STM32G0是我們最新的主流微控制器 (MCU) 系列,適用于面向成本的消費和工業應用。 新一代提供 64 MHz 的 Cortex-M0+ 內核以及具有安全存儲區、更多 RAM 和閃存、大量 I/O 以及更廣泛的組件集成的穩健架構,以顯著簡化整體 PCB 設計。隨著各種監管機構的能源要求變得更加嚴格,并且用戶對他們的物聯網平臺的期望越來越高,工程師們經常面臨不可能的任務,即選擇必須具有低功耗、同時提供計算要求高的功能和加密加速的 MCU。因此,他們必須要么選擇功能較弱但功耗較低的模型,要么享受所需的 I/O,但要處理更高的整體 TDP(熱設計功耗)。STM32G0就是來解決這個問題的。
我們將新系列命名為 STM32G0,因為它建立在STM32F0的基礎之上。但是,它沒有使用其 180 nm 工藝節點,而是依賴于類似于STM32L4的 90 nm 節點。使用這種新的光刻方法使我們能夠從 L4 的一些超低功耗功能中受益,同時還集成了更多的組件并優化了架構,將 F0 的性能和特性推向了一個全新的水平。 因此,STM32G0 確保工程師能夠在計算密集型功能和系統功耗之間找到適當的平衡。為了使他們能夠盡快測試這種新范例,我們正在發布 STM32G0 Nucleo 板和 EVAL 板,這將使他們能夠了解如何輕松移植應用程序并立即享受 I/O 和內存的增加。
九個 I/O 和一條電源線
新架構的所有好處可能并不總是對每個人都顯而易見,但 I/O 的增加尤為重要。例如,新的 STM32G071 的 64 引腳版本比具有相似引腳數的 STM32F071多提供9 個 I/O ,而與使用相同封裝的 STM32F071 相比, 48 引腳模型提供了7 個額外的 I/O 。我們還更進一步推出了具有 32 個引腳的 STM32G071,以提供更大的靈活性。事實上,從來沒有一個只有 32 個引腳的 STM32F071,但如果我們看下一個最好的東西,STM32F051 的內存更少,RAM 更少,I/O 更少。因此,想要上一代 STM32F071 或更多 I/O 的 32 引腳版本的開發人員現在可以享受全新的可能性。
新的 STM32G0 在簡化 PCB 設計方面也做了很多工作,但有一個特點很突出:64 引腳或更少的封裝上的單個電源對。STM32G0不再使用傳統的多條電源線及其必要的電容器,而是僅使用一根線,這將使PCB設計更加簡單和便宜。為了實現這一壯舉,我們在封裝內開發了一種獲得專利的內部鍵合系統,該系統能夠將電流傳播到架構的所有不同單元,以為模擬和數字電路供電。
可定制 MCU 的典型代表
STM32G0 也很特別,因為我們愿意提供廣泛的封裝陣列,這為我們架構的簡單性和穩健性賦予了新的意義。事實上,今天的宣布具有高度的象征意義,因為我們不僅推出了少數零件號,而且致力于發布最全面的產品系列之一。
我們正在設想各種封裝:一些只有 8 個引腳,而另一些則高達 100 個引腳。此外,我們的 32 引腳和 48 引腳模型從最簡單的 8 KB RAM 和 16 KB 閃存配置到我們最強大的 128 KB RAM / 512 KB 閃存架構。這種巨大的多樣性確保工程師可以選擇與他們最相關的部分。例如,團隊不再需要切換到 STM32F1 即可從 512 KB 的閃存中受益,但可以在享受 STM32G0 的低功耗的同時仍受益于 0.5 兆字節的存儲空間。
此外,封裝中的大量模型選擇解決了一種稱為“可定制 MCU”的新趨勢。目前,可穿戴設備和移動設備為每個產品提供一個微控制器。但是,制造商正在考慮提供產品的多個版本,每個版本都使用不同的 MCU,以創建可以吸引更多客戶的定價結構。那些尋找入門級機型的人會很高興有一個更具成本效益的解決方案,內存更少,而愿意投資更多性能的人也有可能這樣做,制造商最終會吸引更廣泛的受眾。 借助我們全新的 STM32G0 系列,設計人員可以從所有使用相同封裝的各種配置中受益,從而使他們能夠在提供各種 MCU 選項的同時保持相同的 PCB 和代碼。
超低功耗與主流性能的混合體
新架構有助于應用程序編程的另一個方面是新組件的低功耗模式。盡管作為主流器件,STM32G0 在 64 MHz 下運行時所需的電流低于 100 μA/MHz,這要歸功于其工藝節點與 STM32L4 有一些相似之處。相比之下,STM32F0 需要 250 μA/MHz。新架構還具有 STOP 模式,只需關閉閃存和實時時鐘即可降至 3 μA ,而其 STANDBY 模式僅需要200 nA,遠低于上一代產品。盡管處于如此低的功耗狀態,該架構仍然可以在大約 5 μs 的 STOP 狀態和 14 μs 的 STANDBY 狀態下喚醒,這使得它們更具優勢。
此外,我們還提供了一個 VBAT 引腳,這意味著工程師可以放置一個電容器來僅為 RTC 和備用寄存器供電,從而允許系統的其余部分關閉并將功耗降至 10 nA。通過如此低的消耗,可以創建一種在用戶更換電池時將基本信息保存在內存中的設計,從而改善整體體驗。編寫應用程序通常是為了找到最佳優化,這可能需要大量時間和精力。因此,由于 STM32G0 的功耗如此之低,其節能特性為新的應用和性能水平開辟了道路。因此,工程師可以將其視為一種混合形式,幾乎是一種超低器件,同時仍然是主流 MCU。
用于安全的 STM32G0
為了讓團隊為下一代物聯網產品做好準備,我們包括了一個能夠加速 AES 256 位計算的加密內核,以及一個真正的隨機數生成器來優化加密密鑰。然而,最令人印象深刻的安全特性是可編程安全存儲區的實現。 開發人員可以定義 Flash 的一部分,一旦他們注銷,系統其余部分將無法訪問,這使他們能夠存儲根密鑰和關鍵例程,以實現安全啟動和安全固件升級等功能。我們知道,許多團隊會因此使用 STM32G0 的額外內存來實現安全存儲區來保護他們的應用程序,從而在不影響性能的情況下提高產品安全性。
此外,有史以來第一次,我們的預算主流 MCU 之一包括一個內存保護單元 (MPU)。它通過創建一個隔離程序線程同時還支持安全操作系統的沙箱來防止試圖復制數據或竊聽的攻擊。當我們深入研究STM32L4 探索板時,該功能脫穎而出,而在 STM32F0 上完全沒有它之后,它在 STM32G0 上的出現標志著我們希望為所有產品帶來關鍵安全功能的新的且極具象征意義的一步。此外,為了進一步幫助客戶,我們將在未來幾個月內提供技術文檔、軟件參考包和安全指南,以評估開發人員利用這些功能的情況。
用于創新的 STM32G0
STM32G0 也是全球首款支持 USB-C 和供電 (UCPD) 的通用 ARM Cortex-M 微控制器,這要歸功于兩個 UCPD 接口。這個新 IP 可以管理 Type-C 連接器,而無需外部 Power Delivery 控制器。我們還包括一個收發器,用于處理需要更多功率(高達 100W)的應用程序或希望使用備用模式通過 USB-Type-C 部署身份驗證、固件升級或視頻共享的應用程序的 Power Delivery 通信協議,用于實例。
同樣,我們還集成了與 STM32L4 相同的高速和高精度內部時鐘,進一步簡化了 PCB 設計。我們還提供運行速度是 MCU 兩倍的定時器(最高 128 MHz),以提供對數字系統的更高控制。例如,智能燈制造商可以享受更高的精度,并大大減少其某些型號的閃爍效果。
面向未來,使其持續更長時間
歸根結底,這都是我們努力使我們的新架構面向未來的努力的一部分,這解釋了為什么我們還通過硬件過采樣包括了一個更快的模數轉換器 (ADC),精度為 16 位。此外,我們的新設備更加強大,這要歸功于新組件,這些組件使整體設計對電磁干擾的敏感性大大降低,并提供了更好的快速瞬態電壓保護。例如,STM32G0 可以承受引腳上高于 4.5 kV 和板上 8 kV 的突發。
審核編輯:郭婷
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