ARM Cortex-M3在過(guò)去兩年可謂像一陣旋風(fēng)，席卷了整個(gè)微控制器市場(chǎng)，滲入到各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。在眾多基于ARM Cortex-M3的MCU中，意法半導(dǎo)體（ST）的STM32系列算得上是佼佼者，在微控制器領(lǐng)域獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷?，F(xiàn)在，各大廠(chǎng)商對(duì)Cortex-M4的追捧不亞于當(dāng)年的Cortex-M3。ST近日就推出了基于Cortex-M4的STM32 F4系列。ST微控制器全球市場(chǎng)部總監(jiān)Daniel Colonna在北京與記者分享該系列的優(yōu)點(diǎn)以及ST微控制器的發(fā)展情況。
Cortex-M4注入STM32 F4
微控制器的優(yōu)劣主要就是看性能和功耗,再加上集成度和外設(shè)。STM32 F4系列與之前系列的最大區(qū)別就是采用了168 MHz Cortex-M4內(nèi)核，其內(nèi)置單周期的DSP乘加指令，具有優(yōu)化的SIMD算術(shù)指令、飽和運(yùn)算指令和浮點(diǎn)運(yùn)算單元（FPU）。
F4系列還加入了ART實(shí)時(shí)加速器。Daniel通過(guò)兩個(gè)對(duì)比圖（如圖1所示）說(shuō)明了STM32 F4相比于競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的優(yōu)越性能，同類(lèi)產(chǎn)品要么受限于最大主頻，要么受限于閃存速度，而STM32 F4的閃存速度和主頻范圍都達(dá)到極致。結(jié)合ST的90 nm工藝，ART加速器通過(guò)一個(gè)預(yù)取隊(duì)列，一個(gè)分支緩存和一個(gè)智能仲裁機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)加速，使Cortex-M4擺脫受限的閃存速度，充分發(fā)揮核心潛能?？梢栽?68 MHz的主頻范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性的性能，程序在閃存中運(yùn)行時(shí)，可以達(dá)到相當(dāng)于零等待周期的性能，即達(dá)到210 DMIPS。
圖1 性能對(duì)比圖
此外，STM32 F4具有32位、7層AHB總線(xiàn)矩陣，可以讓7個(gè)主設(shè)備和8個(gè)從設(shè)備同步執(zhí)行程序和數(shù)據(jù)交換。F4也繼承了STM32低功耗的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，功耗效率高達(dá)230 uA/MHz。STM32 F4改進(jìn)了一些外設(shè)，如全雙工I2S、小于1 uA的RTC以及2.44 MHz/s采樣率的ADC, STM32 F4的通信接口高達(dá)15個(gè)。STM32 F4還包含512 KB~1 MB的片內(nèi)內(nèi)存存儲(chǔ)器，多達(dá)192 KB的SRAM。
STM32 F4系列打開(kāi)了通向數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）市場(chǎng)的大門(mén)，可以應(yīng)用在需要一定運(yùn)算的場(chǎng)合，如醫(yī)療服務(wù)、銷(xiāo)售終端設(shè)備（POS）、建筑安全系統(tǒng)、工廠(chǎng)自動(dòng)化、家庭娛樂(lè)、太陽(yáng)能面板、測(cè)試與計(jì)量等，可以直接取代一些定點(diǎn)DSP。STM32 F4與前幾個(gè)系列的引腳和軟件兼容，為客戶(hù)產(chǎn)品升級(jí)提供了方便。
優(yōu)勢(shì)顯著
Daniel簡(jiǎn)單而形象地概括了ST在Cortex-M微控制器市場(chǎng)的領(lǐng)先地位：“根據(jù)ARM的統(tǒng)計(jì)，2010年全部Cortex-M MCU出貨量為1.44億片，2008年~2011年第一季度，STM32累計(jì)出貨量占Cortex-M MCU出貨量的45%。也就是說(shuō)，兩個(gè)Cortex-M微控制器中有一個(gè)就來(lái)自ST。”很多市場(chǎng)分析機(jī)構(gòu)也對(duì)ARM的強(qiáng)勁增長(zhǎng)表示認(rèn)可。2007年，在32/64 bit MCU及MPU架構(gòu)中，ARM所占市場(chǎng)份額為13.6%，而2010年已經(jīng)占了23.5%，擊敗了Power Architecture,成為市場(chǎng)占有率最多的架構(gòu)。
STM32的成功除了性能優(yōu)越以外，另一個(gè)很大的原因是它較早采用Cortex-M核，先發(fā)制人。STM32 F4系列有30多個(gè)產(chǎn)品型號(hào)，加上L1、F1、F2系列，STM32引腳相互兼容產(chǎn)品數(shù)量超過(guò)250個(gè)。Daniel也通過(guò)Google Trends的數(shù)據(jù)告訴記者，STM32的搜索量近幾年一直保持上升趨勢(shì)，高過(guò)很多競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品，可見(jiàn)它的受歡迎程度非同一般。
STM32已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱，最新的STM32 F4一定能夠給用戶(hù)更多的選擇和驚喜，鞏固STM32的市場(chǎng)地位。