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STM32G4系列問世,主打電機控制與數字電源市場

畢曉東 2019/6/23 7:07:00

        近日,意法半導體(ST)享譽業界的STM32系列處理器又添了新成員——STM32G4系列。

        這是繼2018年底發布STM32G0系列后,ST推出的第二個以“G”命名的系列。也是ST自2007年推出STM32首個系列STM32F1以來,STM32產品線推出的第16個產品系列。

        意法半導體微控制器事業部微控制器產品經理、數字電源及電機控制市場經理Jean-Marc Mathieu先生表示,STM32G4系列并非由零開始的產品,該系列是ST于2012年推出的STM32F3系列的延續,它繼承了很多STM32F3的理念和基因,帶來更強勁的性能和數模效果。

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 意法半導體微控制器事業部微控制器產品經理、數字電源及電機控制市場經理Jean-Marc Mathieu

        意法半導體對STM32G4系列的目標定位主要分為兩方面:一個是控制類應用,包括電機驅動、工業設備、儀器儀表和工業測量等應用場景;另一個重要目標領域就是數字電源產品,包括高頻數字開關電源、功率因數補償。

        STM32G4主要包括三個子系列:STM32G4x1、STM32G4x3、STM32G4x4,分別為入門型通用系列、性能型通用系列和數字電源專用系列。目前,STM32G4系列已推出數十款量產型號,覆蓋從入門到高端不同需求。

        從32Kb到512Kb的Flash;從32-pin到128-pin的管腳封裝;甫一面世,便覆蓋從入門到高端不同需求的眾多型號,ST對STM32G4系列的重視可見一斑。該系列無疑將成為STM32家族的又一系列里程碑式產品。

        與F3系列一樣,STM32G4同樣基于ARM Cortex M4內核,但在性能、外設、安全等多方面進行了多項升級,從而帶來更強勁的性能,更豐富的針對應用領域的功能進階。

STM32家族中的G4.png

 STM32家族版圖中的G4

性能提升:新增數學運算硬件加速器

        STM32G4系列采用Arm Cortex-M4內核,最高170 MHz CPU 頻率。針對該系列定位的主要目標應用場景:控制類應用(馬達驅動)、工業設備、儀器與測量、數字能源(數字電源及PFC),特別設計了三種硬件加速器,以提高運算性能。三種硬件加速器分別是:ART Accelerator? (動態緩存)、 數學運算加速器(三角函數+數字濾波)、 CCM-SRAM Routine Booster (靜態緩存)。

        數學運算加速器是意法半導體STM32G4中所注入的新功能。包括三角函數加速器和數字濾波加速器。三角函數加速器專門針對電機控制中所常用到的矢量運算;數字濾波加速器可被用于生成三極點三零點3p3z補償器 (數字電源) 、Sigma Delta 調頻器及噪音整形器。

        基于以上設計,STM32G4在運算性能方面表現非凡,性能達到了最高213 DMIPS 和 550 CoreMark? 評分。

        此外,盡管STM32G4系列定位為通用性處理器,并非低功耗系列,但在能耗方面同樣表現優異。STM32G4系列采用了優化的動態功耗設計,在功耗方面性能達163μA/MHz。

豐富外設:HRTIMer v2助力數字電源應用

        針對工業控制及數字電源領域的應用場景, STM32G4系列提供了豐富的內置數模外設選項,為用戶提供高集成度、小尺寸并節約成本的解決方案。

        在常規的運放、DAC、ADC、比較器方面,STM32G4提供最多6路內置增益調節運放; 支持多達7路的DACs和比較器;提供5個4Msps  12-bit ADCs(硬件過采樣 16bit)。此外,還新增了內置 CAN-FD接口 (提供高達 8Msps 傳輸速率);還內置USB type-C Power Delivery3.0 ; 1%精度內置RC (-5~90dC), 2%(全溫度范圍)。

        此外,STM32G4的一個關鍵升級是,針對數字電源應用,STM32G4系列提供了內置全功能高精度定時器 V2的一個產品系列,即 STM32G4x4 系列。

        之前,ST在數字電源領域有兩款產品:STM32F334和STM32H743,分別面向數字電源領域入門級及高性能應用。之前兩款產品都內置高精度定時器(HRTIMer)v1版本,本次推出的STM32G4x4系列,對定時器進行了升級,內置全新HRTIMer v2,能夠生成184ps精度的PWM波形,可高靈活度完成PWM波形配置。

        STM32G4x4的推出,補齊了ST在數字電源應用的產品線。

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ST在數字電源應用的產品線


功能與信息安全:雙Bank  Flash機制保駕護航

       隨著信息化時代的到來,安全性也越來越成為用戶的關注點。對MCU廠商來說,安全性日漸成為產品設計中的關鍵要素。新推出的STM32G4,在功能安全和信息安全方面都采取的多項措施,以保障用戶安全。

         STM32G4產品采用了雙Bank  Flash機制,用戶可以在一個Bank上運行已經加載的應用程序,在另一個Bank上在線加載新版本固件程序,當升級加載完成后,只要設置一個寄存器就可以實現瞬間切換這兩個Bank間的地址,從而實現在線固件升級。

        產品上還設計了安全存儲區域,當用戶應用程序啟動前,可以在安全存儲區域中放置針對應用固件簽名認證的機制,確保所將要執行的應用固件來源可信。同時,STM32G4還支持256位密鑰的硬件加解密,方便用戶對固件遠程升級時對傳輸層信息加密,保障了代碼的安全。功能安全方面,ST會為用戶提供基于SIL  Class-B的功能安全認證包,SRAM支持奇偶校驗位,方便用戶通過Class-B工業可靠性等級認證。

        除了上述幾個主要方面,STM32G4還有許多其他亮點,如溫度范圍拓寬到125℃,新增了80-pin和128-pin引腳封裝等。產品開發相關的豐富硬件資源及軟件支持均已向用戶提供,生態系統的支持更是STM32的強大優勢。


Jean-Marc Mathieu對STM32G4系列的總結性能:170MHz  主頻  Cortex  M4內核,擁有三個不同加速器;豐富和先進的內置模擬外設;更強的功能安全和信息安全的設計理念;STM32產品系列第一次在發布當天就為大家提供非常完整的一個產品目錄,覆蓋非常廣闊的資源配置,以及從更寬的環境溫度范圍和新增添的80腳和128腳的兩個封裝。


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