STM32F105/107 — новые линейки микроконтроллеров компании STMicroelectronics

Компания STMicroelectronics представила линейки STM32F105 и STM32F107 — продолжение своего семейства микроконтроллеров STM32 под названием Connectivity Line. Контроллеры построены на базе ядра Cortex-M3 (ARM7M) и работают на частоте до 72 МГц. В этой статье подробно не рассматриваются преимущества нового ядра ARM, но вкратце можно сказать, что Cortex-M3 — это тот процессор, который позволяет очень эффективно создавать портативные устройства, медицинское оборудование, приборы для промышленного управления, а также устройства с высокой вычислительной нагрузкой, с которой процессор хорошо справляется благодаря новым DSP-инструкциям.

Встроенный в ядро Cortex-M3 системный таймер позволяет создавать приложения, которые можно легко переносить с одной аппаратной платформы на другую (если та тоже построена на контроллере с Cortex-M3). Особенно это актуально в задачах, где используется операционная система реального времени. Встроенный контроллер прерываний является также стандартным модулем процессора и не изменяется от одного производителя микросхем к другому.

Контроллеры серии
STM32F105

Контроллеры серии
STM32F107

Рис. 1. Внутренняя структура микроконтроллера STM32

Обе линейки оснащены модулем USB On The Go, позволяющим работать USB-интерфейсу как в режиме Device, так и в Host. Кроме того, STMicroelectronics предлагает в помощь разработчику библиотеку стандартных профилей USB.

Отличительной особенностью новых представителей семейства стало и наличие блока Ethernet MAC, поддерживающего на аппаратном уровне протокол IEEE1588 (в STM32F107). Кроме USB и Ethernet, микроконтроллеры могут содержать еще до 12-ти дополнительных коммуникационных интерфейсов, что делает их по-настоящему универсальными.

Специализированный блок PLL для интерфейса I2S, появившийся в новых представителях семейства, позволяет решать практически любую задачу, связанную с воспроизведением аудиосигнала. Таким образом, для получения линейного сигнала подходит любой звуковой ЦАП с интерфейсом I2S.

В отличие от конкурентов, STM встраивает в свои контроллеры до трёх АЦП, которые могут оцифровывать сигнал с 16-ти внешних линий. Разрешающая способность АЦП — 12 бит. Кроме того, дополнительный канал перманентно настроен на выход встроенного температурного датчика. Это позволяет подстраивать встроенный высокочастотный RC-генератор в зависимости от окружающей температуры, тем самым достигая стабильности его работы во всём диапазоне температур в пределах ошибки менее 1%. Ещё один канал контролирует напряжение питания и вызывает прерывание, в случае если произошел выход за установленные пределы — это т.н. «аналоговый сторожевой таймер».

Два сторожевых таймера обратного счета: один классический с собственным RC-генератором, второй — «оконного типа» — позволяют увеличить надёжность устройств в особо критических к сбоям приложениях. Система защиты тактирования, обеспечивающая автоматический переход на встроенный RC-генератор в случае сбоя генератора с внешним резонатором, также позволяет без дополнительных компонентов существенно увеличить надёжность разрабатываемого устройства.

Контроллер прямого доступа в память имеет 12 каналов и позволяет производить передачу информации из памяти в память, из периферийного блока в память и из периферии в периферию. Не только каждый аппаратный коммуникационный модуль (USART, I2C, SPI и т.д.) работает с DMA-контроллером — в DMA-режиме передавать информацию могут такие модули как АЦП и таймеры. Эта гибкость позволяет существенно разгрузить контроллер, избавив его от программного решения задач сбора и передачи информации.

Интерфейс внешней памяти позволяет подключать как статическую память, так и флэш-память, а также другие периферийные устройства с параллельным интерфейсом, например дисплеи.

Специализированный ШИМ-контроллер позволяет организовать управление двигателями: предусмотрен синхронный инверсный выход каналов ШИМ-модуля, аппаратно добавляются задержки для обеспечения мёртвого времени. Для создания приложений управления двигателями компания ST предлагает программную библиотеку, с помощью которой можно существенно уменьшить время разработки и быстрее вывести продукт в серию.
Единое питание 2,4...3,6 В, а также входы, позволяющие принимать сигналы до 5 В, упрощает использование этого микроконтроллера при модернизации старых систем, в которых имеется большое количество 5-В обвязки.

Как уже было отмечено, контроллеры STM32 имеют несколько источников тактирования:
– высокочастотный кварцевый генератор;
– высокочастотный внутренний RC-генератор;
– кварцевый генератор часов реального времени на 32768 Гц;
– генератор низкочастотный типа RC для тактирования сторожевого таймера и часов реального времени.

Таким образом, проектируемое устройство может работать практически без дополнительных внешних компонентов, используя внутренний RC-генератор.
Архитектура STM32 предусматривает очень гибкое управление линиями ввода-ввода. Битовые операции позволяют программно переключать порты с частотой до 18 МГц.
 

Заключение

Новые микроконтроллеры, как и предыдущие модели, продолжают поддерживать идеологию программно-аппаратной совместимости внутри семейства STM32. На текущий момент семейство представляют 75 микроконтроллеров, сгруппированных в линейки: Access Line STM32F101, USB Line STM32F102, Performance Line STM32F103 и Connectivity Line STM32F105/107. Это многообразие позволяет разработчику выбрать оптимальный вариант решения без лишних периферийных модулей или памяти, позволяя добиться наименьшей цены готового изделия.
Богатая периферия, большой объём памяти и цена, равная цене 8-битного контроллера, позволяют применять эти приборы в широком ряде задач индустриального и бытового применений