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意法半导体发布STM32G4微控制器,提高下一代数字电源应用的性能、能效和安全性

关键词:STM32G4微控制器 数字电源应用 楼宇自动化

时间:2019-05-30 09:53:19      来源:意法半导体

• 新数学加速器提高运算速度,节省电能
• 先进模拟外设允许设备集成更多的传感器和用户功能
• 更强的保护功能,提升数据安全性

新一代智能电子产品呈现出一些新的应用趋势:例如增加更多的传感器驱动功能,采用碳化硅、氮化镓等能效更高的功率技术来节省电能等。针对这些趋势,横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST;纽约证券交易所代码:STM)推出了下一代微控制器。

针对先进的数字电源应用以及消费电子和工业设备,STM32G4*新系列微控制器引入两个新的硬件数学加速器来提高应用的处理速度,利用Cordic算法和滤波函数等各种技术来提升性能和能效。数学加速器专门用于加快计算速度,例如,家电或空调的节能电机控制算法中的三角方法计算,以及信号调谐或数字电源控制算法中的滤波算法,运算速度比通用主处理器更快,效率更高。此外,这种减负方法还可以让内核释放更多的资源,用于接收更多的传感数据和控制其它用户功能。

STM32G4还有其它新功能,例如,高分辨率电源转换定时器内置各种功能,能够释放CPU资源并简化开发过程;模拟外设和转换器的性能显著提升;高速连接技术使外部事件响应速度更快;支持最新的Power DeliveryUSB-C接口,最大输出功率100W,能够为设备快速或方便地充电。

意法半导体微控制器事业部总经理Ricardo De-Sa-Earp表示:“利用STM32G4系列的创新技术,尖端消费电子和工业设备可以用更少的资源,办更多的事情。集成丰富的增强型外设接口和行业标准Arm®内核的STM32F3系列发布时在微控制器市场上已是前所未有。如今,我们最新的微控制器STM32G4延续STM32F3的基因,进一步扩大了应用范围,并可以简化设计,降低功耗,同时提高性能。”

具有更快的计算速度,更高的精度,更高的功能集成度,STM32G4 MCU支持设备提高功能性和能效,目标应用包括智能生活、智能工厂和智能能源,例如,电动自行车等电动交通工具、数字电源、先进电机控制、照明、楼宇自动化等。

此外,可扩展的安全存储区域用于存放密钥等敏感信息;保护固件安全实时升级;编程后调试访问禁用功能可以降低威胁隐患;其它安全机制包括最先进的AES-256加密引擎、唯一设备ID码和硬件随机数生成器(TRNG)。这些安全功能使开发人员能够应对最新的网络安全挑战。

意法半导体将该系列计划的152款产品分为三大产品线,目前已有100多款产品在售:包括32引脚封装的入门级产品线,高性能产品线,以及多达107个快速输入/输出引脚的高分辨率产品线。STM32G431K6U6采用32引脚QFN32封装,片上闪存容量32KB。

更多技术信息:

MCU架构

STM32G4系列基于ST现有的高性能和高能效创新技术,例如,ART Accelerator™和CCM-SRAM Routine Booster分别提升了存储器-高速缓存的动态和静态访存性能,确保应用整体性能和实时性能俱佳,同时功耗在能效预算范围内。

ST的新硬件数学加速器再次提升芯片的运算性能,引入Filter-Math Accelerator(FMAC)滤波算法加速器和CORDIC专用引擎。新硬件加速器可以加快一些算法的运算速度,例如,电机控制应用中的旋转和矢量三角法,以及一般的对数、双曲线和指数函数、信号调理IIR / FIR滤波算法或数字电源3p / 3z控制器,以及卷积和相关函数等矢量函数。STM32G4系列基于一颗170MHz的Arm®Cortex®-M4高速内核,具有浮点单元和DSP扩展指令集支持功能,性能测试取得213DMIPS和550 CoreMark®[1]的优异成绩。

从先进的工艺技术和系统架构功能,到先进的外设睡眠/唤醒管理功能,节能创新技术无处不在。其它重要的新功能包括:

• 一个高分辨率定时器,有12个独立通道,每个通道分辨率为184ps,有温漂和电压漂移自补偿功能
• 多达25个先进模拟外设:
• 多达5个400万次/秒12位模数转换器(ADC),有硬件过采样功能,可实现16位分辨率
• 多达6个高速、高增益带宽运算放大器,内部1%增益设定
• 多达7个1500万次/秒12位数模转换器(DAC)
• 多达7个比较器,传播延迟为16.7ns
• CAN-FD工业通信技术,有效载荷比特率是标准CAN的8倍
• 运行模式功耗低于165μA/ MHz,延长电池续航时间
• 容量更大的片上RAM,高达128KB,有奇偶校验功能
• 闪存容量高达512KB,有错误校验功能(ECC)
• 增加DMA和外部中断的灵活可变性
• 为优化数字或模拟功能,分为三大产品系列:基本系列、增强系列和高分辨率系列

因此,新G4系列完善了现有的STM32F3系列。G4的性能是F3的三倍,最高工作温度达到125°C,双区存储器支持实时固件升级,增加LQFP80和LQFP128等新封装。STM32G4稳健性很强,抗电气干扰,特别是快速瞬态脉冲(FTB)耐受能力最高达到5级,这意味着G4实际上可耐受设备上出现的4kV以上的瞬变电压(IEC 61000-4-4)。

扩展生态系统

为了辅助应用开发,STM32开发生态系统新增了高性价比的支持STM32G4 MCU的Nucleo开发板(NUCLEO-G474RE和NUCLEO-G431RB)和功能齐全的评估板(STM32G474E-EVAL和板载加密加速器的STM32G484E-EVAL),以及STM32CubeG4软件包。此外还有一套Nucleo电机控制专用开发板(P-NUCLEO-IHM03)和软件开发套件(X-CUBE-MCSDK v5.4)。在线电机控制工具ST-MC-SUITE帮助用户浏览生态系统,发现和组织项目开发所需资源。

新G4探索套件将于2019年第三季度上市,该套件将充分发挥STM32 G4系列的数字电源和电机控制的技术优势。

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