Mikrokontrolery STM32F446 – nastawione na komunikację

Nowe w ofercie STMicroelectronics mikrokontrolery STM32F446 są kolejną zoptymalizowaną aplikacyjnie podrodziną układów w ofercie STMicroelectronics. Twórcy tych układów skupili się na wyposażeniu ich – poza standardowymi – także w nieco mniej popularne peryferia komunikacyjne.



Wyposażenie mikrokontrolerów z rodziny STM32 obejmuje praktycznie wszystkie standardowe obszary aplikacyjne. Bogacwto możliwości nie ogranicza jednak producenta, który konsekwentnie opracowuje nowe modele mikrokontrolerów, które są optymalizowane pod względem wydajności i wyposażenia pod kątem uwzględnienia potrzeb róznego rodzaju aplikacji niszowych, przy czym wielkość tych nisz bywa całkiem spora.




Rys. 1. Schemat blokowy mikrokontrolerów STM32F446 z zaznaczonymi blokami wyróżniającymi te układy na tle rodziny STM32


 


Przykładem takiego układu jest STM32F446 – jego schemat blokowy pokazano na rysunku 1 – który poza klasycznym wyposażeniem komunikacyjnym, zostal przez producenta doposażony w trzy dodatkowe, nieco mniej popularne, interfejsy szeregowe:



  • HDMI-CEC (Consumer Electronic Control) v 1.4 – jest to 1-przewodowy interfejs szeregowy (rysunek 2), służący do przewodowej, lokalnej komunikacji urządzeń AV. Na przykład dzięki interfejsowi HDMI-CEC połączone ze sobą urządzenia mogą być sterowane za pomocą jednego pilota bez konieczności ich konfigurowania. Za pośrednictwem złącza HDMI można sterować maksymalnie 10 podłączonymi urządzeniami, w tym wyświetlaczem. Wiele firm nadaje własne, firmowe nazwy temu interfejsowi, na przykład Philips określa go mianem EasyLink, firma Samsung – Anynet+, Toshiba – CE Link, Panasonic – EZSync, Sony – Bravia Theater Sync itd.



Rys. 2. Uproszczony schemat interfejsu HDMI-CEC wbydowanego w mikrokontrolery STM32F446


 



  • dwukanałowy interfejs QSPI (QuadSPI – rysunek 3), który jest zaawansowaną wersją interfejsu SPI, charakteryzująca się możliwością szeregowo-równoległego transferu danych za pomocą 1-/2- lub 4-bitowej magistrali danych, synchronizowanej za pomocą sygnału zegarowego. Za pomocą tego interfejsu mikrokontroler może obsługiwać m.in. pamięci NOR-Flash o pojemności do 256 MB z prędkością 90 MB/s w trybie SDR (taktowanie jednym zboczem) lub 120 MB/s w trybie DDR (taktowanie dwoma zboczami). Wbudowany w prezentowane mikrokontrolery interfejs QSPI umożliwia także jednoczesną obsługę dwóch pamięci Flash – jego konfigurację w tym trybie pracy pokazano na rysunku 4.



Rys. 4. Zmodyfikowany interfejs QSPI, w jaki wyposażono mikrokontrolery STM32F446, umożliwia obsługę jednoczesną kilku pamięci NOR-Flash, pozwalając uzyskac transfer danych z prędkością do 120 MB/s


 



  • 4-kanałowy interfejs SPDIF (IEC-60958, IEC-61937) zintegrowany z dekoderem odbieranych danych, automatyczną detekcją prędkości transmisji (częstotliwości próbkowania sygnału audio) i możliwością obsługi sygnałów Dolby lub DTS w konfiguracji do 5.1 włącznie. Schemat blokowy tego interfejsu pokazano na rysunku 5.



Rys. 5. Schemat blokowy 4-kanałowego interfejsu SPDIF w mikrokontrolerach STM32F446


 


Modyfikacji w mikrokontrolerach STM32F446 uległy także niektóre cechy interfejsów i bloków peryferyjnych znanych z wcześniejszych rozwiązań:



  • w interfejsach USB wydzielono linię zasilającą, która ułatwia budowanie energooszczędnych interfejsów z zewnętrznym interfejsem PHY, zaimplementowano ponadto obsługę mechanizmu Link Power Mode (implementującego stan pośredni pomiędzy stanem aktywności i uśpienia urządzenia dołączonego do interfejsu),

  • 2 kanały interfejsu I2S przystosowano do pracy dupleksowej,

  • jeden kanał interfejsu I2C (FMPI2C) obsługuje – poza standardowymi – także tryb pracy FastMode Plus (częstotliwość taktowania do 1 MHz) oraz SMbus (rev. 2.0). W nowej implementacji usunięto także niedoskonałości znan z wcześniejszych wersji tego interfejsu.

Mikrokontrolery STM32F446 wyposażono w rdzeń Cortex-M4F taktowany sygnałem zegarowym o maksymalnej częstotliwości do 180 MHz (osiąga wtedy wydajność 225 DMIPS/608 Coremark). Dostęp do pamięci Flash jest w tych mikrokontrolerach buforowany przez sprzętowy akcelerator ART, znany z wcześniejszych modeli mikrokontrolerów STM32.


Warto także wspomnieć o pozostałych elementach wyposażenia prezentowanych układów, które doskonale ilustrują możliwości współczesnych mikrokontrolerów: wszystkie wersje F446 wyposażono w sprzętowe interfejsy kamer CCD (DCMI), wielokanałowe, szybkie przetworniki A/C i C/A o rozdzielczości 12 bitów, standardowym elementem wyposażenie jest także podsystem audio obsługujący protokoły I2S, LSB-/MSB-justified, PCM/DSP, TDM oraz AC’97.Wspominanie o konfigurowalnych timerach, UART-ach, interfejsach CAN i SDIO oraz konfigurowalnych mechanizmach wspomagania oszczędzania energii – ze względu na ich obecność w większości dostępnych na rynku mikrokontrolerów STM32 – trąci banałem (choć możliwości tych elementów peryferyjnych są trudne do przecenienia).


Prezentowane mikrokontrolery – podobnie do większości starszych typów mikrokontrolerów STM32 – są oferowane w łatwych w montażu obudowach (rysunek 6). Nie oznacza to jednak, że producent całkowicie zrezygnował z „gęstych” wersji obudów – dostępne są dwa warianty BGA o rastrze wyprowadzeń 0,5 lub 0,8 mm.




Rys. 6. 


Andrzej Gawryluk