高性能高端Cortex-M4微控制器

為了進(jìn)一步鞏固公司在32位MCU市場(chǎng)的領(lǐng)先地位，意法半導(dǎo)體近期再次重磅推出了全新的STM32 F4系列高性能微控制器產(chǎn)品。作為STM32平臺(tái)的新產(chǎn)品，STM32 F4系列基于最新的ARM Cortex-M4內(nèi)核，在現(xiàn)有的STM32微控制器產(chǎn)品組合中新增了信號(hào)處理功能，并提高了運(yùn)行速度。

意法半導(dǎo)體現(xiàn)有的STM32產(chǎn)品適合各種應(yīng)用領(lǐng)域，包括醫(yī)療服務(wù)、銷(xiāo)售終端設(shè)備（POS）、建筑安全系統(tǒng)和工廠(chǎng)自動(dòng)化、家庭娛樂(lè)等。此外，意法半導(dǎo)體正在利用新的STM32 F4系列進(jìn)一步拓寬應(yīng)用范圍。STM32 F4的單周期DSP指令將會(huì)催生數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）市場(chǎng)，數(shù)字信號(hào)控制器適用于高端電機(jī)控制、醫(yī)療設(shè)備和安全系統(tǒng)等應(yīng)用，這些應(yīng)用在計(jì)算能力和DSP指令方面有很高的要求。新的STM32 F4系列的引腳和軟件完全兼容STM32 F2系列，如果STM32 F2系列的用戶(hù)想要更大SRAM容量、更高的性能和更快速的外設(shè)接口，則可輕松地從F2升級(jí)到F4系列。此外，目前采用微控制器和數(shù)字信號(hào)處理器雙片解決方案的客戶(hù)可以選擇STM32 F4，其在一個(gè)芯片中整合了傳統(tǒng)兩個(gè)芯片的特性。

除引腳和軟件兼容高性能的F2系列外，F(xiàn)4的主頻(168MHz)高于F2系列(120MHz)，并支持單周期DSP指令和浮點(diǎn)單元、更大的SRAM容量(192KB，F(xiàn)2是128KB)、512KB~1MB的嵌入式閃存以及影像、網(wǎng)絡(luò)接口和數(shù)據(jù)加密等更先進(jìn)的外設(shè)。意法半導(dǎo)體的90nm CMOS制造技術(shù)和芯片集成的ST實(shí)時(shí)自適應(yīng)“ART加速器”實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)先的零等待狀態(tài)下程序運(yùn)行性能(168MHz)和最佳的動(dòng)態(tài)功耗。

據(jù)悉，STM32 F4系列共有4款產(chǎn)品，分別為STM32F405、STM32F407、STM32F415和STM32F417。所有產(chǎn)品均已投入量產(chǎn)。

其中，STM32F405集成了定時(shí)器、3個(gè)ADC、2個(gè)DAC、串行接口、外存接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、CRC計(jì)算單元和模擬真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器在內(nèi)的整套先進(jìn)外設(shè)，并額外內(nèi)置一個(gè)USB OTG全速/高速接口。產(chǎn)品采用4種封裝（WLCSP64、LQFP64、LQFP100、LQFP144），內(nèi)置多達(dá)1MB閃存。

STM32F407在STM32F405產(chǎn)品基礎(chǔ)上增加了多個(gè)先進(jìn)外設(shè)：第2個(gè)USB OTG接口(僅全速)；1個(gè)支持MII和RMII的10/100M以太網(wǎng)接口，硬件支持IEEE1588 V2協(xié)議；1個(gè)8-14位并行相機(jī)接口，可以連接一個(gè)CMOS傳感器，傳輸速率最高支持67.2Mbyte/s。產(chǎn)品采用4種封裝（LQFP100、LQFP144、LQFP/BGA176），內(nèi)置512KB到1MB的閃存。

STM32F415和STM32F417在STM32F405和STM32F407基礎(chǔ)上增加一個(gè)硬件加密/哈希處理器。此處理器包含AES 128、192、256、Triple DES、HASH（MD5, SHA-1）算法硬件加速器，處理性能十分出色，例如，AES-256加密速度最高達(dá)到149.33Mbytes/s。

意法半導(dǎo)體還為客戶(hù)提供了廣泛的工具和軟件支持，其中既包括349美元的STM3240G-EVAL評(píng)估版，可以協(xié)助客戶(hù)評(píng)估產(chǎn)品的全部特性，也包括14.9美元的STM32 F4體驗(yàn)套件（STM32F4DISCOVERY）用于快捷的產(chǎn)品評(píng)估和樣機(jī)制作。此外，STM32和ARM軟件生態(tài)系統(tǒng)中還有眾多開(kāi)發(fā)環(huán)境可供客戶(hù)選擇。

意法半導(dǎo)體公司副總裁兼微控制器、存儲(chǔ)器和安全微控制器產(chǎn)品部總經(jīng)理Claude Dardanne表示：“STM32 F4系列引起市場(chǎng)關(guān)注有多方面的原因，其中最直接的原因?yàn)樵撓盗惺瞧裥阅茏罡叩腃ortex-M微控制器，且已上市。意法半導(dǎo)體量產(chǎn)的STM32微控制器平臺(tái)擁有250余種兼容產(chǎn)品、業(yè)界最好的應(yīng)用開(kāi)發(fā)生態(tài)系統(tǒng)、以及出色的功耗和整體功能。F4系列是STM32產(chǎn)品家族的頂級(jí)產(chǎn)品，目前，意法半導(dǎo)體的Cortex-M微控制器共有4個(gè)產(chǎn)品系列：STM32 F1系列、STM32 F2系列和STM32 L1系列，這三個(gè)系列均基于Cortex™-M3內(nèi)核；新的F4系列基于Cortex-M4內(nèi)核。”

ARM公司市場(chǎng)執(zhí)行副總裁 Lance Howarth表示：“意法半導(dǎo)體引入ARM Cortex-M4內(nèi)核到其強(qiáng)大的微控制器產(chǎn)品平臺(tái)，此決策證明，該內(nèi)核具有功耗低、設(shè)計(jì)先進(jìn)和集成數(shù)字信號(hào)控制器的特性?，F(xiàn)在意法半導(dǎo)體擁有業(yè)界最廣泛的基于ARM Cortex-M系列內(nèi)核的產(chǎn)品組合，Cortex-M系列是市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的微控制器架構(gòu)，STM32 F4系列微控制器無(wú)疑將促進(jìn)設(shè)備廠(chǎng)商在各種應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用基于ARM架構(gòu)的產(chǎn)品。”

F4系列技術(shù)優(yōu)勢(shì)

• 采用多達(dá)7重AHB總線(xiàn)矩陣和多通道DMA控制器，支持程序執(zhí)行和數(shù)據(jù)傳輸并行處理，數(shù)據(jù)傳輸速率極快；

• 內(nèi)置的單精度FPU提升控制算法的執(zhí)行速度，給目標(biāo)應(yīng)用增加更多功能，提高代碼執(zhí)行效率，縮短研發(fā)周期，減少了定點(diǎn)算法的縮放比和飽和負(fù)荷，且準(zhǔn)許使用元語(yǔ)言工具；

• 高集成度：最高1MB片上閃存，192KB SRAM，復(fù)位電路，內(nèi)部RC振蕩器、PLL鎖相環(huán)、低于1μA的實(shí)時(shí)時(shí)鐘（誤差低于1秒）；

• 在電池或者較低電壓供電的應(yīng)用中，且要求高性能處理和低功耗運(yùn)行，STM32 F4為此帶來(lái)了更多的靈活性，以達(dá)到高性能和低功耗的目的；包括在待機(jī)或電池備用模式下，4KB備份SRAM數(shù)據(jù)被保存；在Vbat模式下實(shí)時(shí)時(shí)鐘功耗小于1μA；內(nèi)置可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器，準(zhǔn)許用戶(hù)選擇高性能或低功耗工作模式；

• 出色的開(kāi)發(fā)工具和軟件生態(tài)系統(tǒng)：提供各種集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、元語(yǔ)言工具、DSP固件庫(kù)、低價(jià)入門(mén)工具、軟件庫(kù)和協(xié)議棧。

• 優(yōu)越的和具有創(chuàng)新性的外設(shè)：

- 互聯(lián)性：相機(jī)接口、加密/哈希硬件處理器、支持IEEE 1588 v2 10/100M以太網(wǎng)接口、2個(gè)USB OTG（其中1個(gè)支持高速模式）；

- 音頻：音頻專(zhuān)用鎖相環(huán)和2個(gè)全雙工I2S；

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

- 模擬外設(shè)：2個(gè)12位DAC；3個(gè)12位ADC，采樣速率達(dá)到2.4MSPS，在交替模式下達(dá)到7.2MSPS；

- 最多17個(gè)定時(shí)器：16位和32位定時(shí)器，最高頻率168MHz。

STM 32 F4功能框圖

STM32 F4系列現(xiàn)已投入量產(chǎn)。

STM32 F4系列共有4款產(chǎn)品：

STM32F405x：集成了定時(shí)器、3個(gè)ADC、2個(gè)DAC、串行接口、外存接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、CRC計(jì)算單元和模擬真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器在內(nèi)的整套先進(jìn)外

設(shè)，STM32F405額外內(nèi)置一個(gè)USB OTG全速/高速接口。這些產(chǎn)品采用4種封裝（WLCSP64、LQFP64、LQFP100、LQFP144），內(nèi)置多達(dá)1 MB閃存。

STM32F407在STM32F405產(chǎn)品基礎(chǔ)上增加了多個(gè)先進(jìn)外設(shè)：第2個(gè)USB OTG接口(僅全速)；1個(gè)支持MII和RMII的10/100M以太網(wǎng)接口，硬件支持IEEE1588 V2協(xié)議；1個(gè)8-14位并行相機(jī)接口，可以連接一個(gè)CMOS傳感器，傳輸速率最高支持67.2 Mbyte/s。這些產(chǎn)品采用4種封裝（LQFP100、LQFP144、LQFP/BGA176），內(nèi)置512 KB-1 MB閃存。

STM32F415和STM32F417在STM32F405和STM32F407基礎(chǔ)增加一個(gè)硬件加密/哈希處理器。此處理器包含AES 128、192, 256、Triple DES、HASH （MD5, SHA-1）算法硬件加速器，處理性能十分出色，例如，AES-256加密速度最高達(dá)到149.33Mbytes/s。