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

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik lipiec 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec - sierpień 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje lipiec 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna lipiec 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich sierpień 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów