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STM32-F2系列微控制器

—— 能夠滿足工廠自動(dòng)化苛刻要求的高速Cortex-M3微控制器
作者: 時(shí)間:2012-04-18 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  引言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/131485.htm

  工業(yè)環(huán)境正在對嵌入式控制系統(tǒng)開發(fā)人員構(gòu)成日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),究其主要原因,當(dāng)前系統(tǒng)和通信協(xié)議棧變得越來越復(fù)雜,系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和安全要求越來越嚴(yán)格,同時(shí),這種趨勢直接影響到半導(dǎo)體元器件的特性和技術(shù)規(guī)格。

  為克服這些挑戰(zhàn),半導(dǎo)體在今年初發(fā)布了-F2系列微,以幫助開發(fā)人員實(shí)現(xiàn)要求苛刻的工業(yè)應(yīng)用。新系列產(chǎn)品誕生于深受市場歡迎的產(chǎn)品家族,擁有更高的性能、更大的存儲(chǔ)容量和針對工業(yè)應(yīng)用優(yōu)化的外設(shè)。F2系列產(chǎn)品在一顆芯片上集成了多種功能,例如,控制/調(diào)整功能和復(fù)雜的通信協(xié)議棧。高集成度的優(yōu)點(diǎn)是,縮小印刷電路板空間,避免在不同的之間存在易受到電磁兼容性影響的連接電路,優(yōu)化應(yīng)用成本。

  工業(yè)自動(dòng)化市場的特點(diǎn)是多個(gè)通信協(xié)議并存,實(shí)時(shí)應(yīng)用需要高效的操作系統(tǒng)。因此,軟件棧和操作系統(tǒng)成為選擇微的首要參數(shù)。 微控制器基于受到市場廣泛支持的Cortex M3內(nèi)核,因此,有20多家實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和通信協(xié)議提供商供用戶選擇。為使STM32微控制器更加完美,半導(dǎo)體還增加了一個(gè)兼容CMSIS的硬件抽象層和其它固件庫,例如,支持永磁同步電機(jī)(PMSM)的磁場定向控制 (FOC) 。本文將介紹兩個(gè)第三方專門為STM32F-2研發(fā)的工廠自動(dòng)化軟件: IXXAT 開發(fā)的支持PTP的IEEE1588協(xié)議軟件包和 PORT 開發(fā)的Profinet通信協(xié)議棧。

  STM32-F2針對工廠自動(dòng)化的改進(jìn)的性能

  與上一代產(chǎn)品STM32-F1相比,STM32-F2在很多方面加以改進(jìn),特別是性能更加出色,外設(shè)接口更加豐富。STM32-F2采用90nm光刻技術(shù),處理速度達(dá)到120MHz,并使運(yùn)行功耗保持在合理水平(300uA/MHz)。這項(xiàng)光刻技術(shù)的另一個(gè)好處是集成度更高,有助于降低應(yīng)用的系統(tǒng)級成本。

  為了充分發(fā)揮Cortex-M3內(nèi)核的優(yōu)異性能,半導(dǎo)體重新評估了產(chǎn)品架構(gòu)。新產(chǎn)品在120MHz下釋放150DMIP的強(qiáng)勁性能(Dhrystone 2.1),CoreMark™測試成績?nèi)〉?54高分(2.120 CoreMark/MHz 通過EEMBC 認(rèn)證), STM32F-2因而進(jìn)入Cortex-M微控制器的第一陣營,這個(gè)成績歸功于自適應(yīng)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)器加速器(ARTTM),采用這項(xiàng)閃存訪問管理技術(shù)后,應(yīng)用代碼執(zhí)行不再會(huì)受閃存本身固有的等待狀態(tài)的影響。雖然閃存的速度比內(nèi)核本身慢三倍,但是,在代碼執(zhí)行過程中不會(huì)出現(xiàn)等待狀態(tài),即便處理速度達(dá)到120MHz時(shí)也是零等待狀態(tài)。因此,新系列產(chǎn)品可大幅縮減設(shè)計(jì)尺寸,降低功耗和閃存的EMC影響,確保最高的產(chǎn)品性能。

  STM32-F2的主要特性如下: 最高1MB的閃存、128kB RAM、6個(gè)UART(7.5Mbps)、3 SPI接口 (30Mbps)、支持IEE1588 PTP V2的以太網(wǎng)媒體訪問控制器(MAC)、4kB備用RAM、512字節(jié)的一次性可編程存儲(chǔ)器(OTP)。

  總線矩陣

  除單純的內(nèi)核計(jì)算能力外,微控制器設(shè)計(jì)人員還必須考慮總線設(shè)計(jì),在微控制器不同單元之間實(shí)現(xiàn)并行訪存和數(shù)據(jù)傳輸,例如,內(nèi)核和通信外設(shè)需要同時(shí)訪問不同的存儲(chǔ)器。因此,主要總線最終被設(shè)計(jì)成一個(gè)多層AHB總線矩陣,最多支持6個(gè)同步數(shù)據(jù)流?! ?/p>


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