延续F0的优秀基因,STM32G0主打“高效、稳健、简单”的亲民牌

2018-12-13 17:51:02 来源:EEFOCUS
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物联网设备的增加同时带动了MCU的出货量,IC Insights预计 2018年MCU的出货量将达到近30.6亿台。在物联网应用中,高性能、低功耗、低成本是雷达不动的刚性需求,几乎所有MCU厂商都在朝着这个方向努力,ST最近推出的STM32G0就打出了“高效、稳健、简单”的亲民牌。

 

意法半导体微控制器事业部产品线市场经理Pierre Charvet介绍,“该系列极其灵活的封装选择和存储容量选项使设计人员能够在更小的空间内设计更多的功能,并节省成本。新的配电架构将外部电源和接地连接减少到只有一对引脚,从而留出更多的封装引脚空间,并分配给用户使用。”

 


左:意法半导体中国区微控制器事业部市场及应用总监曹锦东
中:意法半导体微控制器事业部产品线市场经理Pierre Charvet
右:意法半导体通用微控制器市场经理于引

 

封装缩小,周边元器件减少,BOM成本极大降低

 


降低物料清单成本

 

在电路系统设计中,BOM成本是设计厂商非常看重的一点,有的厂商为了节省成本不惜多次调整电路设计,STM32G0系列可以帮助客户大幅度降低物料,主要从四方面实现:第一,无需去耦电容,从上图可以看出,左边共有四对电源供电,在新系列中只需要一组电源供电;第二,无需外部时钟,在STM32G0中集成了快速时钟,它在0/90度范围内精度可达1%,甚至于在全温度范围内-40/125度可以达到2%;第三,提高抗干扰性,STM32G0可以达到4500伏的抗瞬时脉冲,它的EMI性能很好,用户的开发中可以省去更多的外围保护单元;第四,集成了更大的Flash及RAM存储空间,封装可以进一步缩小。基于以上四点,STM32G0可以为用户带来更好的成本优势,节省BOM的成本包括芯片本身以及芯片外围器件的总体成本,预计整体成本可以节省15美分。

 

高效、低功耗,CoreMark评分达到142
STM32G0系列的高效体现在其主频可以达到64MHz,而STM32F0系列主频是48MHz,对比之下,STM32G0的性能和CPU的主频上都得到了很大的提高。同时,STM32G0系列还具有一个灵活的DMA,用户可以灵活地配置地址。对应主频64MHz的处理能力还有一个指标就是DMIPS,STM32G0系列可以到59DMIPS,在CoreMark评分上可以达到142。

 

STM32F0系列的低功耗的模式包括SLEEP模式、STOP模式、STANDBY、SHUTDOWN、VBAT模式。在STOP停止模式下,功耗是3μA-8μA左右,这取决于用户的Flash和RTC的设置;在STOP模式下快速唤醒的时间只有5μs。Pierre Charvet特别强调了STANDBY模式,“STM32G0的STANDBY模式下功耗只有200nA或者500nA,这取决于RTC的设置。它的唤醒时间只需要14μs。之所以强调,是因为STANDBY的指标已经达到了Ultra low power(超低功耗)的系列产品的指标,但是STM32G0它并不是定义为超低功耗系列,它是一个主流型的MCU。所以,可以看到,STM32G0不管在成本上,还是在功耗上,都已经做到了一个特别好的优化。”

 

继承STM32F0的优势,进行多方升级
我们怎样来定义一款产品的好?ST认为自己是在为明天做好准备,而明天的不确定性太高,所以就要在原来的基础上增加更多的性能,STM32G0不仅保留了STM32F0的所有优势,而且还做了更多的增强。其中,RAM闪存比更高,128KB和64KB闪存均配备最高36KB SRAM;定时器频率高达128MHz,分辨率(<8ns); 配备12位ADC转换器,采样速度高达2.5MSPS,转换时间0.4μs。STM32F0中的ADC采样频率是1MSPS,STM32G0系列采样频率达到了2.5MSPS,同时它的转换率是0.4μs,还支持16位的硬件过采样。配备的通信接口包括32Mbit/s SPI,7Mbaud/s USART,1Mbit/s I²C。

 


智能外设


智能集成

 


STM32G0的应用领域包括智能家居、消费电子、照明、工业设备、电机控制和先进控制应用。关于照明,Pierre Charvet特别指出,照明除了需要在工业上的高温、高精度定时器以外,可能额外地还需要模拟外设以及安全方面的需求。STM32G0提供了快速的比较器、12位的ADC和DAC。除此之外,STM32G0还有更好的安全性,帮助用户更好地支持固件升级和下载。另外,照明对封装的尺寸和厚度都有额外的要求,STM32G0更广泛的封装选择可以在照明应用上有更好的使用场景。

 

 

ST把STM32比作一个大家庭,STM32G0也是这个大家庭中新的一员,它继承了这个家庭中所有良好的基因,STM32G0是STM32F0的一个升级版本,处于M0和M0+内核小组中,属于主流平台。曹锦东强调,“像所有的STM32其他产品一样,它对于之前所有的开发工具都是兼容的,使用方便。如果用户之前用过STM32里面的任何一款产品,其代码、应用、配置都可以完全复用到STM32G0上。”

 

选择Cortex-M0是为了更好地延续其优势
未来的物联网应用对安全性要求更高,从内核角度分析,STM32G0应该从Cortex -M0升级到Cortex-M23更加合理,但是却依旧保留了Cortex- M0+内核,Pierre Charvet 的解释是,“Cortex -M0和Cortex-M23的区别在于后者有一些更加安全的功能。但是我们需要延续给客户提供MCU,方便他们进行更快、更简单的设计,而不是给客户带来需要花更多时间去理解、去消化的产品。STM32F0采用的是Cortex -M0内核,现在已经给用户带来很好的体验,对于简单应用来说,Cortex -M0是一个最强大的内核。因此,我们决定选择Cortex-M0+,把STM32G0系列打造成一个简单、低成本、集成度高、方便使用的产品,让用户从STM32F0到STM32G0可以很容易进行延续。 ”

 

“AI+IoT”新趋势给传统MCU提出新要求
从AI技术发展趋势来看,“AI+IoT”是一个趋势,我们如何让MCU支持AI和IoT,实现AI?曹锦东分析,“与传统的MCU相比,实现AI+IOT算法的芯片需要有更强的计算能力,更低的低功耗,还要有扩展性,比如:能否支持不同的无线连接功能、有线连接的功能,或者同时兼顾低功耗、连接性、基准能力?所以,从性能、低功耗、连接性方面分析,AI会对传统MCU提出更高的要求。同时,要做AI需要更好的工具,传统的AI算法都是在云端基于GPU、MPU进行计算。如果放在MCU来做,需要MCU本身有更高的性能、更大的存储,在硬件上需要特定的加速器和处理器,同时也需要把传统GPU上的算法转化成可以在MCU上运行的算法。因为代码不同,平台不同,用户需要进行算法转换。因此,不仅芯片的算力需要加强,同时和芯片相关的工具也都需要调整,从而适应新要求。ST会在芯片方面做一些特定的处理,同时会辅助特定的工具,未来帮助客户可以在MCU上实现原来在云端运行的算法。”

 

32位MCU和 8位MCU之争不在于成本
业界对于8位MCU的市场地位争论不休,有人认为随着32位 MCU的性价比越来越高,8位MCU会逐渐失去用武之地,也有人认为32位MCU比8位MCU更贵,8位MCU还会保有一大批用户。从成本的角度,曹锦东不同意后者的说法,“成本取决于出货量、工艺等因素,ST的目标是设计的芯片能够满足客户的需求,这个需求不仅是现在所做的简单控制、未来做IoT等复杂控制都需要满足。从成本上看,8位MCU和32位MCU没有太大区别,ST需要进一步开发,从性能、架构、生态上进一步丰富,满足客户不同的需求。”

 

关于新产品的布局,曹锦东表示,“不管是STM32F0还是STM32G0,我们会让他们有更多的通用性。我们希望消费电子、工业控制的客户都能够用同样的产品,这样生产会比较简易,同时会降低成本。一旦成本降低,未来我们就有机会为客户节约成本。如果这个产品只是应用于一个行业,成本也很难优化,因为生产成本是很重要的一个因素。我们尽量设计通用的产品线。比如,电动自行车、空调、洗衣机、电子烟都有使用STM32F0的产品,STM32G0也是同样,我们不会特别只针对某一行业,我们希望所有行业都使用,这样能够让我们的出货量最大化,同时有空间去优化生产产品。”

 

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作者简介
郭云云
郭云云

与非网副主编,网名:咖啡不解困。在电子产业圈混迹8载,喜欢听大咖讲产业故事,喜欢听牛人分析产业趋势,也喜欢发表自己的“正理邪说”,时刻保持对所见所得的思考。

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