Mikrokontrolery STM32 to rzadkość na rynku: ich producent reklamuje te wyroby, które są lub zaraz będą w sprzedaży, a nie mgliste (terminowo) obietnice. Kolejną taką nowością są mikrokontrolery STM32F4 charakteryzujące się wbudowaną pamięcią Flash o pojemności aż 2 MB.

Firma STMicroelectronics w chwili rozpoczęcia produkcji nowych typów mikrokontrolerów STM32F4 wprowadziła do sprzedaży zestawy startowe z mikrokontrolerami STM32F437IIH6 (STM32437I-EVAL – fotografia 1). Mikrokontrolery współpracują z zewnętrzną pamięcią SRAM o pojemności 16 Mb, do dyspozycji użytkownika jest ponadto 64 kb pamięci EEPROM, a także złącze karty MicroSD oraz złącza dla kart inteligentnych zgodnych z ISO/IEC14443 A/B. Użytkownicy prezentowanego zestawu będą mogli przetestować funkcjonalność interfejsu sieciowego Ethernet (IEEE 802.3-2002) oraz interfejsów CAN 2.0 A/B (wyprowadzone w jednym złączu DB9). W zestawie nie zabrakło wyposażenia podstawowego: 4 diod LED, standardowych dla zestawów STMicroelectronics mikroswitchy, bezprzewodowego interfejsu komunikacyjnego IrDA, a także USB-OTG i kompletnego interfejsu asynchronicznego RS232. Miłośnicy multimediów mają do dyspozycji kompletny tor cyfrowego audio, interfejs kamery CCD, kolorów wyświetlacz LCD-TFT (3,2 cala, wymiary matrycy 240×320 pikseli) zintegrowanym z rezystancyjnym touch-panelem. Standardowym wyposażeniem zestawu jest doskonale znany wszystkim fanom mikrokontrolerów STM32 interfejs do programowania-debugowania o nazwie ST-Link/V2, który współpracuje ze wszystkimi popularnymi w naszym kraju środowiskami programistycznymi.

Fot. 1. Zestaw STM32437I-EVAL z mikrokontrolerem STM32F437IIH6

Prezentowany w artykule zestaw jest obecnie przeznaczony dla ograniczonego grona klientów, a docelowo zostanie zastąpiony zestawem STM32F439I-EVAL (o niemal identycznej konstrukcji z zastosowanym innym mikrokontrolerem). Producent planuje także wprowadzenie do produkcji kolejny zestaw z serii Discovery (czyli tani ale dobrze wyposażony), z wbudowanym jednym z nowych mikrokontrolerów z rodziny STM32F4.

Obecnie (koniec lutego 2013) w ramach rodziny STM32F4 producent oferuje 33 typy mikrokontrolerów, wyposażonych w pamięć Flash o maksymalnej pojemności od 512 kB do 2 MB, pamięć SRAM o pojemności 192 lub 256 kB, montowanych w obudowach o liczbie wyprowadzeń od 64 (obudowa LQFP) do 176 (obudowy LQFP i BGA). Zestawienie dostępnych obecnie wersji mikrokontrolerów STM32F4 pokazano na rysunku 2.

Rys. 2. Dostępne warianty mikrokontrolerów z podrodziny STM32F4

Mikrokontrolery o skrajnie bogatym wyposażeniu w zasoby pamięciowe należą podrodziny STM32F42x oraz STM32F43x, producent zastosował w nich także kilka modyfikacji zwiększających ich możliwości funkcjonalne. Układy z ostatnią cyfrą w oznaczeniu „9” (STM32F439) są odpowiednikami układów z ostatnią cyfrą „7”, ale dodatkowo wyposażonymi w wewnętrzny kontroler LCD-TFT. Jest to bardzo zaawansowany element nowych mikrokontrolerów, umożliwiający wyświetlanie kolorowych obrazów z częstotliwością do 60 ramek na sekundę (fps), wyposażony w lokalną tabelę definicji kolorów C-LUT o organizacji 256×24 bity, system definiowanego przez użytkownika ditheringu (2 bity/składową koloru), możliwość przygotowywania obrazów do wyświetlania w dwóch warstwach (możliwość uzyskania efektu PiP oraz nakładania obrazów z przeźroczystością) i aż 8 obsługiwanych formatach definicji kolorów: ARGB8888 , RGB888, RGB565, ARGB1555, ARGB4444, L8, A88 i A44. Wysoką wymaganą prędkość transferu danych niezbędnych do wyświetlania obrazów pomaga uzyskać wbudowany dodatkowy kanał DMA o nazwie DMA-2D, który zwalnia CPU z realizacji zadań związanych z odświeżaniem zawartości wyświetlacza (rysunek 3). Konstrukcja DMA-2D pozwala wykorzystać go jako prosty koprocesor graficzny sprzętowo realizujący funkcje wypełniania i kopiowania zadanych obszarów, kopiowania obszarów z konwersją formatu wyświetlania, a także łączenia obrazów z różnych źródeł.

Rys. 3. Przykładowa aplikacja modułu DMA-2D

Mikrokontrolery F427 i F437 – poza standardowym zestawem bloków peryferyjnych – wyposażono także w 6 interfejsów SPI i aż 8 UART-ów, wszystkie ich wewnętrzne timery mogą być taktowane z taką samą częstotliwością maksymalną jak rdzeń (do 168 MHz). Interfejsy I2C wyposażono w cyfrowe filtry sygnałów SCL i SDA, a koprocesor kryptograficzny obsługuje – poza dotychczasowymi ECB, CBC i CTR – także tryby AES-GCM (Galois/Counter Mode, który jest wykorzystywany m.in. w protokole sieciowym IEEE 802.1AE) oraz AES-CCM (Combined Cipher Machine). Długość klucza w trybie AES może wynosić 128, 192 lub 256 bitów, w trybie 3DES 64, 128 lub 192 bity, a w trybie DES 64 bity. Nowością są także rejestry na wejściu i wyjściu koprocesora kryptograficznego, które bez dodatkowych zabiegów przestawiają fragmenty słów danych, dostosowując je do wymogów algorytmów szyfrujących.

Mikrokontrolery F429 i F439 – poza dotychczas wymienionymi – wyposażono także w interfejsy zewnętrznych pamięci SDRAM oraz nowy zaawansowany interfejs cyfrowego audio (Serial Audio Interface) obsługujący m.in. protokoły: PCM, TDM, AC’97 oraz SPDIF. Ze względu na wyposażenie nowych mikrokontrolerów w interfejs zewnętrznych pamięci SDRAM (a także NOR/NAND Flash, PSRAM oraz SRAM), będą one montowane w obudowach o liczbie pinów od 100 do 216, co pozwoli dołączyć do nich pamięci z 32-bitowymi magistralami danych (obudowy z 216, 208 i 176 pinami) lub 16-bitowymi (pozostałe wersje obudów). Zewnętrzne pamięci mogą być niezbędne w przypadku m.in. współpracy mikrokontrolera z wyświetlaczami LCD-TFT o większych rozdzielczościach.

Andrzej Gawryluk