意法半导体(ST)新的32位系列Cortex-M3内核微控制器重塑MCU市场

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中国,2007年6月11日 —世界领先的半导体制造厂商意法半导体(纽约证券交易所:STM)今天推出一个新的32位微控制器系列产品,新产品所用微处理器是ARM公司为要求高性能(1.25 Dhrystone MIPS/MHz)、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM®Cortex™-M3内核。STM32系列产品得益于Cortex-M3在架构上进行的多项改进,包括提升性能的同时又提高了代码密度的Thumb-2指令集和大幅度提高中断响应的紧耦合嵌套向量中断控制器,所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。ST是Cortex-M3内核开发项目的一个主要合作方,现在是第一个推出基于这个内核的主要微控制器厂商。
以实现出色的性能和能效为设计目标,同时保留开放工业标准的 ARM 架构和开发环境的优点,STM32 系列产品按性能又分成两个不同的系列:STM32F103“增强型”系列和 STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到 72MHz,是同类产品中性能最高的产品;基本型时钟频率为 36MHz,以 16 位产品的价格得到比 16 位产品大幅提升的性能,是 16 位产品用户的最佳选择。两个系列都内置 32K 到 128K 的闪存,不同的是 SRAM 的最大容量和外设接口的组合。时钟频率 72MHz 时,从闪存执行代码,STM32 功耗仅 36mA,是 32 位市场上功耗最低的产品,相当于 0.5mA/MHz。
Cortex-M3 内核主打存储器和处理器的尺寸对产品成本影响极大的各种应用市场,是针对这些市场的低成本需求,专门开发设计的微处理器内核。Cortex-M3 内核增强了芯片上集成的各种功能,包括把中断之间延迟降到 6 个 CPU 周期的嵌套向量中断控制器、允许在每一个写操作中修改单个数据位的独立位操作、分支指令预测、单周期乘法、硬件除法和高效的 Thumb 2 指令集,这些改良技术使 Cortex-M3 内核具有优异的性能、代码密度、实时性和低功耗。
STM32 采用 2.0 到 3.6V 电源,当复位电路工作时,在待机模式下最低功耗 2µA,因此最适合电池供电的应用设备。其它省电功能包括一个集成的实时时钟、一个专用的 32kHz 振荡器和四种功率模式,其中实时时钟含有一个电池操作专用引脚。

“直到现在,16 位和 32 位的设计工程师还要面对很多困难的选择,例如,他们必须在性能、成本、功耗等因素之间做出折衷和取舍,决定使用业界标准还是使用某一公司独有的平台,”ST 微控制器产品部总经理 Jim Nicholas 表示,“ 通过消除这些需要折衷的因素,STM32 走在了融合 16 位和 32 位微控制器市场的前列。”
在性能方面,STM32 系列的处理速度比同级别的基于 ARM7TDMI 的产品快 30%,换句话说,如果处理性能相同,STM32 产品功耗比同级别产品低 75%。同样地,使用新内核的 Thumb 2 指令集,设计人员可以把代码容量降低 45%,几乎把应用软件所需内存容量降低了一半。此外,根据 Dhrystones 和其它性能测试结果,STM32 的性能比最好的 16 位架构至少高出一倍。
新产品提供多达 128KB 的嵌入式闪存、20KB 的 RAM 和丰富的外设接口,包括两个 12 位模数转换器(1微秒的转换时间)、三个 USART、两个 SPI(18MHz 主/从控制器)、两个 I2C、三个 16 位定时器(每个定时器有 4 个输入捕获模块/4 个输出比较器/4 个 PWM 控制器),以及一个专门为电机控制向量驱动应用设计的内嵌死区时间控制器的 6-PWM 定时器、USB、CAN 和 7 个 DMA 通道。内置复位电路包括上电复位、掉电复位和电压监控器,以及一个可用作主时钟的高精度工厂校准的 8MHz 阻容振荡器、一个使用外部晶振的 4-16MHz 振荡器和两个看门狗。因为集成度如此之高,除一个电源外,LQFP100 封装产品的最小系统只需要 7 个电容器。
除工业可编程逻辑控制器(PLC)、家电、工业及家用安全设备、消防和暖气通风空调系统等传统应用,智能卡和生物测定等消费电子/PC 应用外,新的 STM32 系列还特别适合侧重低功耗的设备,如血糖和血脂监测设备。
“融低功耗、易用性和低成本于一身的 STM32 系列克服了现有的阻碍 32 位微控制器推广应用的全部问题,”Nicholas 表示,“我们相信 STM32 将满足每一个设计人员的期望。未来的 STM32 系列产品将扩充已有的功能选项,达到 512KB 闪存和 64KB SRAM 以及更多的功能。”
STM32 系列产品配有成套的 ST 和第三方的开发工具。ST 提供一个评估板、USB 开发工具包和一个免费的软件库。Hitex、IAR、Keil 和 Raisonance 不久将在经过验证的基于 ARM 内核的工具解决方案的基础上推出入门级开发工具。目前 Hitex、IAR、Keil、Raisonance 和 Rowley 的工具链支持 STM32。
STM32 样片目前正在接受重要客户的检测,新产品将很快全面上市。STM32 的两个系列产品都采用 LQFP48、LQFP64、LQFP100 和 BGA100 封装,均提供 32K、64K 和 128K 的嵌入式闪存选择。LQFP 封装产品 的经销商定价区间是(10000 件)1.80 美元 (基本型系列,32K 闪存,48 引脚) 到 3.60 美元 (增强型系列,128K 闪存,100 引脚)。