Rys. 1. Wyposażenie mikrokontrolerów należących do rodziny STM32F
Niezależnie od tego, jak banalnie brzmi stwierdzenie, że mikrokontrolery z rdzeniami Cortex-M podbijają świat, to niewielu konstruktorów-elektroników może z czystym sumieniem stwierdzić, że nie zauważyli ich obecności na rynku. Jest praktycznie pewne, że w niedługim czasie zdominują one rynek, w czym pomocne będą ich dobre wyposażenie, wydajny rdzeń, niewielki pobór mocy, duża liczba tanich narzędzi i oprogramowania, a także - co, jak się wydaje, stoi w sprzeczności - bardzo atrakcyjne ceny.
STM32: szybko, dużo, tanio
Rodzina STM32 składa się z trzech rodzin układów: STM32F (podstawowa), STM32L (o obniżonym poborze mocy) oraz STM32W (mikrokontroler zintegrowany z transceiverem radiowym). Największą popularnością cieszą się wśród konstruktorów mikrokontrolery z rodziny STM32F składającej się z pięciu podrodzin (rys. 1), których wewnętrzne wyposażenie dostosowano do przewidywanych obszarów aplikacji, o których mówią nazwy podrodzin:
- Connectivity Line (STM32F105/107),
- Performance Line (STM32F103),
- USB Access Line (STM32F102),
- Access Line (STM32F101),
- Value Line (STM32F100).
Fot. 2. ZL31ARM to jeden z najtańszych obecnie na rynku zestaw ewaluacyjny dla mikrokontrolerów STM32. Pomimo niskiej ceny wyposażono go w programator-debugger zgodny z ST-Linkiem
Różnice pomiędzy poszczególnymi podrodzinami polegają nie tylko na wyposażeniu, ale także na maksymalnej dopuszczalnej częstotliwości taktowania CPU: najszybsze z nich mogą być taktowane sygnałami zegarowymi o częstotliwości 72 MHz, najwolniejsze - 24 MHz. Równie duże rozpiętości można zaobserwować w pojemnościach pamięci wbudowanych w mikrokontrolery: Flash są oferowane w przedziale od 16KB do 1MB, a SRAM w przedziale od 4KB do 96KB.
Także zakres dostępnych obudów i nieodłącznie związana z nimi liczba linii I/O zaspokoją potrzeby konstruktorów: najmniejsze dostępne są QFN36 oraz LQFP48, a największe LPQFP i BGA ze 144 wyprowadzeniami. Jak widać, pomimo kipiącej nowoczesności architektury, producent zadbał o producentów niedysponujących zaawansowanymi liniami montażowymi i stosującymi w projektach 4- i więcej warstwowe płytki drukowane.
Niebagatelne znaczenie dla programistów korzystających z mikrokontrolerów STM32 ma łatwa dostępność środowisk programistycznych, których coraz większa liczba jest dostępna bezpłatnie. Doskonałym przykładem takiego ściśle dedykowanego dla mikrokontrolerów STM32 środowiska jest True- Studio w wersji Lite, opracowane przez szwedzką firmę Atollic.
Staje się to możliwe dzięki stosowaniu w pakietach narzędziowych kompilatora ARM-GCC i Eclipse jako IDE - obydwa dostępne bezpłatnie na licencji GPL. Wartymi wspomnienia atutami rodziny STM32 są także dostępne tanie, przy tym w pełni funkcjonalne, interfejsy sprzętowe umożliwiające debugowanie pracy mikrokontrolerów oraz szeroka gama dostępnych zestawów ewaluacyjnych i uruchomieniowych o różnych możliwościach, wyposażeniu i cenach.
STM8: szybko, dużo, tanio - na 8 bitach
Rys. 3. Zestawienie wyposażenia mikrokontrolerów STM8S
Architektura 8-bitowych mikrokontrolerów STM8 jest jedną z najbardziej zaawansowanych i najszybszych na rynku, co wynika m.in. z zastosowania w CPU 3-poziomowego pipelineingu, zaimplementowania zaawansowanych instrukcji arytmetycznych, wbudowania w mikrokontrolery pamięci Flash z 32-bitowym interfejsem i zoptymalizowaniu rozwiązań sprzętowych pod kątem aplikacji pisanych w języku C (m.in. 16-bitowy rejestr indeksowy, liniowy obszar adresowy do 16MB, zaawansowane możliwości modyfikowania wskaźnika stosu, a także rozbudowane tryby adresowania).
Rodzina mikrokontrolerów STM8 składa się z dwóch podrodzin: podstawowej STM8S (rys. 3) oraz STM8L (rys. 4), o obniżonym poborze mocy, przeznaczonych w aplikacjach zasilanych bateryjnie. W obydwu podrodzinach zastosowano zbliżone "rdzenie" zintegrowane z podstawowymi blokami peryferyjnymi, obudowane - w zależności od wersji mikrokontrolera i przynależności do podrodziny - dodatkowymi peryferiami.
Mikrokontrolery STM8S są dostępne z pamięciami Flash o pojemności od 4 do 128KB i od 1 do 6KB, są one montowane w obudowach od 20-wyprowadzeniowych TSSOP i QFN do LQFP80. W podobnych obudowach są dostępne mikrokontrolery STM8L, które wyposażono w pamięci Flash o pojemności od 4 do 64KB i pamięci SRAM o pojemności 1,5KB lub 2KB. Mikrokontrolery STM8L152 są wyposażone w kontroler segmentowego LCD o organizacji 4×28.
Rys. 4. Zestawienie wyposażenia mikrokontrolerów STM8L
Programiści piszący aplikacje dla STM8 mogą korzystać z kilku dostępnych kompilatorów języka C, oferowanych m.in. przez firmy: IAR, Cosmic Software i Raisonance. Bezpłatne IDE z kompilatorem asmblera (ST Visual Develop) oferuje także producent mikrokontrolerów, który bardzo dba też o propagowanie tanich narzędzi uruchomieniowych, pośród których furrorę na świeci robi STM8S-Discovery Kit (fot. 5) z mikrokontrolerem STM8S105C i debuggerem-programatorem USB/SWIM w cenie ok. 35 zł!
Mocno podkreślanym przez producenta atutem mikrokontrolerów STM8 jest dostępność bibliotek programowych, które "wyposażają" mikrokontrolery z tej rodziny w klawiatury bezstykowe (Touch Sensing Library). Ich funkcjonowanie można przetestować m.in. na zestawie STM8S-Discovery Kit.
Stara gwardia
Fot. 5. Wygląd zestawu STM8-Discovery Kit, na którym można m.in. przetestować biblioteki programowe realizujące interfejs klawiatury bezstykowej
Pomimo rynkowych sukcesów rodzin STM32 i STM8, firma STMicroelectronics nadal produkuje 32-bitowe mikrokontrolery z rdzeniami ARM7 (rodzina STR7xx) i ARM9 (rodzina STR9xx), a też 8-bitowe mikrokontrolery ST7, utrzymuje także support techniczny. Nie są także rozwijane przez producenta bezpłatne programy narzędziowe, co jest o tyle usprawiedliwione, że osiągnęły one wysoki poziom funkcjonalny w obecnie dostępnych wersjach.
W dość dobrej sytuacji są programiści mikrokontrolerów ST7, korzystający z firmowego pakietu STVD - jest on nadal rozwijany ze względu na to, że jest "domyślnym" środowiskiem dla mocno promowanych mikrokontrolerów STM8. Jak widać z tego krótkiego przeglądu, konstruktorzy i programiści zaprzyjaźnieni z mikrokontrolerami produkowanymi przez STMicroelectronics nie mają powodów, żeby być niezadowolonymi, zwłaszcza że zapowiedzi dotyczące dalszego rozwoju rodziny STM32 brzmią nad wyraz apetycznie...
Andrzej Gawryluk
STMicroelectronics
www.st.com/mcu
