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STM32G4系列问世,主打电机控制与数字电源市场

毕晓东 2019/6/23 7:07:00

        近日,意法半导体(ST)享誉业界的STM32系列处理器又添了新成员——STM32G4系列。

        这是继2018年底发布STM32G0系列后,ST推出的第二个以“G”命名的系列。也是ST自2007年推出STM32首个系列STM32F1以来,STM32产品线推出的第16个产品系列。

        意法半导体微控制器事业部微控制器产品经理、数字电源及电机控制市场经理Jean-Marc Mathieu先生表示,STM32G4系列并非由零开始的产品,该系列是ST于2012年推出的STM32F3系列的延续,它继承了很多STM32F3的理念和基因,带来更强劲的性能和数模效果。

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 意法半导体微控制器事业部微控制器产品经理、数字电源及电机控制市场经理Jean-Marc Mathieu

        意法半导体对STM32G4系列的目标定位主要分为两方面:一个是控制类应用,包括电机驱动、工业设备、仪器仪表和工业测量等应用场景;另一个重要目标领域就是数字电源产品,包括高频数字开关电源、功率因数补偿。

        STM32G4主要包括三个子系列:STM32G4x1、STM32G4x3、STM32G4x4,分别为入门型通用系列、性能型通用系列和数字电源专用系列。目前,STM32G4系列已推出数十款量产型号,覆盖从入门到高端不同需求。

        从32Kb到512Kb的Flash;从32-pin到128-pin的管脚封装;甫一面世,便覆盖从入门到高端不同需求的众多型号,ST对STM32G4系列的重视可见一斑。该系列无疑将成为STM32家族的又一系列里程碑式产品。

        与F3系列一样,STM32G4同样基于ARM Cortex M4内核,但在性能、外设、安全等多方面进行了多项升级,从而带来更强劲的性能,更丰富的针对应用领域的功能进阶。

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 STM32家族版图中的G4

性能提升:新增数学运算硬件加速器

        STM32G4系列采用Arm Cortex-M4内核,最高170 MHz CPU 频率。针对该系列定位的主要目标应用场景:控制类应用(马达驱动)、工业设备、仪器与测量、数字能源(数字电源及PFC),特别设计了三种硬件加速器,以提高运算性能。三种硬件加速器分别是:ART Accelerator? (动态缓存)、 数学运算加速器(三角函数+数字滤波)、 CCM-SRAM Routine Booster (静态缓存)。

        数学运算加速器是意法半导体STM32G4中所注入的新功能。包括三角函数加速器和数字滤波加速器。三角函数加速器专门针对电机控制中所常用到的矢量运算;数字滤波加速器可被用于生成三极点三零点3p3z补偿器 (数字电源) 、Sigma Delta 调频器及噪音整形器。

        基于以上设计,STM32G4在运算性能方面表现非凡,性能达到了最高213 DMIPS 和 550 CoreMark? 评分。

        此外,尽管STM32G4系列定位为通用性处理器,并非低功耗系列,但在能耗方面同样表现优异。STM32G4系列采用了优化的动态功耗设计,在功耗方面性能达163μA/MHz。

丰富外设:HRTIMer v2助力数字电源应用

        针对工业控制及数字电源领域的应用场景, STM32G4系列提供了丰富的内置数模外设选项,为用户提供高集成度、小尺寸并节约成本的解决方案。

        在常规的运放、DAC、ADC、比较器方面,STM32G4提供最多6路内置增益调节运放; 支持多达7路的DACs和比较器;提供5个4Msps  12-bit ADCs(硬件过采样 16bit)。此外,还新增了内置 CAN-FD接口 (提供高达 8Msps 传输速率);还内置USB type-C Power Delivery3.0 ; 1%精度内置RC (-5~90dC), 2%(全温度范围)。

        此外,STM32G4的一个关键升级是,针对数字电源应用,STM32G4系列提供了内置全功能高精度定时器 V2的一个产品系列,即 STM32G4x4 系列。

        之前,ST在数字电源领域有两款产品:STM32F334和STM32H743,分别面向数字电源领域入门级及高性能应用。之前两款产品都内置高精度定时器(HRTIMer)v1版本,本次推出的STM32G4x4系列,对定时器进行了升级,内置全新HRTIMer v2,能够生成184ps精度的PWM波形,可高灵活度完成PWM波形配置。

        STM32G4x4的推出,补齐了ST在数字电源应用的产品线。

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ST在数字电源应用的产品线


功能与信息安全:双Bank  Flash机制保驾护航

       随着信息化时代的到来,安全性也越来越成为用户的关注点。对MCU厂商来说,安全性日渐成为产品设计中的关键要素。新推出的STM32G4,在功能安全和信息安全方面都采取的多项措施,以保障用户安全。

         STM32G4产品采用了双Bank  Flash机制,用户可以在一个Bank上运行已经加载的应用程序,在另一个Bank上在线加载新版本固件程序,当升级加载完成后,只要设置一个寄存器就可以实现瞬间切换这两个Bank间的地址,从而实现在线固件升级。

        产品上还设计了安全存储区域,当用户应用程序启动前,可以在安全存储区域中放置针对应用固件签名认证的机制,确保所将要执行的应用固件来源可信。同时,STM32G4还支持256位密钥的硬件加解密,方便用户对固件远程升级时对传输层信息加密,保障了代码的安全。功能安全方面,ST会为用户提供基于SIL  Class-B的功能安全认证包,SRAM支持奇偶校验位,方便用户通过Class-B工业可靠性等级认证。

        除了上述几个主要方面,STM32G4还有许多其他亮点,如温度范围拓宽到125℃,新增了80-pin和128-pin引脚封装等。产品开发相关的丰富硬件资源及软件支持均已向用户提供,生态系统的支持更是STM32的强大优势。


Jean-Marc Mathieu对STM32G4系列的总结性能:170MHz  主频  Cortex  M4内核,拥有三个不同加速器;丰富和先进的内置模拟外设;更强的功能安全和信息安全的设计理念;STM32产品系列第一次在发布当天就为大家提供非常完整的一个产品目录,覆盖非常广阔的资源配置,以及从更宽的环境温度范围和新增添的80脚和128脚的两个封装。


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