STM32 F4, i più potenti microcontrollori al mondo basati sul processore Cortex

STMicroelectronics ha annunciato oggi l’introduzione della sua nuova serie di microcontrollori STM32 F4. Questa estensione della piattaforma STM32® è basata sulla più recente unità centrale (core) ARM® Cortex™-M4, che offre funzioni per l’elaborazione del segnale e una maggiore rapidità di calcolo in aggiunta alle caratteristiche avanzate della gamma di microcontrollori STM32. La nuova serie ora disponibile consolida la leadership della ST che rivendica il primato della famiglia di microcontrollori più potente sul mercato, basata sul processore Cortex-M.

L’STM32 è la serie di microcontrollori a 32 bit basati sul processore ARM Cortex-M che ha ottenuto il maggior successo nell’industria: infatti, circa la metà di tutti dispositivi venduti di questo tipo fa parte della famiglia STM32. ST si rivolge già a una vastissima gamma di applicazioni con l’attuale serie STM32 tra cui, per esempio, contatori intelligenti, apparecchiature mediche, POS (sistemi per il punto di vendita), sistemi per la sicurezza e automazione negli edifici, apparecchiature audio domestiche e altro ancora. La nuova serie STM32 F4 amplia ulteriormente il mercato delle applicazioni di riferimento. Le istruzioni DSP (Digital, Signal, Processing) in un solo ciclo tipiche dei dispositivi STM32 F4 aprono le porte del mercato dei controllori di segnale digitale (DSC, Digital Signal Controller) che richiede una elevata potenza di calcolo e istruzioni DSP, per applicazioni molto sofisticate come i più avanzati sistemi per il controllo dei motori, le apparecchiature mediche e la sicurezza. La serie F4 garantisce la stessa disposizione dei piedini e la piena compatibilità firmware con i dispositivi STM32 F2 ma ha maggiore memoria SRAM, garantisce prestazioni più elevate e una solida gamma di periferiche. In questo modo, permetterà ai clienti che utilizzano già nei loro progetti i microcontrollori STM32 F2 di potenziare le funzioni del sistema finale passando alla serie F4 se servono più memoria, prestazioni migliori o maggiori funzionalità. Inoltre, i clienti che attualmente sfruttano un’architettura basata su due chip, MCU e DSP, possono integrare entrambe le unità in unico controllore di segnale digitale ad alte prestazioni.

Claude Dardanne, Executive Vice President di ST  ha commentato “La serie STM32 F4 è molto interessante non solo perché  si tratta della famiglia di microcontrollori basati sul processore Cortex-M con le prestazioni migliori oggi disponibile sul mercato. Con più di 250 dispositivi compatibili tra loro già in produzione, con il miglior ecosistema per lo sviluppo disponibile attualmente, con eccellenti caratteristiche di risparmio energetico e ottime funzionalità complessive, la famiglia F4 è la ciliegina sulla già ricca gamma di microcontrollori STM32 basati sul processore Cortex-M. Oggi ne esistono quattro diverse versioni: STM32 F1, STM32 F2 e STM32 L1, tutti basati sul processore Cortex™-M3, e la nuova serie F4, basata sul processore Cortex-M4.”

Lance Howarth, EVP, Marketing di ARM, ha affermato: “La decisione della ST di includere il processore ARM Cortex-M4 nella propria ampia gamma di MCU è una conferma della validità delle sue caratteristiche: consumi ridotti, architettura avanzata e DSP ad alte prestazioni. ST in questo modo offre una delle gamme più ampie di prodotti basati sui processori ARM Cortex-M. La Cortex-M è l’architettura per MCU che sta crescendo più rapidamente nel mercato. I microcontrollori STM32 F4 accelereranno certamente la scelta dell’architettura ARM per realizzare molte applicazioni diverse.”

Oltre a garantire la medesima disposizione dei piedini e la compatibilità firmware con la serie F2 ad elevate prestazioni, la serie F4 funziona a frequenze più elevate (168 MHz invece di 120 MHz), supporta istruzioni DSP in un solo ciclo e un’unità in virgola mobile (FPU, Floating Point Unit), una memoria SRAM di maggiori dimensioni (192 Kbyte vs. 128 Kbyte), una memoria Flash interna da 512 Kbyte fino a 1 Mbyte, oltre a periferiche sofisticate per la gestione ed elaborazione delle immagini, connettività e crittografia. La tecnologia di processo CMOS da 90 nm della ST e l’acceleratore integrato ST Adaptive Real Time “ART Accelerator” garantiscono prestazioni all’avanguardia, con esecuzione del programma senza alcuno stato di attesa (zero-wait-state) fino a 168 MHz, e un consumo dinamico che si pone al top del settore.

Tra i vantaggi caratteristici della serie F4 vi sono:

• Trasferimenti di dati ultra-veloci, con una matrice di bus a 7 livelli multi-AHB (Advanced High-performance Bus) e controllori multi-DMA (Direct Memory Access), che permettono trasferimenti di dati ed esecuzione concorrente;
• La FPU integrata a singola precisione rende più efficiente l’esecuzione degli algoritmi di controllo, permette di aggiungere nuove caratteristiche alle applicazioni e migliora l’efficienza del programma, riducendo il time-to-market, eliminando lo scaling e la saturazione, oltre a permettere l’utilizzo di strumenti basati su meta-linguaggi;
• Un elevato livello di integrazione, con una memoria Flash interna che può raggiungere 1 Mbyte, 192 Kbyte di SRAM, circuiteria di reset, RC e PLL integrati, orologio in tempo reale (RTC, Real Time Clock) con consumo inferiore a 1 μA e precisione migliore di 1 secondo;
• Maggiore flessibilità per ridurre i consumi nelle applicazioni che richiedono sia una potenza di calcolo elevata che consumi ridotti se alimentate a bassa tensione o da batterie ricaricabili. Tra le caratteristiche che rispondono a quest’esigenza, vi sono 4 Kbyte di SRAM di backup per memorizzare i dati in standby o quando il sistema funziona a batteria, un RTC con un consumo tipico inferiore a 1 μA in modalità Vbat, e un regolatore interno di tensione che può ridurre il consumo, permettendo di scegliere tra funzionamento ad alte prestazioni o a basso consumo;
• Un ecosistema di strumenti e di software eccezionale con un’ampia offerta di ambienti di sviluppo integrati (Integrated Development Environments), strumenti basati su Metalinguaggi, una libreria DSP, starter kit a basso costo, librerie firmware e stack;
• Periferiche eccezionali e innovative:
– Connettività: interfaccia per videocamera, processore hardware Crypto/Hash, Ethernet MAC10/100 con supporto per IEEE 1588 v2, 2 USB OTG (una delle quali con supporto per High Speed);
– Audio: audio PLL dedicato e 2 I2S full duplex;
– Fino a 15 interfacce per la comunicazione (tra cui 6 USART in grado di funzionare fino a 10,5 Mbit/s, 3 SPI fino a 42Mbit/s, 3 I2C, 2 CAN, SDIO);
– Analogico: due DAC a 12 bit, tre ADC a 12 bit fino a 2,4 MSPS o 7,2 MSPS in modalità interlacciata;
– Fino a 17 temporizzatori: 16 bit e 32 bit fino a 168 MHz.

La serie STM32 F4 è disponibile in 4 varianti:
STM32F405x: oltre a una serie completa di periferiche avanzate tra cui temporizzatori, 3 ADC, DAC, interfacce seriale, interfaccia per memoria esterna, RTC, unità per il calcolo del CRC e unità analogica per la generazione di numeri veramente casuali (true Random Number Generator), i prodotti STM32F405 hanno un’interfaccia USB On-The-Go (OTG) full-speed/high-speed. Sono disponibili in quattro package (WLCSP64, LQFP64, LQFP100, LQFP144) con 1 Mbyte di Flash.
I prodotti STM32F407 offrono parecchie periferiche avanzate in aggiunta ai dispositivi STM32F405: una seconda interfaccia USB OTG (solamente full-speed); un Ethernet MAC 10/100 integrato in grado di supportare sia MII che RMII, con supporto hardware IEEE1588 Precise Time Protocol v2 e un’interfaccia parallela per videocamera da 8 a 14 bit che permette di collegare un sensore CMOS per videocamera, alla frequenza massima di 67,2 Mbyte/s. I dispositivi sono disponibili in quattro package (LQFP100, LQFP144, LQFP/BGA176), con una memoria Flash da 512 Kbyte a 1 Mbyte.
I componenti STM32F415 e STM32F417 hanno un processore crypto/hash in più rispetto all’STM32F405 e all’STM32F407. Questo processore crypto/hash comprende l’accelerazione hardware per AES 128, 192, 256, Triple DES, HASH (MD5, SHA-1). Come esempio delle prestazioni che il processore crypto/hash è in grado di raggiungere, si cita il fatto che una codifica AES-256 può raggiungere la velocità di 149,33 Mbyte/s.
Tutte le diverse opzioni sono già prodotte in grandi volumi con prezzi unitari che partono da $5,20 per l’STM32F407VET6 con 512 Kbyte di Flash e 192 Kbyte di RAM in package LQFP100, per ordini di più di 10.000 pezzi.
http://www.st.com/