STM32 Familie

STMicroelectronics und die 32-Bit STM32 Mikrocontroller-Familie

 

STMicroelectronics ist eines der weltgrößten Unternehmen für Halbleiter und zählt zu den führenden Anbietern von Mikrocontrollern für eingebettete Anwendungsentwicklung. Die branchenführende STM32 Familie an 32‑Bit Flash Mikrocontrollern des Unternehmens basiert auf ARM Cortex™-M Prozessorkernen – darunter Cortex-M0, Cortex-M0+, Cortex-M3 und Cortex-M4 – und bringt hohe Leistung sowie Echtzeit- und Digital Signal Processing (DSP) mit energiesparendem Betrieb bei geringer Spannung und einem umfassenden Angebot an On-Chip Peripherie-Geräten in Einklang.

 

Begleitet von einer großen Auswahl an Starter-Kits, Entwicklungsboards, Tools und Software, stellt die STM32 Familie ein umfassendes Portfolio mit mehr als 400 MCUs dar. Dabei reicht das Angebot von Einsteigerlösungen und Geräten mit ultrageringer Leistungsaufnahme und 26 DMIPS bei 32MHz über weit verbreitete Mainstream-MCUs mit 61 DMIPs bei 72MHz bis hin zu Hochleistungsgeräten mit DSP und Floating Point Funktion und 225DMIPS bei 180MHz.

 

 

Das STM32 Portfolio aus 32-Bit Mikrocontrollern basiert auf Prozessorkernen der ARM Cortex-M Reihe

 

Zu den wichtigsten Cortex-M-basierten Produkten innerhalb der STM32 Familie zählen mitunter folgende:

 

Die STM32 F0 Reihe mit Cortex-M0 basierten MCUs für Einsteiger eignet sich hervorragend für kostensensible Anwendungen und bietet Echtzeit-Performance, energiesparenden Betrieb, ausgereifte Architektur und Peripherie-Geräte mit der STM32 Plattform in Einem.

 

Die STM32 F1 Reihe an Mainstream Cortex-M3 basierten MCUs deckt die Anforderungen einer Vielzahl verschiedenster Anwendungen im industriellen, medizinischen und verbraucherbezogenen Bereich ab. Hohe Performance mit erstklassigen Peripherie-Geräten und energiesparendem Betrieb bei niedriger Spannung wird mit einem hohen Maß an Integration zu vernünftigen Preisen, einer simplen Architektur und mühelos zu bedienenden Tools kombiniert. Pin-to-Pin, Peripherie- und Software-kompatibel: Dieses Portfolio umfasst fünf Produktreihen, darunter die STM32F100 Value Line mit 24MHz CPU, die sich hervorragend für Anwendungen im Bereich Motorsteuerung eignet.

 

Die STM32 F2 Reihe aus High-Performance Cortex-M3 basierten MCUs verwendet STs 90nm Non-volatile Memory (NVM) Prozesstechnologie mit Adaptive Real-Time (ART) Speicherbeschleuniger und Multi-Layer Bus-Matrix für ein unschlagbares Preis-Leistung-Verhältnis. Die Reihe ist hochgradig integriert und vereint bis zu 1 Mbyte Flash Memory mit bis zu 128 Kbytes SRAM und Ethernet MAC, USB 2.0 HS OTG, Kameraschnittstelle, Hardware-Verschlüsselung und externer Speicherschnittstelle. Die Beschleunigungstechnologie ermöglicht den MCUs eine Leistung von bis zu 150 DMIPS bei 120MHz - dies entspricht einer sofortigen Ausführung sämtlicher Befehle, während der dynamische Stromverbrauch bei gerade einmal 175µA/MHz liegt.

 

Die STM32 F3 Reihe an Mixed-Signal Cortex-M4 basierten MCUs kombiniert ein 32-Bit Cortex-M4 bei 72MHz mit DSP und eine Floating-Point Unit (FPU), was zusammen mit einer hohen Anzahl integrierter analoger Peripherie-Geräte eine vereinfachte und kostensparende Anwendungsentwicklung ergibt.

Die Reihe umfasst Geräte mit Speicherkapazitäten von 32 bis zu 256 Kbytes Flash und enthält Produktlinien wie die STM32F302 MCU für allgemeine Anwendungen, die STM32F303 für Anwendungen im Bereich Motorsteuerung, sowie die STM32F373, die ein 16-Bit Sigma-Delta ADC für hochpräzise Messanwendungen wie biometrische Sensoren oder intelligente Messeinrichtungen integriert.

 

Die STM32 F4 Reihe an Cortex-M4 basierten MCUs gilt als die leistungsstärkste STM32 Reihe. Mit den Echtzeit-Steuerfunktionen einer MCU und der Signalverarbeitungsleistung einer DSP hebt diese Reihe STs NVM Technologie und ART Beschleuniger auf das höchste Level für Cortex-M-basierte Mikrocontroller mit bis zu 225 DMIPS von einem Flash Memory mit bis zu 180 MHz. Die Reihe implementiert darüber hinaus eine dynamische Leitungsskalierung und umfasst fünf kompatible Produktlinien.

 

Hierzu zählen der STM32F401, die preiswerteste Reihe mit 105 DMIPS CPU bei 84MHz; der STM32F407 mit 210 DMIPS CPU bei 168MHz und bis zu 1 Mbyte Flash plus Ethernet MAC und Kamera-Schnittstelle; sowie der STM32F429mit 225 DMIPS CPU bei 180MHz und bis zu 2 Mbytes Dual-Bank Flash plus LCD-TFT Controller.

 

Die STM32 L1 Reihe an energiesparenden Cortex-M3 basierten MCUs verwendet die eigens entwickelte Ultra-Low Leakage Prozesstechnologie mit autonomer dynamischer Spannungsskalierung und fünf Low-Power-Modes für einen Energieverbrauch von gerade einmal 9μA und einen dynamischen Betriebszyklus mit nicht mehr als 177μA/MHz. Ebenso bietet diese Reihe ein breit angelegtes Portfolio an Funktionen, darunter Hardware-Verschlüsselung, sowie ein umfassendes Angebot an Speichergrößen, Package-Pin-Zahlen und Peripherie-Geräten wie USB, LCD-Schnittstellen, Komparatoren, ADC und DAC. Das Portfolio deckt alles von 32 bis 512 Kbytes Flash Memory (mit bis zu 80 Kybtes SDRAM und 16 Kbytes eingebettetem EEPROM) sowie von 48 bis 144 Pins ab. Die Reihe umfasst vier Produkteinheiten, darunter zum Beispiel das Einsteigerprodukt STM32L100 value line.

 

Die STM32W Reihe an kabellosen MCUs kombiniert den ARM Cortex-M3 Prozessor mit einem 2,4GHz IEEE 802.15.4 Radio in einer energiesparenden Anordnung und zielt vor allen Dingen auf den Wireless-Sensornetzwerk Markt ab. Diese Reihe bietet die beste Code-Dichte ihrer Klasse und gilt als offene Plattform mit zusätzlichen Ressourcen für die Integration diverser Anwendungen, darunter konfigurierbare E/A, ADC, Timer, SPI und UART Schnittstellen. Ebenso enthalten sind die RF4CE und IEEE 802.15.4 MAC Software-Bibliotheken. Diese Reihe umfasst Geräte mit 64 bis 256 Kbytes auf On-Chip Flash Memory und bis zu 16 Kbytes SRAM.

 

Entwicklungskits und Boards

Ein umfassendes Angebot an Starter- und Entwicklungskits, Boards und Tools ist ab sofort für STM32-basierte Anwendungsentwicklung erhältlich, darunter auch die brandneuen Nucleo Entwicklungsboards.

 

Zu den grundlegenden Einsteigerprodukten und Evaluationskits für die STM32 Plattform zählen das Raisonance STM32 Cortex Starter Kit, Raisonance STM32 Primer, STM32-Performance Evaluationsstick, STM32-comStick (STM32F107VC Mikrocontroller) und das Starter Kit (IAR™) für STM32 Cortex. Entwicklungskits für individuelle STM32 Projekte kommen in Form von STs Discovery Kits, bei denen Kits für die Reihen STM32F0, STM32F1, STM32F3 und STM32F4 enthalten sind.

 

Das STM32F3 Discovery Kit

 

Ebenso erhältlich sind Discovery Kits der Reihen STM32F429I STM32F4 und die STM32F401C STM32F4 für Anwendungsentwicklung mit hoher Leistung auf der Basis von Cortex-M4 STM32 MCUs, sowie ein Duo aus Evaluationsboards für STM32F3-basierte Entwicklung: das STM32F3 Evaluationsboard (STM32F373 MCU) zur Datenerfassung und das STM32F3 Evaluationsboard (STM32F303 MCU).

 

Die neueste Ergänzung der STM32 Entwicklungsumgebung sind die STM32 Nucleo Entwicklungsboards. Diese neuartigen Boards bieten zwei wesentliche Vorteile, die unter Entwicklern für Aufmerksamkeit sorgen werden: mbed Kompatibilität, mit der Entwickler diese mbed Open-Source Software-Plattform, das Online C/C++ SDK (Software Development Kit) und die Infrastruktur zur Zusammenarbeit unter mbed.org verwenden können; sowie Arduino Konnektivität über entsprechende Steckplätze für Shields aus der umfassenden Arduino Umgebung. Die STM32 Nucleo Boards kommen mit einem integrierten ST-Link Debugger/Programmierer und können mit einer Vielzahl verschiedenster Software-Entwicklungsumgebungen eingesetzt werden, darunter IAR EWARM, Keil MDK, mbed und GCC-basierte IDEs (Atollic TrueStudio). Spezialisierte Nucleo Entwicklungsboards sind jeweils für die Reihen STM32 F0, STM32 F1, STM32 F4 und STM32 L1 erhältlich.

 

Software-Tools

Die STM32 Familie wird von einer Vielzahl an Software-Tools unterstützt, darunter traditionelle IDEs (Integrated Development Environments) mit C/C++ Kompilierern und Debuggern von führenden Drittanbietern mit kostenfreien Versionen für bis zu 64KB Code. Ebenso erhältlich sind ST Tools für MCU Konfiguration, Initialisierung und Verhaltensbeobachtung während der Betriebszeit. Insbesondere dreht sich dabei alles um das kostenfrei erhältliche STM32Cube™ zur Senkung von Entwicklungszeit und -kosten bei STM32-basierter Anwendungsentwicklung. STM32Cube beinhaltet das grafische Software-Konfigurationstool STM32CubeMX, mit dessen Hilfe C Initialisierungscodes mit grafischen Assistenten erstellt werden können, und das zudem eine umfassende Software-Plattform einbettet – erhältlich jeweils für eine Reihe, zum Beispiel in Form von STM32CubeF4 für die STM32F4 Reihe. Mit dem STM32Cube HAL beinhaltet diese Plattform eine eingebettete Software-Abstraktionsschicht für maximale Portabilität über das gesamte STM32 Portfolio hinweg, sowie ein konsistentes Set aus Middleware-Komponenten wie RTOS, USB, TCP/IP und Grafikelemente.