Новая линейка Value Line–бриллиант на рынке 8-битных решений

21 октября 2013

Пять лет назад компания STMicroelectronics представила рынку свой новый продукт — восьмибитные микроконтроллеры общего назначения STM8. Новые контроллеры пришли на смену заслуженным, но устаревающим ST5, ST6, ST7 и ST9. Простой, надежный, производительный и недорогой STM8 стал эффективным решением для недорогих бытовых, медицинских и промышленных электронных устройств.

Несмотря на массовое распространение 32-битных микроконтроллеров, 8-битные все еще актуальны на рынке, поэтому в сегменте недорогих решений до сих пор занимают прочные позиции.

Именно для этого сектора рынка и предназначены новые линейки семейства STM8 Value Line.

Их главная отличительная черта — низкая цена, за которую мы получаем полноценный микроконтроллер, включающий в себя производительное ядро, необходимую периферию и несколько килобайт SRAM- и Flash-памяти.

В этой статье будут рассмотрены основные особенности контроллеров STM8 и уделено повышенное внимание новой линейке Value Line.

 

Архитектура микроконтроллеров STM8

В основе микроконтроллеров семейства STM8 (рисунок 1) лежит CISC-ядро собственной разработки ST, сделанное на основе более ранних 8-разрядных контроллеров ST7.

 

Архитектура микроконтроллеров STM8

 

Рис. 1. Архитектура микроконтроллеров STM8

Ядро спроектировано по хорошо всем известной гарвардской архитектуре, подразумевающей разделение данных и команд.

Существенным преимуществом STM8 является наличие трехуровневого конвейера, позволяющего ощутимо повысить производительность. Конвейер организует выполнение инструкции за три шага: выборка (извлечение инструкции из памяти), декодирование (декодирование инструкции и чтение данных из памяти) и выполнение (считывание данных из банка регистров процессора, сдвиги и АЛУ операции, запись данных в банк регистров процессора и память). Кроме этого, для увеличения производительности используется адресное пространство 16 Мбайт, 32-битная шина доступа к Flash-памяти, 16-битные индексные регистры, ядро имеет аппаратную поддержку знаковых операций сложения, умножения и деления. Аппаратное умножение 8×8 выполняется всего за четыре цикла, деление 16/16 и 16/8 — за 16 циклов. Большинство инструкций выполняется за 1 такт.

Все эти новшества позволяют получить производительность процессора до 16 MIPS при работе на тактовой частоте 16 МГц.

Весомый вклад в функциональность новой архитектуры внес контроллер вложенных прерываний с четырьмя уровнями приоритетов, детерминированным временем входа в обработчик, автоматическим сохранением и выгрузкой контекста стека.

Доступна технология «tail-chaining», позволяющая при возникновении очереди прерываний не возвращаться обратно в основную программу для переходя к следующему прерыванию, а сразу переходить в него.

Сохранение контекста стандартно занимает всего девять циклов. Также для большей гибкости разработчику предоставляется два механизма обработки прерываний — с вытеснением и без вытеснения.

Доступно до 32 прерываний — как минимум, по одному на периферийный модуль; пять внешних прерываний — по одному прерыванию на порт ввода-вывода с программируемыми условиями реакции; три немаскируемых прерывания — RESET, TRAP (программное прерывание) и TLI (аппаратное прерывание по переднему или заднему фронту на специально выделенной для этого ножке).

Неоспоримым плюсом для разработчика является наличие у STM8 возможности отладки с помощью системы SWIM (Single Wire Interfacе Module) и Debug Module. Как следует из названия, для отладки и программирования потребуется всего одна ножка SWIM микроконтроллера (плюс задействуется еще ножка для сброса — NRST). В дальнейшем, в случае необходимости, она может быть задействована как порт общего назначения и использована в проекте. Максимальная скорость передачи данных по SWIM-интерфейсу составляет 145 байт/мс. Модуль отладки позволяет производить чтение/запись всей памяти и регистров периферии в режиме реального времени, обеспечивает доступ к данным без остановки CPU и предоставляет неограниченное количество точек останова инструкций.

 

Обзор семейства STM8

Семейство микроконтроллеров STM8 делится на четыре линейки в зависимости от сферы применения: для промышленного использования — STM8S, для применения в автомобильном сегменте — STM8AF и STM8AL, для решений с низким потреблением — STM8L, для различных сенсорных приложений — STM8T.

На сегодняшний день общее количество контроллеров STM8 насчитывает уже более 120 позиций. Такое разнообразие позволяет точно подобрать нужный для разработки контроллер. Разработчику доступна вся стандартная периферия: 10/12-битные АПЦ, 12-битные ЦАП, большое количество 8/16-разрядных таймеров, встроенный LCD-драйвер, CAN, USART, SPI, I2C и до 128 кбайт Flash-памяти.

Остановимся подробнее на двух семействах: STM8S и STM8L. Поскольку, как уже говорилось выше, одним из главных преимуществ 8-битных решений является их цена, рассмотрим подробно наиболее привлекательные с этой точки зрения линейки STM8S/STM8L Value Line.

 

Линейка микроконтроллеров STM8S

Включает в себя четыре серии микроконтроллеров с различной производительностью, размером встроенной памяти и набором периферийных устройств на борту (рисунок 2).

 

Линейка микроконтроллеров STM8S

 

Рис. 2. Линейка микроконтроллеров STM8S

Серия STM8S003/005/007 Value Line представляет собой контроллеры начального уровня с базовым набором функций и оптимизированной ценой.

Серия STM8S103/105 Access Line предлагает больше возможностей, большее разнообразие корпусов и сервис фабричного программирования.

Серия STM8S207/208 Performance Line имеет широкий набор периферийных устройств, более высокую производительность и подходит для средних и высокопроизводительных приложений.

Серия STM8S Application Specific Line обеспечивает решения задач по построению систем обработки аналоговых сигналов и DiSEqC-решений.

Линейка STM8S имеет отличные показатели по надежности в связи с тем, что она является следствием выхода данной линейки из автомобильного сегмента микроконтроллеров STM8A. В документации на контроллеры есть раздел, посвященный EMC- и ESD-характеристикам, что редко встречается в описаниях изделий других производителей.

Например, микроконтроллеры STM8S (STM8S003K3/STM8S003F3) выдерживают электростатический импульс до 4 кВ (HBM) и до 1 кВ (CDM). У конкурентов эти показатели в несколько раз хуже. Такая высокая устойчивость к электростатическим импульсам позволяет сэкономить на внешней защите и избежать дополнительных проблем.

STM8S также демонстрирует хорошую стойкость к электромагнитным помехам. Устойчивость к электростатическому разряду(ESD) соответствует международному стандарту IEC 61000-4-2. Также микроконтроллеры линейки соответствую стандарту IEC 61000-4-4 (FTB) — на ножки питания подается серия коротких импульсов высокого напряжения разной полярности через конденсатор 100 пФ

Для предотвращения некорректной работы микроконтроллера в случае разрушения части Flash-памяти доступен специальный режим контроля памяти: после подачи питания идет непрерывная проверка состояния наиболее важных регистров на аппаратном уровне. Значения регистров складываются с противоположными значениями. Сумма всегда должна быть равна нулю. В случае изменения происходит сброс микроконтроллера с выставлением соответствующего флага.

 

STM8S Value Line

Все контроллеры Value Line полностью совместимы с существующим портфелем продуктов STM8S. Серия состоит всего из пяти микроконтроллеров. Основные характеристики отражены в таблице 1.

Таблица 1. Серия микроконтроллеров STM8S Value line   

Наименование Корпус Частота работы, МГц FLASH, кбайт SRAM, кбайт EEPROM, байт АЦП, бит Порты в/в Интерфейсы связи Напряжение питания, В
STM8S003F3 TSSOP 20; UFQFPN   16   8   1   128   5×10   16   1xSPI; 1xI2C; 1xUART   2,95…5,5  
STM8S003K3 LQFP 32   16   8   1   128   4×10   28   1xSPI; 1xI2C; 1xUART    
STM8S005C6 LQFP 48   16   32   2   128   10×10   38   1xSPI; 1xI2C; 1xUART    
STM8S005K6 LQFP 32   16   32   2   128   7×10   25   1xSPI; 1xI2C; 1xUART    
STM8S007C8 LQFP 48   16   64   6   128   10×10   38   1xSPI; 1xI2C; 2xUART    

На рисунке 3 представлена схема самого доступного микроконтроллера в линейке STM8S Value Line. Заметим, что за цену порядка 10 рублей (при количествах от 1 000 шт) разработчик получает микроконтроллер с 8 кбайт Flash-памяти, 1 кбайт SRAM-памяти и отличным набором периферийных модулей.

 

Структура микроконтроллеров STM8S Value line

 

Рис. 3. Структура микроконтроллеров STM8S Value line

 

Основные характеристики семейства STM8S Value Line:

  • ядро STM8 с гарвардской архитектурой;
  • максимальная частота работы- 16МГц/16MIPS;
  • до 64 кбайт Flash-памяти, до 6 кбайт SRAM-памяти, 128 байт EEPROM-памяти;
  • 10-битное АЦП (до 16 каналов);
  • 6 таймеров (16 и 8 бит);
  • коммуникационные интерфейсы: I2C, UART (LIN), SPI;
  • расширенный температурный диапазон: -40…85°C;
  • Корпуса UFQFN20, TSSPO 20, LQFP32, LQFP48.

Ниже опишем особенности периферии микроконтроллера.

 

Коммуникационные интерфейсы

I2C-интерфейс. Микроконтроллеры имеют на борту один модуль I2C со стандартным набором параметров. Модуль может работать в режиме «Ведущий» (Master) или «Ведомый» (Slave). Поддерживается режим «МultiMaster». Доступны стандартные (Standard) скорости передачи данных до 100 кГц и быстрая (Fast) передача данных на частотах до 400 кГц. Возможна 7- или 10-битная адресация. Реализовано «пробуждение» микроконтроллера из режима пониженного энергопотребления при опознавании своего адреса в посылке.

SPI-интерфейс. Микроконтроллеры содержат один модуль SPI. Модуль может работать в режиме «Мaster» или «Slave» и поддерживать полнодуплексную, полудуплексную и симплексную передачу данных. Максимальная скорость передачи данных — до 10 Mбит/с. Данные могут быть переданы старшим либо младшим битом вперед. Полярность и фаза тактового сигнала может быть программно изменена.

Встроена аппаратная поддержка вычисления циклически избыточного кода CRC для обеспечения надежной связи: значения CRC могут быть переданы в качестве последнего байта в режиме Tx, проверка ошибок CRC для последнего полученного байта — автоматическая.

Аналогично интерфейсу I2C, реализовано «пробуждение» микроконтроллера из режима пониженного энергопотребления.

UART-интерфейс. Микроконтроллеры STM8S Value Line содержат до двух модулей UART. Модули UART могут работать на скоростях до 1 Mбит/с. Данные предаются 8/9-битными словами с одним или двумя стоповыми битами и контролем четности.

Модули UART могут быть использованы для подключения к шине LIN в режиме «Мaster» или «Slave», работать как кодер/декодер инфракрасного сигнала IrDA. Возможно подключение смарт-карты в соответствии со стандартом ISO 7618-3.

В дополнение ко всем вышеописанным функциям, UART может работать в SPI-режиме. При этом микроконтроллер выступает в роли ведущего SPI-устройства.

 

Аналоговая периферия (АЦП)

Микроконтроллеры содержат один аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) c разрешающей способностью 10 бит. Максимальное количество входных аналоговых каналов — 16.

Система настроек встроенного аналогового мультиплексора позволяет задавать режимы однократного или непрерывного преобразования с возможностью использования режима сканирования.

Доступен аналоговый сторожевой таймер с работой по нижнему и верхнему порогу с возможностью генерации прерывания.

Для запуска преобразования по внешнему сигналу к триггеру АЦП подключена одна из ножек микроконтроллера.

 

Питание микроконтроллера

Для питания микроконтроллера потребуется источник питания с напряжением 2,95…5,5 В. Такой диапазон питающих напряжений очень удобен: контроллер легко интегрируется в систему с питанием как 3,3 В, так и 5 В. До недавнего времени 5 В питание было очень широко распространено, и зачастую бывает необходимо производить переработку старых схем с сохранением уровня питания. Для питания ядра микроконтроллера используется встроенный преобразователь напряжения — никакой дополнительной обвязки не потребуется. Подача питания на аналоговую периферию происходит через специально выделенные для этой цели ножки.

После подачи питания или сброса микроконтроллер начинает работать в активном режиме (Run Mode). Здесь потребление максимально. Но благодаря гибкой системе тактирования и питания периферии, возможно сократить потребление, снижая скорость работы контроллера и задействовав только необходимую периферию.

При реализации приложений, критичных по потреблению, микроконтроллер поддерживает четыре режима пониженного энергопотребления для достижения наилучшего компромисса между низким потреблением, временем старта и доступными источниками пробуждения:

  • Режим «Wait Mode». В этом режиме CPU остановлен, но периферийные устройства продолжают работать. Все регистры и содержимое оперативной памяти сохраняется. Пробуждение выполняется с помощью внутреннего или внешнего прерывания, либо общего сброса.
  • Режим «Active Halt mode with regulator on». В этом режиме CPU и тактирование периферии остановлено. Пробуждения генерируются от внутреннего программируемого таймера (AWU). Основной регулятор напряжения остается включенным, поэтому потребление тока выше, чем в режиме «Active Halt Mode with regulator off», но времени на пробуждение требуется меньше. Пробуждение также возможно от внешнего прерывания или сброса.
  • Режим «Active Halt Mode with regulator off». Этот режим похож на предыдущий, за исключением того, что внутренний регулятор напряжения выключен и пробуждение происходит медленнее.
  • Режим «Halt Mode». В этом режиме микроконтроллер потребляет меньше всего энергии. Процессор и периферийное тактирование остановлены, главный регулятор напряжения выключен. Пробуждение вызывается внешним прерыванием или сбросом.

На рисунке 4 представлено потребление микроконтроллера в различных режимах работы.

 

Потребление энергии микроконтроллерами STM8S в различных режимах работы

 

Рис. 4. Потребление энергии микроконтроллерами STM8S в различных режимах работы

 

Таймеры

Микроконтроллеры семейства содержат шесть таймеров: один 16-битный расширенный таймер для применения в широтно-импульсных модуляторах и для управления двигателями, два 16-битных таймера общего назначения, один 8-битный базовый таймер и два сторожевых таймера (независимый и оконного типа).

Таймеры в STM8S довольно мощные, имеют множество функций: управление двигателем, комплементарные выводы, режим одиночного импульса, автоперезагрузка, интерфейс энкодера и датчика Холла, синхронизация между собой и т.д.

 

Линейка микроконтроллеров STM8L

Линейка микроконтроллеров STM8L включает в себя четыре серии малопотребляющих микроконтроллеров с различной производительностью, размером встроенной памяти, набором периферийных устройств на борту и, собственно, потреблением (рисунок 5). Общее количество контроллеров в серии в настоящий момент достигло 37.

 

Линейка микроконтроллеров STM8L

 

Рис. 5. Линейка микроконтроллеров STM8L

Серия STM8L051/052 Value Line представляет собой малопотребляющие контроллеры с базовым набором функций и лидирующим соотношением цена/производительность.

Серия STM8L101 предлагает контроллеры начального уровня с минимальным набором периферии.

Серия STM8L151/152 имеет широкий набор периферийных устройств и подходит для средних и высокопроизводительных малопотребляющих приложений.

Серия STM8L162 отличается от предыдущей наличием модуля шифрования.

Как было сказано выше, основная особенность данной линейки — низкое потребление и основная направленность этих микроконтроллеров на применение в недорогих устройствах с батарейным питанием.

По сравнению с STM8S данная линейка имеет усиленную аналоговую периферию — очень быстрое 12-битное АЦП, 12-битный ЦАП и компараторы. Для управления несложными жидкокристаллическими дисплеями доступен LCD-контроллер. Весомым преимуществом является также наличие DMA-контроллера, редко встречающегося в 8-битных микроконтроллерах.

Также заметим, что цена самого простого микроконтроллера — STM8L051F3P6 — составляет 15 рублей (цена от 1000 шт.). За эту сумму разработчик получает в свое распоряжение 16 МГц, 8 кбайт Flash, 1кбайт SRAM, 256 кбайт EEPROM, RTC, DMA, 12-битный АЦП, по 1 интерфейсу UART, SPI, I2C, 16-битные таймеры и отличные параметры по энергопотреблению (рисунок 6).

 

Функциональная схема STM8L051F3P6

 

Рис. 6. Функциональная схема STM8L051F3P6

 

STM8L Value Line

Микроконтроллеры STM8L Value Line предлагают лучшее соотношение цена/производительность среди малопотребляющих решений компании производства компании ST. Серия состоит из трех микроконтроллеров (таблица 2).

Таблица 2. Серия микроконтроллеров STM8L Value Line   

Наименование Корпус Частота работы, МГц Flash, кбайт SRAM, кбайт EEPROM, байт АЦП, бит Входы/ Выходы Интерфейсы связи Напряжение питания, В Потребляемый ток (акт. реж., на 1 МГц), мкА LCD
STM8L051F3 TSSOP 20   16   8   1   256   10×12   18   1xSPI; 1xI2C; 1xUSART   1,8…3,6   180   —  
STM8L052C6 LQFP 48   16   32   2   256   25×12   41   1xSPI; 1xI2C; 1xUSART   180   4×28  
STM8L052R8 LQFP 64   16   64   4   256   28×12   54   2xSPI; 1xI2C; 3xUSART   200   4×28/8×24  

 

Основные характеристики семейства STM8L Value Line:

  • ядро STM8 с гарвардской архитектурой;
  • максимальная частота работы- 16МГц/16 MIPS;
  • до 64кбайт Flash-памяти, до 4кбайт SRAM-памяти, 256 байт EEPROM-памяти;
  • DMA-контроллер;
  • часы реального времени RTC;
  • 12-битное АЦП- до 28 каналов (скорость до 1мегасемпла);
  • 7 таймеров (16 и 8 бит);
  • коммуникационные интерфейсы: I2C, до трех USART, до двух SPI;
  • LCD-контроллер;
  • расширенный температурный диапазон: -40…85°C;
  • корпуса TSSOP 20, LQFP48, LQFP64;

Остановимся подробнее на некоторых особенностях микроконтроллеров.

 

DMA

Контроллер прямого доступа к памяти DMA (Direct Memory Access) служит для высокоскоростного перемещения данных между периферией и памятью или памятью и памятью без участия ядра. Это разгружает ядро для других операций. DMA-контроллер, без сомнения, можно отнести к существенным плюсам микроконтроллеров STM8L.

Контроллер DMA имеет четыре независимых канала, жестко распределенных между обслуживаемой периферией. Для управления порядком обработки запросов они разделены по четырем программным уровням приоритета: Very High, High, Medium и Low. В случае равенства программных приоритетов происходит аппаратное управление потоками: DMA-канал с меньшим порядковым номером имеет более высокий приоритет.

Потоки поддерживают работу с кольцевым буфером.

Доступна возможность программно задавать размер передаваемых данных: байт (8 бит) или полуслово (16 бит) и количество передаваемых данных (до 255).

DMA работает со всей наиболее важной периферией: SPI, I2C, USART, таймерами и АЦП.

Также стоит отметить возможность работы с DMA в режимах низкого потребления энергии.

 

Коммуникационные интерфейсы

I2C-интерфейс. Микроконтроллеры имеют на борту один модуль I2C. По сравнению с контроллерами STM8L Value Line здесь реализовано несколько дополнительных функций. В частности, добавлен аппаратный блок проверки пакетных ошибок PEC (Packet Error Checking). Встроена поддержка двух расширений протокола — SMBus 2.0 (System management bus) и PMBus (Рower management bus). Для ускорения процесса обмена доступен DMA-контроллер.

SPI-интерфейс. Микроконтроллеры содержат до двух модулей SPI. По сравнению с STM8L Value line, максимальная скорость передачи данных немного ниже — до 8 Mбит/с. Также как и в шине I2C, появился доступ к DMA-контроллеру.

USART-интерфейс. Микроконтроллеры STM8L Value Line содержат до трех модулей USART. По своим параметрам они почти идентичны STM8S. Из отличий можно отметить только отсутствие поддержки LIN-шины.

 

Аналоговая периферия (АЦП)

Микроконтроллеры содержат один аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

АЦП обладает неплохой разрешающей способностью 12 бит и может работать на весьма высоких скоростях — до 1 мегасемпла. Максимальное количество входных аналоговых каналов — 28. Такие возможности аналогового тракта вполне сопоставимы с более производительными и дорогими контроллерами STM32 на ядре Cortex М3.

Входные каналы в зависимости от скорости обработки поделены на две группы: быстрые (fast) и медленные (slow). Время семплирования задается независимо для каждой группы.

Максимальное количество быстрых каналов — 4. Минимальное время преобразования — 1 мкс. Количество медленных каналов достигает 24. Минимальное время преобразования — 1,3 мкс, что тоже весьма быстро.

При необходимости снижения времени преобразования возможно уменьшение разрешения АЦП до 6; 8 или 10 бит.

Также стоит отметить зависимость времени преобразования от напряжения аналогового питания. Для обеспечения максимальной скорости обработки необходимо поддерживать напряжение в диапазоне 2,4…3,6 В. Минимальное напряжение питания 1,8 В.

Кроме 28 внешних каналов на АЦП, заведено еще два внутренних: один — от датчика температуры (не доступен в Value Line), второй — от источника опорного напряжения.

АЦП можно запускать в одиночном или продолжительном режиме преобразования.

Доступен аналоговый сторожевой таймер с работой по нижнему и верхнему порогам с возможностью генерации прерывания.

Передача результатов преобразования возможна через DMA-контроллер.

 

Питание микроконтроллера

Для питания микроконтроллера потребуется источник питания с напряжением 1,8…3,6 В. Для питания ядра используется встроенный преобразователь напряжения.

Поддерживается пять малопотребляющих режимов:

  • Режим «Wait Mode». В этом режиме ядро остановлено, работа периферийных устройств продолжается. Содержание регистров и оперативной памяти сохраняется. Пробуждение выполняется с помощью внутреннего или внешнего прерывания или общего сброса.
  • Режим «Low Power Run Mode». Вэтом режиме ядро и выбранная периферия продолжают работать. Flash и EEPROM остановлены, стабилизатор напряжения находится в низкопотребляющем режиме. Выполнение программы осуществляется из RAM с низкочастотного генератора. Перевод микроконтроллера в этот режим происходит программно. Поскольку все прерывания маскируются, то и выход осуществляется только программно либо по общему сбросу.
  • Режим «Low Power Wait Mode». Вэтот режим микроконтроллер переводится из «Low Power Run Mode», при этом ядро останавливается. Пробуждение происходит по сбросу или по внешнему либо внутреннему событию от периферии. Когда пробуждение вызвано периферией, контроллер возвращается обратно в режим «Low Power Run Mode».
  • Режим «Active-Halt Mode». Вэтом режиме тактирование ядра и периферии остановлено, за исключением RTC. Пробуждение происходит по прерыванию от часов реального времени, внешнего прерывания или после сброса.
  • Режим «Halt Mode». Ядро и периферия остановлены, но контроллер остается включенным, контекст оперативной памяти сохраняется. Пробуждение происходит по внешнему прерыванию или после сброса.

Потребление микроконтроллера в различных режимах отражено на рисунке 7.

 

Потребление микроконтроллеров STM8L Value Line в различных режимах работы

 

Рис. 7. Потребление микроконтроллеров STM8L Value Line в различных режимах работы

 

 

LCD-контроллер

Для управления несложными жидкокристаллическими дисплеями разработчику доступен встроенный LCD-контроллер. Он поддерживает 8 строк и 24 столбца для управления 192 пикселями. Также есть возможность поддержки 4 строк и 28 столбцов для управления 112 пикселями. LCD-контроллер полностью доступен во всех режимах пониженного энергопотребления.

 

Таймеры

Микроконтроллеры семейства содержат до семи таймеров: один 16-битный расширенный таймер для применения в широтно-импульсных модуляторах, до трех 16-битных таймеров общего назначения, один 8-битный базовый таймер и два сторожевых таймера (независимый и оконного типа).

 

Часы реального времени

Микроконтроллеры STM8L имеют встроенные часы реального времени RTC (Real Time Clock). Часы содержат секунды, минуты, часы (в 12 — или 24-часовом формате), день, дату, месяц и год, представленные в двоично-десятичном формате (BCD). Работа с 28-, 29- (високосный год), 30- и 31-дневными месяцами происходит в автоматическом режиме. Функция цифровой калибровки позволяет компенсировать неточность кварцевого резонатора.

Поддерживается работа в режимах пониженного энергопотребления.

 

Ограничения линеек Value Line

Аномально низкая цена на микроконтроллеры линеек Value Line достигается за счет оптимизации процесса тестирования микроконтроллеров (процессы распараллеливания, выбор самых популярных корпусов и дешевых методов упаковки). Никаких изменений в технологии на уровне кристалла нет, техпроцесс — тот же самый, что и в предшествующих линейках, все микроконтроллеры производятся на одном и том же оборудовании. Также микроконтроллеры данных линеек имеют меньшие объемы памяти при одинаковых партнамберах со своими старшими собратьями в линейке и чуть меньший функционал. Приведем сравнительную таблицу микроконтроллеров Value Line (таблица 3).

Таблица 3. Сравнение параметров линейки Value Line   

Параметры STM8L05x STM8L15x
Объем Flash, кбайт   8…64   4…64  
Объем EEPROM, байт   128   2048  
Программирование на фабрике   Нет   Да  
Диапазон напряжения питания, В   1,8…3,6   1,65…3,6  
Количество циклов Flash   100   10 000  
Количество циклов EEPROM   100 000   300 000  
Температурный диапазон, °C   -40…85   -40…125  
Точность встроенного RC (HSI)   +/-5% (-40/85°C; 1,8…3,6 В)   -40…125°C  
Аналоговые параметры   Нет компаратора, ЦАП, датчика температуры, сенсорных кнопок   Все есть  
LCD   до 8×24 или 4×28 сегмента   до 8×40 или 4×44 сегмента  
Уникальный ID   Нет   Да  
Корпуса   TSSOP20, LQFP48, LQFP64   TSSOP20/28, UQFN20/28, LQFP32, LQFP48, LQFP64, LQFP80  

 

Средства разработки

В настоящее время для разработки и отладки программного кода на STM8 доступны четыре среды: ST Toolset компании STMicroelectronics, IAR Embedded Workbench от IAR Systems, Ride7 от Raisonance и малоизвестная у нас в стране CXSTM8 от компании Cosmic software.

Наиболее известная и популярная среда, — несомненно, IAR. IAR давно известен разработчикам и завоевал большую популярность за свою надежность и функциональность. Единственным недостатком является цена: IAR — самая дорогая из всех сред разработки. Для ознакомления доступна 30-дневная версия без ограничения кода или версия только с ограничением по коду в 8 кбайт. В качестве отладчика/программатора подойдет недорогой ST-Link.

В качестве более дешевой альтернативы можно использовать Raisonance. У него тоже есть пробная версия с ограничением кода в 16 Кбайт. Для отладки потребуется фирменный R-Link. Если нужно использование большего объема кода, то можно взять Cosmic software с 32 Кбайт.

Если бюджет разработки не позволяет использовать платные среды, то можно использовать совершенно бесплатный пакет ST Toolset. Он включает в себя среду разработки ST Visual Develop и отдельную программу для более внутрисхемного программирования — ST Visual Programmer. Существенным недостатком ST Visual Develop является отсутствие встроенного инструментария для разработки программного обеспечения на Си (доступен только assembler). Придется использовать Си-инструментарий от Raisonance или Cosmic software.

В случае отсутствия отладчика/программатора вполне можно воспользоваться встроенным в микроконтроллер загрузчиком (Boot Loader). Это позволяет разработчику программировать Flash-, EEPROM- и RAM-памяти через один из последовательных интерфейсов (UART, SPI, CAN). Boot Loader расположен в ROM-памяти и защищен от само-перезаписи, поэтому пользователь не может его повредить случайными действиями.

Активация загрузчика происходит после каждого сброса устройства с таймаутом в 1 секунду.

Для работы с Boot Loader доступна бесплатная утилита — Flash Loader. Ее можно скачать с сайта компании ST.

Для ускорения процесса разработки компания ST предоставляет все необходимые библиотеки, содержащие наборы функций, структуры данных и макросы, охватывающие периферию микроконтроллеров STM8. Библиотеки размещены на сайте компании в свободном доступе.

Как правило, в процессе разработки требуется начать написание и отладку несколько раньше, чем появится первый прототип устройства «в железе». Поэтому разработка начинается с отладочной платы.

Компания STMicroelectronics предлагает разработчикам на выбор несколько недорогих отладочных плат стоимостью менее $15 для начала работы с STM8, Платы условно можно разделить на две группы: «EVAL» и «DISCOVERY». К первой категории относятся наиболее насыщенные с точки зрения обвязки отладочные платы. Здесь выводятся интерфейсы для внешних подключений, обычно устанавливаются ЖК-дисплеи, распаивается различная обвязка (память, АЦП, датчики и прочее). Ко второй категории относятся недорогие платы с минимальной обвязкой микроконтроллера. Здесь обычно устанавливается контроллер и отладчик/программатор.

Типичным примером DISCOVERY-платы может служить STM8SVLDISCOVERY с контроллером STM8S003K3T6 (рисунок 8). Плата фактически состоит из двух частей.

 

Отладочные платы STM8SVLDISCOVERY (а) и STM8L-DISCOVERY (б)

 

Рис. 8. Отладочные платы STM8SVLDISCOVERY (а) и STM8L-DISCOVERY (б)

В первой части находится контроллер на основе ядра Cortex M3 — STM32F103C8T6. На нем, собственно, и реализован отладчик/программатор. Управление происходит по шине USB. От нее же запитывается и вся отладочная плата. В дальнейшем эта часть платы может использоваться в качестве программатора.

Во второй части платы находится, собственно, контроллер STM8S003K3T6. Из обвязки — только кнопка и светодиод. Все порты выведены на контрольные точки. Это довольно удобно при добавлении собственной периферии.

Аналогичная отладочная плата существует и для STM8L — STM8L-DISCOVERY (рисунок 8). Плата собрана на основе микроконтроллера STM8L152C6T6. Построение аналогично STM8SVLDISCOVERY. Существенным отличием является только наличие LCD-индикатора GH08172T.

 

Заключение

Выведя на рынок пять лет назад микроконтроллеры STM8, компания STMicroelectronics сделала очередной шаг в развитии 8-битных решений. Как показало время, решения, заложенные в новые контроллеры, оказались правильными и востребованными.

Новая линейка микроконтроллеров STM8S Value Line стала очередным шагом эволюции 8-битных решений. Микроконтроллеры этой линии предлагают лучшее соотношение цена/производительность среди всех 8-битных контроллеров. Они идеально подходят для большинства потребительских электронных устройств, производимых в больших промышленных объемах, где требуются основные функции микроконтроллера и конкурентные цены. По сравнению с существующими недорогими микроконтроллерами, серия STM8 Value Line идет на шаг впереди.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: mcu.vesti@compel.ru

 

 

Датчики от ST защитят американских футболистов

 

После того как Американская национальная футбольная лига (NFL) выплатила 200 бывшим игрокам, страдающим от черепно-мозговых травм, 765 млн. $ — действующие игроки станут носить датчики-наклейки для мониторинга ударов головы, которые разработала компания X2Biosystems с использованием датчиков от STMicroelectronics.

NFL одобрила использование системы X2 ICE на всех играх и тренировках для всех 32 команд этого сезона.

X2 ICE собирает историю столкновений атлета и данные о работе нейрокогнитивных функций, функций равновесия и координации, которые затем используются как основа для сравнения после инцидента с подозрением на травму. Датчики, названные xPatch, размером меньше монеты в 25 центов, используют МЭМС-датчики движения производства компании ST, микроконтроллер STM32L, маломощный радиопередатчик SPIRIT1, миниатюрный источник питания и схему зарядки батареи.

Черепно-мозговые травмы не ограничиваются только футболистами. Медики, работающие в спорте, армии и сфере промышленной безопасности, считают, что большее внимание к ушибам может помочь предотвратить серьезные повреждения мозга. Мозг способен самовосстанавливаться после большей части сотрясений, если они вовремя диагностированы и приняты соответствующие меры. Мировая организация здравоохранения прогнозирует, что к 2020 г. они станут третьей по значимости в мире причиной смертности и инвалидности.

«Создание xPatch было бы невозможно без передовых технологий ST. xPatch интегрирует все необходимые функции для мониторинга ударов головы, их анализа и беспроводной передачи данных, — сказал Кристоф Мэк (Christoph Mack), исполнительный директор X2 Biosystems. — Благодаря тому, что устройство такое маленькое и легкое, оно может быть незаметно закреплено за ухом».

Источник: www.russianelectronics.ru 

•••

Наши информационные каналы

О компании ST Microelectronics

Компания STMicroelectronics является №1 производителем электроники в Европе. Компоненты ST широко представлены в окружающих нас потребительских товарах – от iPhone до автомобилей разных марок. Лидеры индустриального рынка выбирают компоненты ST за их надежность и выдающиеся технические параметры. В компании ST работает 48 000 сотрудников в 35 странах. Производственные мощности расположены в 12 странах мира. Более 11 тысяч сотрудников заняты исследованиями и разработками – инновационное лидерство ...читать далее