完善 STM32 產品線,意法半導體加速工業自動化應用腳步

作者 | 發布日期 2020 年 10 月 14 日 11:00 | 分類 物聯網 , 自動化 , 處理器 Telegram share ! follow us in feedly


工業自動化正如火如荼的發展當中。所謂的工業自動化,即是將工廠設備互聯,以提高過程控制系統的效率和可靠性。這會反過來降低成本、提高質量、增加靈活性、減少環境影響。

而要實現工業自動化,半導體可說是關鍵的推動因素,而工業用微控制器(MCU),更是其中不可或缺的元件,扮演小兵立大功的角色。而在工廠自動化和工業應用產品的設計和製造方面擁有 30 多年的經驗的意法半導體(STMicroelectronics),則是透過最完善的產品線、高可靠度、產品生命週期長達 10 年等優勢,協助開發人員應對設計挑戰的解決方案,打造未來工廠。

因應工業市場,ST 持續針對市場變化與用戶需求,不停強化 STM32 產品系列。意法半導體亞太區資深產品行銷經理楊正廉表示,客戶最需要的產品,除了要有可靠度、長生命週期之外,容易開發是一大重點,以讓工控操作更簡單;而這些需求,意法半導體透過完善的 MCU 產品線就可以滿足。

高速運算 MCU 滿足數位電源、AIoT 應用

現在的工業應用除了愈來愈強調智慧化之外,數位電源應用也與日俱增,以實現更好的電源控制效率。為此,ST 特地推出了 STM32G4 MCU,添加了新數學加速器,使其具備更快的運算速度、更佳的精確度,進而提升電源使用效率。

▲ (Source:意法半導體)

STM32G4 的特色在於,除了有基於 170MHz 的 Arm Cortex-M4 高速內核心之外,還具有浮點單元和 DSP 擴充指令集支援功能,在性能測試上,能有著213DMIPS 和 550 CoreMark 的成績。同時還具備多達 5 個 400 萬次/秒的 12 位元類比數位轉換器(ADC)、多達 6 個高速、高增益頻寬運算放大器,以及多達 7 個通道,1,500 萬次/秒 12 位元數位的類比轉換器(DAC)。

更值得一提的是,STM32G4 還導入濾波演算法加速度器(Filter-Math Accelerator, FMAC)和 CORDIC 專用引擎,以滿足數位電源應用需求。數學運算加速器專門用於加快運算速度,例如,在家電或空調中所採用的節能馬達控制演算法中之三角函數計算,以及訊號調節或數位電源控制演算法中的濾波演算法,運算速度相較通用主處理器更快,且效率更高。此外,這種減負方式還可讓內核心釋放更多資源,用於接收更多感測器資料和控制其他功能。

除了 STM32G4 之外,因應人機介面設計,以及未來 AI+IoT 趨勢,ST 也推出雙核 MCU「STM32H7」,其特色不只搭載了 Cortex-M7/M4 核心,內嵌式的快閃記憶體設計有別於市面上 MCU 加掛快閃記憶體的方式,其擁有更大的儲存空間,得以實現更多創新應用。

據悉,STM32H7 單核系列採用 Arm Cortex-M 系列中性能最高的Cortex-M7 (550MHz) 內核。此外, STM32H7雙核系列則採用Cortex-M7(480MHz)內核,加上一顆 240MHz Cortex-M4(240MHz) 內核,讓開發人員可以輕鬆升級來彈性地使用這兩個核心。以馬達控制為例,可將以往在 Cortex-M4 單核心 MCU 上的原始程式碼移轉到 STM32H7 中的 Cortex-M4 上,並由 Cortex-M7來執行更先進且複雜的圖形化使用者介面。另一個例子是可減低主處理器的密集型工作負荷,例如,神經網路、校驗和、DSP 濾波器或音訊編解碼,提升執行效能。

楊正廉指出,STM32H7 定位適合高階應用,可說是「高貴不貴」的產品。主要除了滿足工業應用的人機介面設計外(愈來愈多機台上面有觸控面板),其餘像是數位儀表、智慧家庭中的觸控面板等,都可以使用。另外,為了提供客戶更多的選擇,ST 除了 STM32H7 之外,還有 STM32F7,同樣能滿足人機介面的設計需求。

不僅持續更新產品,ST 也積極強化生態系和資安防護

不僅擁有最完善的 MCU 產品線,ST也透過 STM32Cube 開發軟體,積極建構 MCU 生態系統。STM32Cube 生態系統整合了 STM32CubeMX 與 STM32CubeIDE,更包含 STM32CubeProgrammer 的程式碼燒寫器和 STM32CubeMonitor 系列的程式碼執行監控器,為 STM32 開發人員提供更大的靈活性。

▲ 意法半導體為 STM32Cube 生態系統新增功能,提升軟體開發效率。(Source:意法半導體)

同時,ST 近日也宣布對 STM32Cube 軟體開發生態系統進行軟體更新,使用者能更輕鬆地篩選軟體範例,收集和使用開發工具,自訂、使用和分享 STM32Cube 擴充套裝軟體。

這些更新為 MCU 配置和專案設定工具(STM32CubeMX version 6.0)以及 STM32CubeIDE v1.4 multi-OS C/C++ 開發平台帶來新的強化功能。現在,這兩個工具可直接存取最新的 STM32Cube MCU 套裝軟體和擴充包,其中包含執行 STM32 微控制器和外部周邊,以及感測器或通訊介面等外部元件所需的軟體。此外,使用者還可以直接從大量軟體範例中任選一個開始專案開發,同時透過兩個工具輕鬆查看軟體範例。

楊正廉強調,MCU的數量做得再多,如果沒有結合生態系,其實很難推展;這就像手機,如果手機做得再好,沒有好的App配合的話,也難以滿足使用者需求。所以,STM32Cube 其實就是一個「海納百川」的概念,打造一個開放場域,讓客戶的產品與 ST 的生態系統結合得更完整,讓使用者更易於使用。

而在持續推出新品,滿足客戶需求之餘,ST 也十分關注資安的重要性,特別是在這個聯網化的時代。因此,STM32 產品系列都還有各種資安防禦功能,像是 SBSFU 安全啟動,即每次執行使用者應用程式前,均會檢查代碼的真實性和完整性,避免惡意程式運行,藉此保護空中下載(Over the Air,OTA)升級和補丁時的安全。其餘的像是亂數產生器、密碼加密演算、加解密演算、韌體更新等安全功能,提供最安全的防護機制,達到客戶所需的資安防護需求。

(首圖來源:科技新報)