32 bity w obudowie 8-wyprowadzeniowej

| Technika

W rodzinie mikrokontrolerów STM32G0 z rdzeniem Arm Cortex-M0+ pojawiły się cztery nowe jednostki, których wspólną cechą charakterystyczną jest 8-końcówkowa obudowa. Bardzo rzadko zdarza się, że prezentacja nowego produktu koncentruje się na tym elemencie, a jeszcze rzadziej, że od niej zaczyna się wymienianie cech charakterystycznych. Ten przypadek jest w tej regule wyjątkiem.

32 bity w obudowie 8-wyprowadzeniowej



W wielu prostych układach elektronicznych wykorzystuje się mikrokontrolery o niewyszukanych możliwościach, gdyż ceny takich podstawowych jednostek są niewielkie, a za pomocą jednego chipu można zrealizować całą aplikację. Proste sterowniki, zabawki, gadżety to doskonałe przykłady urządzeń, gdzie prawie zawsze jest jakiś mikrokontroler, ale nigdy nie jest to jednostka o wyszukanych parametrach. W takich zastosowaniach ważniejsze jest to, aby układ był tani, łatwy w montażu i aby narzędzia projektowe były ogólnie dostępne. W dalszej kolejności liczy się, aby mikrokontroler był łatwy w implementacji, czyli jego użycie w projekcie nie wiązało się z kompromisami. Z takich powodów na rynku cały czas są dostępne mikrokontrolery 8-bitowe, jak tiny AVR, PIC, Holtek i podobne, na które cały czas jest popyt.

W takich warunkach na rynku pojawia się konkurencja w postaci STM32G0 firmy ST Microelectronics, o relatywnie bardzo dużych możliwościach, elastyczności oraz zasobach. Możliwości tych jednostek są bardzo duże, a katalogowa cena rzędu 0,35 dol. za układ przy zamówieniach rzędu 1000 sztuk tworzy z nich konkurencję w stosunku do alternatywnych rozwiązań innych producentów. Zwłaszcza że za tym mikrokontrolerem kryje się duże zaplecze w postaci darmowego oprogramowania, takiego jak CubeMX i System Workbench for STM32, które umożliwiają wygodną współpracę.

Konkurencja

Cena układów została zminimalizowana poprzez zastosowanie nowego, gęstszego, procesu litograficznego, dzięki któremu powierzchnia struktur półprzewodnikowych układów została zmniejszona. Optymalizując projekt CPU, producent zwiększył maksymalną częstotliwość taktowania rdzenia do 64 MHz, jednocześnie rozbudowując mechanizmy oszczędzania energii – jest aż 6 trybów low-power charakteryzujących się krótkim czasem powrotu do normalnej pracy. Zastosowano także sprzętowe rozwiązania zapewniające możliwość wewnętrznego skalowania napięcia zasilającego (dynamic voltage scaling).

Wprowadzając nową rodzinę układów do produkcji, zadbano także o poprawę bezpieczeństwa aplikacji, w których będą one stosowane. Wynika ona z większej niż w starszych rodzinach odporności mikrokontrolerów na zakłócenia EM, zintegrowanego systemu monitorowania poprawności taktowania (+2 sprzętowe watchdogi), a także wyposażenia kontrolera pamięci Flash w autonomiczny sprzętowy system korekcji błędów.

 
Rys. 1. Zasoby w funkcji poszczególnych wersji STM32G0

Więcej szczegółów

Cztery nowe układy STM32G0 zapewniają unikatowe połączenie niskiej ceny charakterystycznej dla prostych jednostek w 8-pinowych obudowach z zaawansowanym 32-bitowym procesorem Arm Cortex-M0+ taktowanym zegarem 64 MHz zapewniającym wydajność 59 DMIPS-ów, 8 KB pamięci RAM i 32 KB kilobajtów pamięci Flash oraz wiele wydajnych obwodów peryferyjnych, w tym 12-bitowy przetwornik ADC 2,5 MSps. Rozdzielczość może zostać zwiększona do 16 bitów za pomocą sprzętowego nadpróbkowania, zakres napięciowy konwersji to 0–3,6V. Jest też 8 timerów: 16-bitowy do zaawansowanych układów sterowania silnikami, cztery ogólnego przeznaczenia, dwa pracujące jako watchdogi i taktujące zdarzenia systemowe. Po stronie interfejsów dostępny jest szybki interfejs SPI. Dzięki elastycznemu przypisaniu nóżek do zasobów wewnętrznych układ można zastosować także do istniejących projektów PCB.

 
Rys. 3. Plany rozwojowe producenta w ramach rodziny

Wysoka stabilność wewnętrznego oscylatora rzędu ±1% w szerokim zakresie temperatur i napięć pozwala na tworzenie układów czasowych bez konieczności sięgania po zewnętrzne rezonatory. Poza zegarem wewnętrznym 16 MHz jest też wolny oscylator 32768 Hz.

Mikrokontrolery STM32G0 zapewniają także możliwość skalowalności projektów dzięki dostępności zgodnych jednostek o większych zasobach pamięci, układów peryferyjnych lub obudowach zawierających aż do 100 pinów oraz funkcjom związanym z ochroną własności intelektualnej, jak blok MPU (memory protection unit), sprzętową jednostkę szyfrującą AES, bezpieczny obszar pamięci do aktualizacji oprogramowania, a także unikatowy identyfikator urządzenia w wersji 96-bitowej oraz układ obliczania sumy kontrolnej CRC. Cechy te ułatwiają tworzenie aplikacji IoT.

Nowe 8-pinowe jednostki STM32G0 są dostępne w obudowach SO8N o wymiarach 6×4,9 mm. Producent udostępnia dla nich za 10 dol. zestaw projektowy Discovery STM32G0316-DISCO. Oprócz mikrokontrolera STM32F0316 zawiera on programator ST-LINK w wersji 2.1 oraz diodę LED wskazującą podłączenie zasilania, diodę LED użytkownika praz przycisk użytkownika. Jest także gniazdo DIL8, które po odłamaniu płytki z mikrokontrolerem umożliwia jej ponowne programowanie.

Wygoda i szeroki zakres aplikacyjny

Układy pracują w zakresie temperatur od –40 do 85°C i w zakresie napięć zasilających od 2 do 3,6 V. Mają zoptymalizowane zużycie dynamiczne energii, które w połączeniu z kilkoma trybami oszczędzania energii (m.in. sleep, standby, stop) umożliwia projektowanie aplikacji o niskiej mocy. Zegar czasu rzeczywistego RTC, z alarmem, możliwością okresowego wybudzania z jego użyciem mikrokontrolera ze stanu uśpienia lub przydaje się do minimalizacji poboru mocy. Wejście do podłączenia baterii VBAT pozwala podtrzymać pracę zegara RTC i rejestrów zapasowych.

Ośmiopinowe układy mają oznaczenie z sufiksem _J6 i zawierają 32KB Flash i 8 KB SRAM. W odróżnieniu od innych układów z tej serii mają mniej linii GPIO, kanałów ADC, ale reszta zasobów (timery, interfejsy) jest taka sama. Wszystkie linie GPIO można mapować do zasobów wewnętrznych lub wykorzystywać jako źródła przerwań. Linie I/O tolerują napięcia 5V.

 
Fot. 2. Zestaw projektowy Discovery STM32G0316-DISCO