32位系列Cortex-M3內(nèi)核微控制器重塑MCU市場

    蝴蝶是意法半導(dǎo)體（ST）今日推出的STM32 MCU系列的小logo，它代表了自由飛翔，讓工程師在設(shè)計中有更大的自由度。作為此次全球發(fā)布的第一站，ST微控制器產(chǎn)品部總經(jīng)理Jim Nicholas親自飛赴北京和中國應(yīng)用部高級經(jīng)理梁平一起對外發(fā)布了這一產(chǎn)品。這款新的32位微控制器系列產(chǎn)品，所用微處理器是ARM公司為要求高性能(1.25 Dhrystone MIPS/MHz)、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARM® Cortex™-M3內(nèi)核。STM32系列產(chǎn)品得益于Cortex-M3在架構(gòu)上進(jìn)行的多項改進(jìn)，包括提升性能的同時又提高了代碼密度的Thumb-2指令集和大幅度提高中斷響應(yīng)的緊耦合嵌套向量中斷控制器，所有新功能都同時具有業(yè)界最優(yōu)的功耗水平。ST是Cortex-M3內(nèi)核開發(fā)項目的一個主要合作方，現(xiàn)在是第一個推出基于這個內(nèi)核的領(lǐng)先微控制器廠商。

    以實現(xiàn)出色的性能和能效為設(shè)計目標(biāo)，同時保留開放工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的ARM架構(gòu)和開發(fā)環(huán)境的優(yōu)點，STM32系列產(chǎn)品按性能又分成兩個不同的系列：STM32F103“增強(qiáng)型”系列和STM32F101“基本型”系列。增強(qiáng)型系列時鐘頻率達(dá)到72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。兩個系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時鐘頻率72MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗僅36mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz。 

    Cortex-M3內(nèi)核主打存儲器和處理器的尺寸對產(chǎn)品成本影響極大的各種應(yīng)用市場，是針對這些市場的低成本需求，專門開發(fā)設(shè)計的微處理器內(nèi)核。Cortex-M3內(nèi)核增強(qiáng)了芯片上集成的各種功能，包括把中斷之間延遲降到6個CPU周期的嵌套向量中斷控制器、允許在每一個寫操作中修改單個數(shù)據(jù)位的獨立位操作、分支指令預(yù)測、單周期乘法、硬件除法和高效的Thumb 2指令集，這些改良技術(shù)使Cortex-M3內(nèi)核具有優(yōu)異的性能、代碼密度、實時性和低功耗。

    STM32采用2.0到3.6V電源，當(dāng)復(fù)位電路工作時，在待機(jī)模式下最低功耗2µA，因此最適合電池供電的應(yīng)用設(shè)備。其它省電功能包括一個集成的實時時鐘、一個專用的32kHz振蕩器和四種功率模式，其中實時時鐘含有一個電池操作專用引腳。

    在性能方面，STM32系列的處理速度比同級別的基于ARM7TDMI的產(chǎn)品快30%，換句話說，如果處理性能相同，STM32產(chǎn)品功耗比同級別產(chǎn)品低75%。同樣地，使用新內(nèi)核的Thumb 2指令集，設(shè)計人員可以把代碼容量降低45%，幾乎把應(yīng)用軟件所需內(nèi)存容量降低了一半。此外，根據(jù)Dhrystones和其它性能測試結(jié)果，STM32的性能比最好的16位架構(gòu)至少高出一倍。 

    新產(chǎn)品提供多達(dá)128KB的嵌入式閃存、20KB的RAM和豐富的外設(shè)接口，包括兩個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(1微秒的轉(zhuǎn)換時間)、三個USART、兩個SPI (18MHz主/從控制器)、兩個I2C、三個16位定時器(每個定時器有4個輸入捕獲模塊/4個輸出比較器/4個PWM控制器)，以及一個專門為電機(jī)控制向量驅(qū)動應(yīng)用設(shè)計的內(nèi)嵌死區(qū)時間控制器的6-PWM定時器、USB、CAN和7個DMA通道。內(nèi)置復(fù)位電路包括上電復(fù)位、掉電復(fù)位和電壓監(jiān)控器，以及一個可用作主時鐘的高精度工廠校準(zhǔn)的8MHz阻容振蕩器、一個使用外部晶振的4-16MHz振蕩器和兩個看門狗。因為集成度如此之高，除一個電源外，LQFP100封裝產(chǎn)品的最小系統(tǒng)只需要7個電容器。

    除工業(yè)可編程邏輯控制器（PLC）、家電、工業(yè)及家用安全設(shè)備、消防和暖氣通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等傳統(tǒng)應(yīng)用，智能卡和生物測定等消費(fèi)電子/PC應(yīng)用外，新的STM32系列還特別適合側(cè)重低功耗的設(shè)備，如血糖和血脂監(jiān)測設(shè)備。

    STM32系列產(chǎn)品配有成套的ST和第三方的開發(fā)工具。ST提供一個評估板、USB開發(fā)工具包和一個免費(fèi)的軟件庫。Hitex、IAR、Keil和Raisonance不久將在經(jīng)過驗證的基于ARM內(nèi)核的工具解決方案的基礎(chǔ)上推出入門級開發(fā)工具。目前Hitex、IAR、Keil,、Raisonance和Rowley的工具鏈支持STM32。

    STM32樣片目前正在接受重要客戶的檢測，新產(chǎn)品將很快全面上市。STM32的兩個系列產(chǎn)品都采用LQFP48、LQFP64、LQFP100和BGA100封裝，均提供32K、64K和128K的嵌入式閃存選擇。LQFP封裝產(chǎn)品的經(jīng)銷商定價區(qū)間是(10000件)1.80美元(基本型系列，32K閃存，48引腳)到3.60美元(增強(qiáng)型系列，128K閃存，100引腳)。