理更高阶功能，从而提高产品价值。 

      双介面EEPROM实现无线储存 

     “这是一个小小的元件，但却能发挥令人赞叹的功能！”意法半导体产品行销经理黄镫谊表示，这款同时支援有线及无线介面的EEPROM记忆体－ M24LR64，可以带来许多工作上的便利性，并实现创新的资料管理设计概念。 M24LR64以两个产业标准介面为基础，内建标准I2C介面的EEPROM记忆体，可与大多数微控制器或ASIC晶片通讯；同时提供一个ISO15693标准的RF(射频)介面，可与RFID读取器进行无线通讯。在RF模式下，读写M24LR64不需要供应电源，不仅可大幅节省电路板上电源，也可轻松、方便地从远端存取电子产品参数。 

     黄镫谊指出，这个双介面EEPROM系列产品能在电子设备作业与RFID系统之间建立联系，此种创新的存取方法有很多应用的可能性，包括对医疗设备、产业设备及汽车电子系统进行资产追踪、资料搜集、自动诊断或追踪功能。举例来说，物流运筹的过程中，不需打开包装就能轻松、正确且快速地更新参数与地区设置；对于需冷藏的食品管理来说，好处更为明显。 “对于瞬息万变的市场，这种功能弹性无疑是决胜的关键，它不仅能使设备厂商为产品增加新的功能，同时能降低制造成本、简化库存管理流程”黄镫谊强调，此产品让设备制造商能灵活地以无线方式设置或更新电子产品参数，无需连接程式设计，即可更新产品参数、设置软体码或启动软体。