Der STM32G4: •	Fortschrittliche Analog-Peripherie macht mehr Sensoren und Anwender-Features möglich. ST Mictroelectronics

Der STM32G4: Fortschrittliche Analog-Peripherie macht mehr Sensoren und Anwender-Features möglich. ST Mictroelectronics

Die neuen STM32G4-Mikrocontroller von ST Microelectronics sind ausgerichtet auf fortschrittliche Digital-Power-Anwendungen sowie Konsum- und Industriegeräte. Um die Verarbeitung von Anwendungen zu beschleunigen in denen Cordic- und Filterfunktionen zum Einsatz kommen, verfügen sie über zwei neue Mathematik-Hardwarebeschleuniger.

Hinzu kommen einige Features zur Steigerung der Leistungsfähigkeit und der Energieeffizienz. Die neuen Beschleuniger sind dafür konzipiert, beispielsweise trigonometrische Berechnungen für energiesparende Motorsteuerungen in Geräten oder Klimaanlagen beziehungsweise Filterfunktionen für die Signalaufbereitung oder die digitale Leistungsregelung schneller zu machen. Sie errechnen ihre Ergebnisse zügiger und effizienter als der eher universell ausgerichtete Hauptprozessor, der dank dieser Entlastung mehr Sensordaten entgegennehmen und zusätzliche Anwender-Funktionen steuern kann.

Zu den weiteren neuen Features gehören höher auflösende Leistungsregelungs-Timer mit verschiedenen eingebauten Funktionen, die die CPU entlasten und den Entwicklern die Arbeit erleichtern. Geboten werden überdies leistungsfähigere analoge Peripheriefunktionen und Wandler, schnelle Verbindungen für schnelle Reaktionen auf externe Ereignisse sowie die Unterstützung für das neueste USB-C-Interface, mit dem sich Geräte mit bis zu 100 W schnell laden oder komfortabel mit Strom versorgen lassen.

Höhere Rechengeschwindigkeit

Mit ihrer höheren Rechengeschwindigkeit und der gesteigerten Genauigkeit sowie der Integration von mehr Features unterstützen die STM32G4-MCUs mehr Funktionalität und verbessern die Energieeffizienz in einer breiten Palette von Produkten für Smart-Living-, Smart-Factory- und Smart-Energy-Anwendungen.

Hinzu kommen weitere Features wie ein skalierbarer, absicherbarer Speicherbereich für die geheime Speicherung und gesicherte Live-Firmwareupgrades, die Unterbindung des Debug-Zugriffs nach erfolgter Programmierung, um die Angriffsoberflächen zu verkleinern, eine AES-256-Verschlüsselung nach dem neuesten Stand der Technik, eine eindeutige Device-ID sowie ein echter Zufallszahlen-Generator (TRNG).

Mehr als 100 der insgesamt 152 Bauelemente, die ST im Rahmen dieser Serie einführen will, sind bereits verfügbar – von der Access Line mit 32-Pin-Gehäusen über die Performance Line bis zu den MCUs der High-Resolution Line mit bis zu 107 schnellen I/O-Leitungen.

Die STM32G4-Serie baut auf bestehenden Innovationen auf, die von ST geschaffen wurden, um die Leistungsfähigkeit und Effizienz zu verbessern. Beispiele sind der ART Accelerator und der CCM-SRAM-Routine-Booster. Diese steigern die dynamische beziehungsweise die statische Cache-Performance für eine gute Gesamtapplikations- und Echtzeit-Performance unter Einhaltung eines effizienten Energiebudgets.

Die neuen Mathematik-Hardwarebeschleuniger verfügen zusätzlich über einen Filter-Math Accelerator (FMAC) und eine spezielle Cordic-Engine. Die neuen Peripheriefunktionen liefern schnellere Ergebnisse für Rotations- und Vektor-Trigonometrie zum Einsatz in Motorsteuerungen, ergänzt durch allgemeine Logarithmus-, Hyperbel- und Exponentialfunktionen, IIR/FIR-Filter für die Signalaufbereitung oder den 3p/3z-Controller für digitale Stromversorgungen sowie Vektorfunktionen wie zum Beispiel Konvolution und Korrelation. Die Serie basiert auf einer schnellen, mit 170 MHz getakteten Implementierung des Arm Cortex-M4-Cores mit Gleitkomma-Einheit und DSP-Erweiterungen, die es in Benchmark-Tests auf 213 DMIPS und 55 Coremark bringen.

Zusätzlich gibt es die folgenden neuen Features:

  • Hochauflösender Timer mit zwölf unabhängigen Kanälen mit einer Auflösung von jeweils 184 ps, selbstkompensiert gegen Temperatur- und Spannungsdrift
  • Bis zu 25 fortschrittliche analoge Peripheriefunktionen:
    • Bis zu fünf 12-Bit-A/D-Wandler mit 4 MSPS und Hardware-Oversampling zum Erzielen einer Auflösung von 16 Bit
    • Bis zu sechs schnelle Operationsverstärker mit hohem Verstärkungs-Bandbreitenprodukt und einer eingebauten Verstärkung von 1 %
    • Bis zu sieben 12-Bit-D/A-Wandler mit 15 MSPS
    • Bis zu sieben Komparatoren mit einer Signallaufzeit von 16,7 ns
  • Industrietaugliche CAN-FD-Konnektivität mit einer gegenüber Standard-CAN bis um das Achtfache erhöhten Nutzdatenrate
  • Stromaufnahme unter 165 µA/MHz im Run-Modus zur Verlängerung der Batterielebensdauer
  • Größeres On-Chip-RAM (bis zu 128 KByte mit Paritäts-Bit)
  • Bis zu 512 KByte Flash-Speicher mit ECC (Error Code Correction)
  • Erweiterte DMA-Funktionalität und Flexibilität für externe Interrupts
  • Digital- oder Analog-Optimierung durch MCU-Varianten in der Access Line, Performance Line und High-Resolution Line

Die Serie STM32G4 ergänzt damit die existierende STM32F3-Serie und bietet eine dreimal höhere Leistungsfähigkeit, neue Bausteine für Umgebungstemperaturen bis +125 °C, Dual-Bank-Speicher für Live-Firmwareupgrades sowie neue Gehäuseoptionen wie etwa LQFP80 und LQFP128. Der störungsbeständige STM32G4 ist besonders immun gegen FTBs (Fast Transient Bursts) und erreicht hier den höchsten Level 5, was in der Praxis mehr als 4 kV am Equipment entspricht (IEC 61000-4-4).

Um Hilfestellung bei der Entwicklung zu bieten, hat ST das STM32-Entwicklungssystem bereits durch bezahlbare Nucleo-Boards (Nucleo-G474RE und Nucleo-G431RB) und komplett ausgestattete Evaluation-Boards (STM32G474E-Eval und STM32G484E-Eval mit Krypto-Funktionalität) für die STM32G4-MCUs sowie das STM32CubeG4 Software-Pack erweitert. Hinzu kommen ein Motor Control Nucleo Pack (P-Nucleo-IHM03) und Software Development Kits (X-Cube-MCSDK v5.4) sowie das Online Motor-Control Tool ST-MC-Suite. Letzteres hilft den Anwendern beim Durchsuchen des Entwicklungssystems zur Organisation der für das jeweils anstehende Projekt benötigten Ressourcen.

Spezielle Discovery Kits, die sich die Digital-Power- und Motorsteuerungs-Fähigkeiten der STM32G4-Serie zunutze machen, kommen im dritten Quartal 2019 auf den Markt.