Array
(
    [10474] => Array
        (
            [13] => Array
                (
                    [0] => stdClass Object
                        (
                            [title] => Mikrokontrolery
                            [parent_id] => 13
                            [tags_id] => 15
                            [content_id] => 10474
                            [alias] => mikrokontrolery
                            [link] => /tagi/15-mikrokontrolery
                        )

                )

        )

)

STM32F446: kolejny krok w kierunku optymalizacji

STM32F446: kolejny krok w kierunku optymalizacji
Pobierz PDF Download icon

Miesiąc temu przedstawiliśmy nowe mikrokontrolery z rodziny STM32, przeznaczone do stosowania w aplikacjach graficznych (F469/F479), teraz przedstawiamy kolejną nowość - mikrokontroler STM32F446 - którego wyposażenie zoptymalizowano pod kątem wyposażenia w interfejsy komunikacyjne, ze szczególnym uwzględnieniem niszowych aplikacji.

Aktualna oferta mikrokontrolerów STM32 obejmuje praktycznie wszystkie standardowe obszary aplikacyjne, co pozwala producentowi na opracowywanie modeli mikrokontrolerów zoptymalizowanych pod względem wydajności i wyposażenia pod kątem potrzeb aplikacji nieco bardziej specyficznych.

Rysunek 1. Schemat blokowy mikrokontrolera STM32F446

Rysunek 2. Schemat blokowy interfejsu HDMI-CEC

Przykładem takiego układu jest STM32F446 (jego schemat blokowy pokazano na rysunku 1), który poza klasycznym wyposażeniem komunikacyjnym, zostal przez producenta doposażony w trzy dodatkowe, nieco mniej popularne, interfejsy szeregowe:

  • HDMI-CEC (Consumer Electronic Control) v 1.4 - jest to 1-przewodowy interfejs szeregowy (rysunek 2), służący do przewodowej, lokalnej komunikacji urządzeń AV. Na przykład dzięki interfejsowi HDMI-CEC połączone ze sobą urządzenia mogą być sterowane za pomocą jednego pilota bez konieczności ich konfigurowania. Za pośrednictwem złącza HDMI można sterować maksymalnie 10 podłączonymi urządzeniami, w tym wyświetlaczem. Wiele firm nadaje własne, firmowe nazwy temu interfejsowi, na przykład Philips określa go mianem EasyLink, firma Samsung - Anynet+, Toshiba - CE Link, Panasonic - EZSync, Sony - Bravia Theater Sync itd.
  • Dwukanałowy interfejs QSPI (QuadSPI - rysunek 3), który jest zaawansowaną wersją interfejsu SPI, charakteryzująca się możliwością szeregowo-równoległego transferu danych za pomocą 1-/2- lub 4-bitowej magistrali danych, synchronizowanej za pomocą sygnału zegarowego. Za pomocą tego interfejsu mikrokontroler może obsługiwać m.in. pamięci NOR-Flash o pojemności do 256 MB z prędkością 90 MB/s w trybie SDR (taktowanie jednym zboczem) lub 120 MB/s w trybie DDR (taktowanie dwoma zboczami). Wbudowany w prezentowane mikrokontrolery interfejs QSPI umożliwia także jednoczesną obsługę dwóch pamięci Flash - jego konfigurację w tym trybie pracy pokazano na rysunku 4.
  • 4-kanałowy interfejs SPDIF (IEC-60958, IEC-61937) zintegrowany z dekoderem odbieranych danych, automatyczną detekcją prędkości transmisji (częstotliwości próbkowania sygnału audio) i możliwością obsługi sygnałów Dolby lub DTS w konfiguracji do 5.1 włącznie. Schemat blokowy tego interfejsu pokazano na rysunku 5.

Obudowy głównie "dla ludu"

Podobnie jak w przypadku większości starszych mikrokontrolerów STM32, także F446 są oferowane w łatwych w montażu obudowach. Nie oznacza to jednak, że producent całkowicie zrezygnował z "gęstych" wersji obudów - dostępne są dwa warianty BGA o rastrze wyprowadzeń 0,5 lub 0,8 mm.

Na poniższym rysunku zestawiono dostępne modele mikrokontrolerów oraz informacje o pojemnościach ich pamięci Flash i dostępnych wersjach obudów.

Tabela 1. Zestawienie podstawowych cech i wyposażenia mikrokontrolerów STM32F446

Modyfikacji w mikrokontrolerach STM32F446 uległy także niektóre cechy interfejsów i bloków peryferyjnych znanych z wcześniejszych rozwiązań:

  • W interfejsach USB wydzielono linię zasilającą, która ułatwia budowanie energooszczędnych interfejsów z zewnętrznym interfejsem PHY, zaimplementowano ponadto obsługę mechanizmu Link Power Mode (implementującego stan pośredni pomiędzy stanem aktywności i uśpienia urządzenia dołączonego do interfejsu).
  • 2 kanały interfejsu I²S przystosowano do pracy dupleksowej.
  • Jeden kanał interfejsu I²C (FMPI²C) obsługuje - poza standardowymi - także tryb pracy FastMode Plus (częstotliwość taktowania do 1 MHz) oraz SMbus (rev. 2.0). W nowej implementacji usunięto także niedoskonałości znan z wcześniejszych wersji tego interfejsu.

Mikrokontrolery STM32F446 wyposażono w rdzeń Cortex-M4F taktowany sygnałem zegarowym o maksymalnej częstotliwości do 180 MHz (osiąga wtedy wydajność 225 DMIPS/608 Coremark). Dostęp do pamięci Flash jest w tych mikrokontrolerach buforowany przez sprzętowy akcelerator ART, znany z wcześniejszych modeli mikrokontrolerów STM32.

Rysunek 3. Schemat blokowy interfejsu QSPI

Rysunek 4. Interfejs QSPI w mikrokontrolerach STM32F446 może obsługiwać dwie pamięci Flash jednocześnie

Warto także wspomnieć o pozostałych elementach wyposażenia prezentowanych układów, które doskonale ilustrują możliwości współczesnych mikrokontrolerów: wszystkie wersje F446 wyposażono w sprzętowe interfejsy kamer CCD (DCMI), wielokanałowe, szybkie przetworniki A/C i C/A o rozdzielczości 12 bitów, standardowym elementem wyposażenie jest także podsystem audio obsługujący protokoły I²S, LSB-/MSB-justified, PCM/DSP, TDM oraz AC’97.

Rysunek 5. Schemat blokowy interfejsu SPDIF

Rysunek 6. Pozycjonowanie mikrokontrolerów STM32F446 przez producenta

Wspominanie o konfigurowalnych timerach, UART-ach, interfejsach CAN i SDIO oraz konfigurowalnych mechanizmach wspomagania oszczędzania energii - ze względu na ich obecność w większości dostępnych na rynku mikrokontrolerów STM32 - trąci banałem (choć możliwości tych elementów peryferyjnych są trudne do przecenienia).

Na tym kończę prezentację nowych mikrokontrolerów z oferty STMicroelectronics, za miesiąc kolejne!

Andrzej Gawryluk

Artykuł ukazał się w
Czerwiec 2015
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik styczeń 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio luty 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje styczeń 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna styczeń 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich styczeń 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów