《電子技術(shù)應(yīng)用》
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意法半導(dǎo)體發(fā)布STM32G4微控制器,提高下一代數(shù)字電源應(yīng)用的性能、能效和安全性

2019-05-29

  新一代智能電子產(chǎn)品呈現(xiàn)出一些新的應(yīng)用趨勢:例如增加更多的傳感器驅(qū)動功能,采用碳化硅、氮化鎵等能效更高的功率技術(shù)來節(jié)省電能等。針對這些趨勢,橫跨多重電子應(yīng)用領(lǐng)域的全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體供應(yīng)商意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics,簡稱ST;紐約證券交易所代碼:STM)推出了下一代微控制器。 針對先進的數(shù)字電源應(yīng)用以及消費電子和工業(yè)設(shè)備, STM32G4*新系列微控制器引入兩個新的硬件數(shù)學(xué)加速器來提高應(yīng)用的處理速度,利用Cordic算法和濾波函數(shù)等各種技術(shù)來提升性能和能效。數(shù)學(xué)加速器專門用于加快計算速度,例如,家電或空調(diào)的節(jié)能電機控制算法中的三角方法計算,以及信號調(diào)諧或數(shù)字電源控制算法中的濾波算法,運算速度比通用主處理器更快,效率更高。此外,這種減負(fù)方法還可以讓內(nèi)核釋放更多的資源,用于接收更多的傳感數(shù)據(jù)和控制其它用戶功能。

  STM32G4還有其它新功能,例如,高分辨率電源轉(zhuǎn)換定時器內(nèi)置各種功能,能夠釋放CPU資源并簡化開發(fā)過程;模擬外設(shè)和轉(zhuǎn)換器的性能顯著提升;高速連接技術(shù)使外部事件響應(yīng)速度更快;支持最新的Power Delivery USB-C接口,最大輸出功率100W,能夠為設(shè)備快速或方便地充電。

  意法半導(dǎo)體微控制器事業(yè)部總經(jīng)理Ricardo De-Sa-Earp表示:“利用STM32G4系列的創(chuàng)新技術(shù),尖端消費電子和工業(yè)設(shè)備可以用更少的資源,辦更多的事情。集成豐富的增強型外設(shè)接口和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Arm?內(nèi)核的STM32F3系列發(fā)布時在微控制器市場上已是前所未有。如今,我們最新的微控制器STM32G4延續(xù)STM32F3的基因,進一步擴大了應(yīng)用范圍,并可以簡化設(shè)計,降低功耗,同時提高性能?!?/p>

  具有更快的計算速度,更高的精度,更高的功能集成度,STM32G4 MCU支持設(shè)備提高功能性和能效,目標(biāo)應(yīng)用包括智能生活、智能工廠和智能能源,例如,電動自行車等電動交通工具、數(shù)字電源、先進電機控制、照明、樓宇自動化等。

  此外,可擴展的安全存儲區(qū)域用于存放密鑰等敏感信息;保護固件安全實時升級;編程后調(diào)試訪問禁用功能可以降低威脅隱患;其它安全機制包括最先進的AES-256加密引擎、唯一設(shè)備ID碼和硬件隨機數(shù)生成器(TRNG)。這些安全功能使開發(fā)人員能夠應(yīng)對最新的網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)。

  意法半導(dǎo)體將該系列計劃的152款產(chǎn)品分為三大產(chǎn)品線,目前已有100多款產(chǎn)品在售:包括32引腳封裝的入門級產(chǎn)品線,高性能產(chǎn)品線,以及多達(dá)107個快速輸入/輸出引腳的高分辨率產(chǎn)品線。STM32G431K6U6采用32引腳QFN32封裝,片上閃存容量32KB。

  更多技術(shù)信息:

  MCU架構(gòu)

  STM32G4系列基于ST現(xiàn)有的高性能和高能效創(chuàng)新技術(shù),例如,ART Accelerator?和CCM-SRAM Routine Booster分別提升了存儲器-高速緩存的動態(tài)和靜態(tài)訪存性能,確保應(yīng)用整體性能和實時性能俱佳,同時功耗在能效預(yù)算范圍內(nèi)。

  ST的新硬件數(shù)學(xué)加速器再次提升芯片的運算性能,引入Filter-Math Accelerator(FMAC)濾波算法加速器和CORDIC專用引擎。新硬件加速器可以加快一些算法的運算速度,例如,電機控制應(yīng)用中的旋轉(zhuǎn)和矢量三角法,以及一般的對數(shù)、雙曲線和指數(shù)函數(shù)、信號調(diào)理IIR / FIR濾波算法或數(shù)字電源3p / 3z控制器,以及卷積和相關(guān)函數(shù)等矢量函數(shù)。STM32G4系列基于一顆170MHz的Arm?Cortex?-M4高速內(nèi)核,具有浮點單元和DSP擴展指令集支持功能,性能測試取得213DMIPS和550 CoreMark?1的優(yōu)異成績。

  從先進的工藝技術(shù)和系統(tǒng)架構(gòu)功能,到先進的外設(shè)睡眠/喚醒管理功能,節(jié)能創(chuàng)新技術(shù)無處不在。 其它重要的新功能包括:

  · 一個高分辨率定時器,有12個獨立通道,每個通道分辨率為184ps,有溫漂和電壓漂移自補償功能

  · 多達(dá)25個先進模擬外設(shè):

  · 多達(dá)5個400萬次/秒12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC),有硬件過采樣功能,可實現(xiàn)16位分辨率

  · 多達(dá)6個高速、高增益帶寬運算放大器,內(nèi)部1%增益設(shè)定

  · 多達(dá)7個1500萬次/秒12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)

  · 多達(dá)7個比較器,傳播延遲為16.7ns

  · CAN-FD工業(yè)通信技術(shù),有效載荷比特率是標(biāo)準(zhǔn)CAN的8倍

  · 運行模式功耗低于165μA/ MHz,延長電池續(xù)航時間

  · 容量更大的片上RAM,高達(dá)128KB,有奇偶校驗功能

  · 閃存容量高達(dá)512KB,有錯誤校驗功能(ECC)

  · 增加DMA和外部中斷的靈活可變性

  · 為優(yōu)化數(shù)字或模擬功能,分為三大產(chǎn)品系列:基本系列、增強系列和高分辨率系列

  因此,新G4系列完善了現(xiàn)有的STM32F3系列。G4的性能是F3的三倍,最高工作溫度達(dá)到125°C,雙區(qū)存儲器支持實時固件升級,增加LQFP80和LQFP128等新封裝。STM32G4穩(wěn)健性很強,抗電氣干擾,特別是快速瞬態(tài)脈沖(FTB)耐受能力最高達(dá)到5級,這意味著G4實際上可耐受設(shè)備上出現(xiàn)的4kV以上的瞬變電壓(IEC 61000-4-4)。

  擴展生態(tài)系統(tǒng)

  為了輔助應(yīng)用開發(fā),STM32開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)新增了高性價比的支持STM32G4 MCU的Nucleo開發(fā)板(NUCLEO-G474RE 和 NUCLEO-G431RB)和功能齊全的評估板(STM32G474E-EVAL 和板載加密加速器的STM32G484E-EVAL),以及STM32CubeG4軟件包。此外還有一套Nucleo電機控制專用開發(fā)板(P-NUCLEO-IHM03)和軟件開發(fā)套件(X-CUBE-MCSDK v5.4)。在線電機控制工具ST-MC-SUITE幫助用戶瀏覽生態(tài)系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)和組織項目開發(fā)所需資源。

  新G4探索套件將于2019年第三季度上市,該套件將充分發(fā)揮STM32 G4系列的數(shù)字電源和電機控制的技術(shù)優(yōu)勢。 歡迎閱讀STM32G4的博客文章:https://blog.st.com/stm23g4-mixed-signal-mcu/

  * STM32是STMicroelectronics International NV(意法半導(dǎo)體國際有限公司)或其在歐盟和/或其它地方的關(guān)聯(lián)公司的注冊和/或未注冊商標(biāo)。 特別是,STM32在美國專利商標(biāo)局注冊


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