Nuovi STM32G4 per migliorare le prestazioni, l’efficienza e la sicurezza delle applicazioni di alimentazione digitale

I più recenti prodotti elettronici intelligenti aggiungono ulteriori funzioni sensor-driven e adottano tecnologie di risparmio energetico ad alta efficienza come il carburo di silicio o il nitruro di gallio. Per gestire questi prodotti, STMicroelectronics ha messo a disposizione la sua prossima generazione di microcontrollori.

I nuovi microcontrollori STM32G4, mirati alle applicazioni avanzate di alimentazione digitale nei dispositivi consumer e industriali, introducono due nuovi acceleratori matematici hardware per potenziare l’elaborazione delle applicazioni utilizzando le funzioni Cordic e Filtering, oltre ad una intera gamma di funzioni per supportare un aumento delle prestazioni e dell’efficienza energetica. Dedicato ai calcoli di accelerazione nei controlli motore a risparmio energetico, nei sistemi di condizionamento, nei controlli digitali di potenza, gli acceleratori calcolano i risultati in modo più rapido ed efficiente rispetto al processore principale. Il minor carico di lavoro consente al processore principale di ricevere più dati dai sensori e controllare le funzioni utente aggiuntive.

Altre nuove funzionalità includono timer di conversione dell’alimentazione ad alta risoluzione con varie funzioni integrate che facilitano il lavoro degli sviluppatori. Sono inoltre disponibili periferiche analogiche e convertitori con prestazioni più elevate, connessioni ultrarapide per una risposta veloce agli eventi esterni e supporto per l’ultima interfaccia USB-C con Power Delivery che consente una ricarica rapida e che alimenta comodamente dispositivi fino a 100W.

“I prodotti di consumo e industriali all’avanguardia possono ora offrire di più con meno, sfruttando le innovazioni che abbiamo ingegnerizzato nella serie STM32G4“, ha affermato Ricardo De Sa Earp, General Manager della divisione Microcontroller di STMicroelectronics. “Basandosi sul concetto della serie STM32F3, che integra periferiche e interfacce avanzate con il core Arm standard del settore, i nostri più recenti microcontrollori estendono ora la portata delle applicazioni e aiutano a semplificare il design, contribuendo, allo stesso tempo, alla riduzione del consumo energetico e all’aumento delle prestazioni.”

Con un calcolo più rapido, una maggiore precisione e una maggiore integrazione delle funzionalità, gli MCU STM32G4 supportano funzionalità aggiuntive e aumentano l’efficienza energetica in un’ampia gamma di prodotti in applicazioni smart-living, smart-factory e smart-energy. Rientrano tra questi, e-bike, alimentatori digitali, controlli avanzati motore, illuminazione, prodotti per l’automazione degli edifici e molti altri.

Per quanto riguarda la sicurezza, è disponibile un’area di memoria sicura e scalabile per l’archiviazione segreta e l’aggiornamento del firmware in tempo reale, la prevenzione dell’accesso al debug, la crittografia AES-256, l’ID univoco del dispositivo e il true random -number generator (TRNG) per consentire agli sviluppatori di gestire le ultime sfide di sicurezza informatica.

Più di 100 dei 152 dispositivi che ST ha pianificato per questa serie sono già disponibili, dai dispositivi Access Line con package a 32 pin agli MCU Performance Line e High-Resolution Line ad alta risoluzione con fino a 107 pin di input / output. I prezzi partono da USD 1,68 (per 10.000 unità) per STM32G431K6U6 con memoria Flash da 32 Kbyte nel package QFN32 a 32 pin.

Ulteriori informazioni tecniche:

Architettura MCU

La serie STM32G4 si basa su innovazioni esistenti create da ST per migliorare prestazioni ed efficienza, come ART Accelerator e CCM-SRAM Booster di routine. Questi, rispettivamente, migliorano le prestazioni della cache dinamica e statica per prestazioni complessive dell’applicazione in tempo reale superiori e con un budget energetico più efficiente.

I nuovi acceleratori matematici della ST sono tornati ancora una volta, introducendo un acceleratore Filter-Math (FMAC) e un motore CORDIC dedicato. Queste nuove periferiche forniscono risultati più rapidi per la trigonometria rotazionale e vettoriale utilizzata nel controllo del motore, nonché funzioni logaritmiche, iperboliche ed esponenziali generali, filtro IIR / FIR per condizionamento del segnale o controller 3p / 3z in alimentatori digitali e funzioni vettoriali, convoluzione e correlazione. La serie STM32G4 è basata su un’implementazione ad alta velocità – 170 MHz – del core Cortex-M4, con unità a virgola mobile e estensioni DSP, con benchmarking a 213DMIPS e 550 CoreMark.

Ci sono inoltre innovazioni per il risparmio energetico, dalle funzioni architetturali e di processo avanzate alla gestione delle periferiche di sleep/wakeup. Altre importanti novità includono:

• Un timer ad alta risoluzione con 12 canali indipendenti con risoluzione di 184ps ciascuno, autocompensato in funzione della temperatura e della deriva di tensione
• Fino a 25 periferiche analogiche avanzate:
  – Fino a cinque convertitori analogico / digitale (ADC) da 4Msample / s a ​​12 bit con sovracampionamento hardware in grado di raggiungere una risoluzione di 16 bit
  – Fino a sei op-amp veloci e con elevato rapporto guadagno/ larghezza di banda
  – Fino a sette convertitori digitale-analogico 12-bit (DAC) 15Msample / s
  – Fino a sette comparatori con ritardo di propagazione 16.7ns
• Connettività industriale CAN-FD, che offre fino a otto volte il bit rate del payload del CAN standard
• Meno di 165μA / MHz in modalità Run per una maggiore durata della batteria
• RAM on-chip più grande, fino a 128Kbyte con bit di parità
• Fino a 512Kbyte di memoria Flash con correzione del codice di errore (ECC)
• Aumento della flessibilità DMA e dell’interrupt esterno
• Ottimizzazione digitale o analogica tramite le varianti di Access Line, Performance Line e MCU ad alta risoluzione

La nuova serie STM32G4 completa  la serie STM32F3 esistente con prestazioni tre volte superiori, nuovi dispositivi con  temperatura ambiente fino a 125 °C, memorie dual-bank per l’aggiornamento del firmware in tempo reale e nuove opzioni di package tra cui LQFP80 e LQFP128. Robusta contro i disturbi, la famiglia STM32G4 è particolarmente immune contro i Fast Transient Bursts (FTB), raggiungendo il livello più alto – 5, che significa, praticamente, più di 4kV sull’apparecchiatura (IEC 61000-4-4).

Estensione dell’ecosistema

Per fornire assistenza allo sviluppo, ST ha già esteso il proprio ecosistema con le board Nucleo (NUCLEO-G474RE e NUCLEO-G431RB) e con le evaluation boards (STM32G474E-EVAL e STM32G484E-EVAL con crypto) per STM32G4 MCUs e per il STM32CubeG4 software pack. Ci sono anche pack dedicati Motor Control Nucleo (P-NUCLEO-IHM03) e software development kit (X-CUBE-MCSDK v5.4), nonché l’online motor-control tool, ST-MC-SUITE, che aiuta gli utenti a trovare e organizzare le risorse di cui hanno bisogno per i loro progetti.