ST推出性能最强Cortex-M微控制器:STM32 F4

 

　　意法半导体近日宣布 STM32™ F4系列微控制器产品上市。作为STM32®平台的新产品，STM32™ F4系列基于最新的ARM® Cortex™-M4内核，在现有出色的STM32微控制器产品组合中新增了信号处理功能，并提高了运行速度;已上市的新系列产品巩固了意法半导体的市场领导地位，取得了迄今市场上性能最高的Cortex-M微控制器的称号。

　　STM32系列微控制器是业内最成功的基于ARM-M处理器的32位微控制器，售出的基于Cortex™- M内核微控制器中，几乎每两颗中就有一颗是STM32[2]。意法半导体现有的STM32产品适合各种应用领域，包括医疗服务、销售终端设备(POS)、建筑安全系统和工厂自动化、家庭娱乐等。此外，意法半导体正在利用新的STM32 F4系列进一步拓宽应用范围。STM32 F4的单周期DSP指令将会催生数字信号控制器(DSC)市场，数字信号控制器适用于高端电机控制、医疗设备和安全系统等应用，这些应用在计算能力和DSP指令方面有很高的要求。新的STM32 F4系列的引脚和软件完全兼容 STM32 F2系列，如果STM32 F2系列的用户想要更大的SRAM容量、更高的性能和更快速的外设接口，则可轻松地从F2升级到F4系列。此外，目前采用微控制器和数字信号处理器双片解决方案的客户可以选择STM32 F4, 其在一个芯片中整合了传统两个芯片的特性。

　　意法半导体公司副总裁兼微控制器、存储器和安全微控制器产品部总经理Claude Dardanne表示：“STM32 F4系列引起市场关注有多方面的原因，其中最直接的原因为该系列是迄今性能最高的Cortex-M微控制器，且已上市。意法半导体量产的STM32微控制器平台拥有250余种兼容产品、业界最好的应用开发生态系统、以及出色的功耗和整体功能。F4系列是STM32产品家族的顶级产品，目前，意法半导体的Cortex-M微控制器共有4个产品系列：STM32 F1系列、STM32 F2系列和STM32 L1系列，这三个系列均基于Cortex™-M3内核;新的F4系列基于Cortex-M4内核。”

　　ARM公司市场执行副总裁 Lance Howarth表示：“意法半导体引入ARM Cortex-M4内核到其强大的微控制器产品平台，此决策证明，该内核具有功耗低、设计先进和集成数字信号控制器的特性。现在意法半导体拥有业界最广泛的基于ARM Cortex-M系列内核的产品组合，Cortex-M系列是市场增长最快的微控制器架构，STM32 F4系列微控制器无疑将促进设备厂商在各种应用领域应用基于ARM架构的产品。”

　　除引脚和软件兼容高性能的F2系列外，F4的主频(168MHz)高于F2系列(120MHz)，并支持单周期DSP指令和浮点单元、更大的SRAM容量(192 KB，F2是128 KB)、512KB-1MB的嵌入式闪存以及影像、网络接口和数据加密等更先进的外设。意法半导体的90nm CMOS制造技术和芯片集成的ST实时自适应 “ART加速器”实现了领先的零等待状态下程序运行性能(168MHz)和最佳的动态功耗[3]。

　　技术说明：

　　F4系列的专有技术优势如下：

　　采用多达7重AHB总线矩阵和多通道DMA控制器，支持程序执行和数据传输并行处理，数据传输速率极快;

　　内置的单精度FPU提升控制算法的执行速度，给目标应用增加更多功能，提高代码执行效率，缩短研发周期，减少了定点算法的缩放比和饱和负荷，且准许使用元语言工具;

　　高集成度：最高1MB片上闪存，192KB SRAM，复位电路，内部RC振荡器、PLL锁相环、低于1uA的实时时钟(误差低于1秒);

　　在电池或者较低电压供电的应用中，且要求高性能处理和低功耗运行，STM32 F4为此带来了更多的灵活性，以达到高性能和低功耗的目的;包括在待机或电池备用模式下，4KB备份SRAM数据被保存;在Vbat模式下实时时钟功耗小于1uA;内置可调节稳压器，准许用户选择高性能或低功耗工作模式;

　　出色的开发工具和软件生态系统：提供各种集成开发环境、元语言工具、DSP固件库、低价入门工具、软件库和协议栈。

　　优越的和具有创新性的外设：

　　互联性：相机接口、加密/哈希硬件处理器、支持IEEE 1588 v2 10/100M以太网接口、2个USB OTG(其中1个支持高速模式);

　　音频：音频专用锁相环和2个全双工I2S;

　　最多15个通信接口(包括6个10.5 Mbit/s的USART、3个42Mbit/s 的SPI、3 个I2C、2个CAN、1个SDIO);

　　模拟外设：2个12位DAC;3个12位ADC，采样速率达到2.4MSPS，在交替模式下达到7.2MSPS;

　　最多17个定时器：16位和32位定时器，最高频率168MHz;

　　STM32 F4系列现已投入量产。

　　STM32 F4系列共有4款产品：

　　STM32F405x：集成了定时器、3个ADC、2个DAC、串行接口、外存接口、实时时钟、CRC计算单元和模拟真随机数发生器在内的整套先进外设，STM32F405额外内置一个USB OTG全速/高速接口。这些产品采用4种封装(WLCSP64、LQFP64、LQFP100、LQFP144)，内置多达1 MB闪存。

　　STM32F407在STM32F405产品基础上增加了多个先进外设：第2个USB OTG接口(仅全速);1个支持MII和RMII的10/100M以太网接口，硬件支持IEEE1588 V2协议;1个8-14位并行相机接口，可以连接一个CMOS传感器，传输速率最高支持67.2 Mbyte/s。这些产品采用4种封装(LQFP100、LQFP144、LQFP/BGA176)，内置512 KB-1 MB闪存。

　　STM32F415和STM32F417在STM32F405和STM32F407基础增加一个硬件加密/哈希处理器。此处理器包含AES 128、192, 256、Triple DES、HASH (MD5, SHA-1)算法硬件加速器，处理性能十分出色，例如，AES-256加密速度最高达到149.33Mbytes/s。

　　所有产品均已投入量产。

　　* STM32是意法半导体的注册商标;ARM和Cortex是ARM的商标。本文所涉及其它商标均归其各自所有者所有。

　　[1] 363 Coremark和210 DMIPS的测试成绩。

　　[2] 根据ARM Cortex-M 出货量统计报告，2007年-2011年第一季度累计市场份额45%。

　　[3] 在外设禁用时，从闪存执行 Coremark评估代码，电流消耗38.6mA，处理频率168MHz。