STMicroelectronics et la gamme de microcontrôleurs STM32 32 bits

STMicroelectronics est l'une des plus grandes sociétés de semi-conducteurs du monde et un grand fournisseur de microcontrôleur pour le développement d'applications embarquées. La gamme STM32 de microcontrôleurs Flash 32‑bits leaders de l'industrie de cette société est basée sur la série de cœurs de processeur ARM Cortex™-M – y compris le Cortex-M0, Cortex-M0+, Cortex-M3 et Cortex-M4 – et combine haute performance, capacités de traitement du signal en temps réel et numérique (DSP), faible puissance et fonctionnement à faible tension, ainsi qu'un grand choix de périphériques sur puce.

Accompagnée par un grand choix de kits de démarrage, cartes de développement, outils et logiciels, la gamme STM32 est un grand portefeuille de plus de 400 MCU qui vont de l'entrée de gamme et de dispositifs ultra faible puissance pouvant fournir 26 DMIP à 32 MHz jusqu'aux MCU classiques de moyenne gamme offrant 61 DMIP à 72 MHz et jusqu'aux dispositifs haute performance avec capacités DSP et de point flottant pouvant offrir 225 DMIP à 180 MHz.

 

Voici les principales séries Cortex-M de la gamme STM32 :

La série STM32 F0 de MCU entrée de gamme basés sur Cortex-M0 convient bien aux applications sensibles au coût et combine une performance en temps réel, un fonctionnement faible puissance et l'architecture avancée et les périphériques associés à la plateforme STM32.

La série STM32 F1 de MCU classiques basés sur Cortex-M3 couvre les besoins d'un grand nombre d'applications sur les marchés industriels, médicaux et de la consommation. Une haute performance et des périphériques de première classe avec un fonctionnement faible puissance et faible tension sont associés à un haut niveau d'intégration à des prix accessibles, ainsi qu'à une architecture simple et des outils faciles d'utilisation. Cette série est compatible avec le broche-à broche, les périphériques et les logiciels et comporte cinq gammes de produits dont la STM32F100 Value Line, avec un CPU 24 MHz ; idéale pour les applications de contrôle des moteurs.

La série STM32 F2 de MCU haute performance basés sur Cortex-M3 emploie la technologie de traitement ST 90 nm à mémoire non-volatile (NVM) avec un accélérateur de mémoire adaptative en temps réel (ART) et une matrice bus multicouches offrant un équilibre sans précédent entre prix et performances. Cette série est extrêmement intégrée et combine jusqu'à 1 Mo de mémoire Flash et 128 Ko de SRAM, ainsi qu'Ethernet MAC, USB 2.0 HS OTG, une interface caméra, la prise en charge du cryptage matériel et une interface mémoire externe. La technologie d'accélération permet aux MCU d'atteindre 150 DMIPS à 120 MHz, ce qui est l'équivalent d'une exécution sans délai d'attente tout en maintenant la consommation dynamique de courant à un niveau très bas de 175 µA/MHz.

La série STM32 F3 de MCU signal mixte basés sur Cortex-M4 combine un Cortex-M4 32 bits tournant à 72 MHz avec DSP et une unité à point flottant (FPU), ainsi qu'un nombre important de périphériques analogiques intégrés, pour une conception d'applications simplifiée et de coût réduit.

Cette série comporte des dispositifs ayant des capacités mémoire allant de 32 à 256 Ko de Flash et rassemble des gammes de produits tels que le MCU STM32F302 pour les applications polyvalentes, le STM32F303, destiné aux applications de contrôle des moteurs et le STM32F373, qui intègre un ADC sigma-delta 16 bits pour les applications de mesure haute précision telles que les capteurs biométriques ou la mesure intelligente.

La série STM32 F4 de MCU basés sur Cortex-M4 est la série STM32 la plus performante. Associant les capacités de contrôle en temps réel d'un MCU et la performance de traitement du signal d'un DSP, cette série exploite la technologie NVM de ST et un accélérateur ART pour atteindre les scores de référence les plus élevés de l'industrie pour les microcontrôleurs basés sur Cortex-M avec jusqu'à 225 DMIPS d'exécution à partir de la mémoire Flash à 180 MHz maximum. Cette série met également en œuvre la conversion dynamique de puissance et se compose de cinq gammes complémentaires de produits.

Citons STM32F401, la série la plus économique, offrant un CPU de 105 DMIPS à 84 MHz ; STM32F407, avec un CPU de 210 DMIPS à 168 MHz et jusqu'à 1 Mo de Flash, plus une interface Ethernet MAC et caméra ; et STM32F429, un CPU de 225 DMIPS à 180 MHz, avec jusqu'à 2 Mo de Flash double banc, et un contrôleur LCD-TFT.

La série STM32 L1 de MCU ultra-faible puissance basés sur Cortex-M3 utilise une technologie de traitement exclusive à fuites ultra-faibles avec conversion dynamique autonome de la tension et cinq modes de faible puissance dont un mode de fonctionnement faible puissance consommant seulement 9 μA et un mode de fonctionnement dynamique à seulement 177 μA/MHz. Cette série offre aussi un large portefeuille de fonctionnalités telles que le cryptage matériel et un grand éventail de mémoires, de nombre de broches et de périphériques tels qu'USB, interface cristaux liquides, comparateurs, ADC et DAC. Ce portefeuille comporte des mémoires Flash de 32 à 512 Ko (avec jusqu'à 80 Ko de SDRAM et 16 Ko d'EEPROM embarquée) et de 48 à 144 broches. Cette série comporte quatre gammes de produits dont la gamme économique STM32L100.

La série STM32W de MCU sans fil combine le processeur ARM Cortex-M3 et une radio 2,4 GHz IEEE 802.15.4 dans une architecture faible puissance ; elle est destinée au marché des réseaux de capteurs sans fil. Cette série offre la meilleure densité de code de sa catégorie et est une plateforme ouverte dotée de ressources supplémentaires pour l'intégration des applications, y compris des E/S configurables, des ADC, des minuteurs, des interfaces SPI et UART. Des bibliothèques logicielles RF4CE et IEEE 802.15.4 MAC sont également incluses. Cette série comporte des dispositifs avec 64 à 256 Ko de mémoire Flash sur puce et jusqu'à 16 Ko de SRAM.

 

Kits et cartes de développement

Une large gamme de kits, cartes et outils de démarrage et de développement est disponible pour le développement d'applications basées sur STM32, y compris les toutes récentes cartes de développement Nucleo.

Les gammes basiques de kits de démarrage et d'évaluation pour la plateforme STM32 comportent le kit de démarrage Raisonance STM32 Cortex, le Raisonance STM32 Primer, le stick d'évaluation STM32-Performance, le STM32-comStick (microcontrôleur STM32F107VC) et le kit de démarrage (IAR™) pour STM32 Cortex. Les kits de développement spécifiques aux séries STM32 individuelles prennent la forme de kits de découverte ST, qui incluent des kits pour les séries STM32F0, STM32F1, STM32F3 et STM32F4.

 

Le kit de découverte STM32F3

Des kits de découverte série STM32F429I STM32F4 et série STM32F401C STM32F4 sont également disponibles pour le développement d'applications haute performance ; ils sont basés sur les MCU Cortex-M4 STM32. Il existe aussi un duo de cartes d'évaluation pour le développement basé sur STM32F3 : la carte d'évaluation série STM32F3 (STM32F373 MCU) pour l'acquisition des données et la carte d'évaluation série STM32F3 (STM32F303 MCU).

Les dernières additions à l'environnement de développement STM32 sont les cartes de développement STM32 Nucleo. Ces nouvelles cartes comportent deux grandes fonctionnalités qui devraient vivement intéresser les ingénieurs : la compatibilité mbed permettant aux développeurs d'utiliser la plateforme logicielle ouverte mbed, C/C++ SDK (Software Development Kit) en ligne et l'infrastructure de collaboration sur mbed.org ; et la connectivité Arduino via des en-têtes acceptant les boucliers du grand écosystème Arduino. Les cartes STM32 Nucleo sont fournies avec un débogueur/programmateur ST-Link intégré et fonctionnent avec un large éventail d'environnements de développement logiciel y compris IAR EWARM, Keil MDK, mbed, IDE (Atollic TrueStudio) basés sur GCC. Des cartes de développement Nucleo spécifiques sont disponibles pour les séries spécifiques STM32 F0, STM32 F1, STM32 F4 et STM32 L1.

 

Outils logiciels

La gamme STM32 est soutenue par une large gamme d'outils logiciels dont des IDE (Integrated Development Environments) traditionnels avec compilateurs C/C++ et débogueurs de grands fournisseurs tiers, des versions gratuites étant disponibles pour le code jusqu'à 64 Ko. Des outils ST sont également disponibles pour disposer de la configuration, de l'initialisation et de la surveillance comportementale des MCU pendant le temps de fonctionnement. Signalons tout particulièrement STM32Cube™, disponible gratuitement, conçu pour réduire le délai et les coûts de développement des applications basées sur STM32. STM32Cube inclut l'outil de configuration logicielle graphique STM32CubeMX, qui permet de créer un code d'initialisation C avec des assistants graphiques et qui embarque une plateforme logicielle complète – disponible par série, par exemple STM32CubeF4 pour la série STM32F4. Cette plateforme comporte le STM32Cube HAL, une couche d'abstraction logicielle embarquée qui garantit un maximum de portabilité dans le portefeuille STM32, tout en offrant un ensemble cohérent de composants d'intergiciel dont RTOS, USB, TCP/IP et les graphiques.