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意法半導體微控制器 提升下一代數位電源應用

2019-06-04 18:03經濟日報 楊連基

隨著最新的智慧電子增加越來越多的感測器驅動功能,並採用碳化矽、氮化鎵等效能更高的功率技術來節省電力,橫跨多重電子應用領域的全球領先半導體供應商意法半導體(ST)因應這些趨勢推出了下一代微控制器。

意法半導體STM32G4微控制器,提升下一代數位電源應用的性能、效能及安全性。
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意法半導體STM32G4微控制器,提升下一代數位電源應用的性能、效能及安全性。 意法半導體/提供

針對先進的數位電源應用以及消費性電子及工業設備,STM32G4系列微控制器導入兩個新的硬體數學運算加速器來提升應用的處理速度,利用Cordic演算法及濾波函數等各種技術來增加性能和效能。數學運算加速器專門用於加快運算速度,例如,家電或空調所採用的節能馬達控制演算法中之三角函數計算,以及訊號調節或數位電源控制演算法中的濾波演算法,運算速度相較通用主處理器更快,且效率更高。此外,這種減負方式還可讓內核心釋放更多資源,用於接收更多感測器資料和控制其他功能。

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STM32G4還有其他新的功用,例如,高解析度電源轉換計時器內建各種功能,能夠釋放CPU資源並簡化開發過程;類比周邊配備和轉換器的性能顯著提升;高速連接技術使外部事件回應速度更快;其支援最新的Power Delivery USB-C介面,最大輸出功率為100W,能夠為裝置快速且方便地充電。

意法半導體微控制器事業部總經理Ricardo De-Sa-Earp表示,現在利用STM32G4系列的創新技術,尖端消費性電子和工業設備可以在花費較少的力氣,並提供更多的應用。建構於STM32F3系列的前所未有的概念上,其整合了豐富的增強型周邊配備和介面,以及產業標準的Arm內核心處理器,我們最新的微控制器可以擴充應用範圍並簡化設計,同時降低功耗還能提升性能。

更快的運算速度、更佳的精確度,以及多功能整合,STM32G4 MCU讓電力發揮得更有效率,包括智慧生活、智慧工廠和智慧能源,例如,電動自行車等電動交通工具、數位電源、先進馬達控制、照明、大樓自動化等。

此外,可擴充的安全存儲區域用於存放金鑰等敏感資訊;保護韌體安全並能即時升級;程式設計後偵錯存取預防可以降低威脅隱患;其他安全機制包括最先進的AES-256加密引擎、特有的裝置ID和硬體亂數產生器(True Random-Number Generator,TRNG)。這些安全功能使開發人員能夠因應最新網路安全的挑戰。

意法半導體計畫將該系列的152款產品分為三大產品線:32腳位封裝的基本型產品線;快速輸入/輸出腳位多達107個的增強型和高解析度產品線,目前有100多款產品在售。STM32G431K6U6採用32腳位之QFN32封裝,晶片上快閃記憶體容量達32KB。

技術資訊:

MCU架構

STM32G4系列建構於ST現有的高性能和高效能創新技術,例如,ART Accelerator™和CCM-SRAM Routine Booster分別提升了記憶體-快閃記憶體的動態和靜態存取,確保應用的整體表現和即時性能俱佳,同時功耗在預估範圍內。

ST新的硬體數學加速度器再次提升晶片的運算性能,其導入Filter-Math Accelerator(FMAC)濾波演算法加速度器和CORDIC專用引擎。新硬體加速度器可以加快一些演算法的運算速度,例如,馬達控制應用中的旋轉和向量三角函數,以及一般的對數、雙曲線和指數函數、訊號偵錯IIR/FIR濾波演算法或數位電源3p/3z控制器,以及卷積和相關函數等向量函數。STM32G4系列建構在一顆170MHz的Arm® Cortex®-M4高速內核心,具有浮點元件和DSP擴充指令集的支援功能,性能測試取得了213DMIPS和550 CoreMark®的優異表現。

從先進的製程和系統架構功能,到先進周邊設備的睡眠/喚醒管理功能,節能創新技術無處不在。其他重要的新功能包括:

一個高解析度計時器,有12個獨立通道,每個通道解析度為184ps,有溫漂和電壓漂移自補償功能

多達25個先進類比周邊配備:

多達5個400萬次/秒12位元類比數位轉換器(Analog-to-Digital,ADC),有硬體過採樣功能,可達到16位元的解析度

多達6個高速、高增益頻寬運算放大器,內部1%增益設定

多達7個1500萬次/秒12位元數位類比轉換器(Digital-to-Analog,DAC)

多達7個比較器,其傳播延遲為16.7ns

CAN-FD工業通訊技術,有效載荷位元速率是標準CAN的8倍

執行模式功耗低於165μA/ MHz,可延長電池續航時間

容量更大的晶片上RAM,其高達128KB,有奇偶校驗位功能

快閃記憶體容量達512KB,有錯誤校驗功能(Error Code Correction,ECC)

增加DMA和外部中斷的靈活可變性

為優化數位或類比功能,分為三大產品系列:基本系列、增強系列和高解析度系列

新G4系列完善了現有的STM32 F3系列。其中,G4的性能是F3的三倍,而最高工作溫度可達到125°C,雙區記憶體支援即時韌體升級,還增加了LQFP80和LQFP128等新封裝。STM32G4高穩健性,可抗電氣干擾,特別是針對快速瞬態脈衝(Fast Transient Burst,FTB),其耐受能力達到5級,這意味著G4實際可耐受裝置上出現之4kV以上的瞬變電壓(IEC 61000-4-4)。

擴充生態系統

為了輔助應用開發,STM32開發生態系統新增了價格合理,且可支援STM32G4 MCU的Nucleo開發板(NUCLEO-G474RE 和 NUCLEO-G431RB)、功能齊全的評估板(STM32G474E-EVAL 和板載加密加速度計的STM32G484E-EVAL),以及STM32CubeG4套裝軟體。此外還有一套Nucleo馬達控制專用開發板(P-NUCLEO-IHM03)和軟體開發套件(X-CUBE-MCSDK v5.4)。而線上馬達控制工具ST-MC-SUITE可以方便使用者瀏覽生態系統、發現和組織專案開發所需資源。

新G4探索套件將於今年第三季上市,該套件將充分發揮STM32 G4系列的數位電源和馬達控制的技術優勢。

註記:STM32是意法半導體或其在歐盟和/或其他地方的相關公司的註冊和/或未註冊商標。 而STM32已在美國專利商標局註冊。

關於意法半導體

意法半導體(STMicroelectronics; ST)是全球領先的半導體公司,提供與日常生活息息相關的高效、智慧化產品及解決方案。意法半導體的產品無處不在,致力於與客戶共同努力實現智慧駕駛、智慧工廠、智慧城市和智慧家庭,以及下一代行動和物聯網產品。享受科技、享受生活,意法半導體主張以科技引領智慧生活(life.augmented)的理念。意法半導體2018年淨營收為96.6億美元,在全球各地擁有逾10萬客戶。詳情請瀏覽意法半導體公司網站:http://www.st.com。

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