漫长疫情之后,ST今年在北京的首场发布会,重磅推出了多款产品,覆盖了STM32产品家族的全线产品。
“这些产品发布代表着ST将进入一个新时代——云连接、智能边缘的时代,”ST微控制器和数字IC产品部MDG亚太区、物联网/人工智能创新中心及数字营销副总裁朱利安表示,在新的时代,更多的人工智能算法或智能化将运行在设备端,由于联网设备的增加,边缘侧安全识别、验证、数据保护也将越发关键。为此,ST在微控制器和数字产品的远景规划中,也将智能、安全、互联作为重点关注对象。
之所以做这样的战略布局,ST也是在第一线感受到了市场的变化。朱利安介绍,在32位通用MCU潜在市场中,工业市场份额将从2021年的的52%增长到2026年的65%,这样的增长将得益于几个重要的支撑点:家电提升能源效率和联网的需求、工业自动化对基于AI的预测性维护的需求、电动工具无线化需求、汽车电动化需求以及建筑更智能、更安全、更节能的需求,这些需求将极大促进通用MCU的增长。STM32 MCU 和 MPU,也将在安全性、无线连接、人工智能方面做进一步创新和升级。
安全、灵活、坚韧的供应链
面对业界供需紧张的状况,朱利安也给予直接的回应,ST正在积极扩大产能,确保安全、灵活和坚韧的供应链。一方面积极投资内部产能,在2022年的资本支出为35 亿美元,2023年的投入预计超过40亿美元,其中很大一部分将用于支撑 STM32 在 90 纳米和 40 纳米的产能扩充。除了扩充内部产能外,ST也在积极同多个全球代工厂合作,这些合作将支持未来四年到六年甚至更久的客户需求。对于供应链的坚韧度,朱利安表示,ST在全球主要地区都有充足的供应链或完整的供应链,且能保证不同地区生产的产品性能参数完全一致。
五大产品,为需求而生
本期发布的产品,有无线MCU STM32WBA、集成低功耗和高安全的STM32U5、改变和提升8位MCU市场的STM32C0、高性能MCU SM32H5 以及作为MPU市场重要布局的 STM32MP1 。
STM32C0,你的下一个8位MCU
STM32C0是面向成本敏感型用户,非常适合以前通常使用8位/16位MCU的应用,如智能家居(冰箱、烤箱、咖啡机等)、制造设备(工业泵、风扇控制、断路器、烟雾探测、火灾探测、警报器等)以及消费电子(电脑周边和配件)等领域,是 STM32C0主要目标市场。ST 微控制器和数字IC产品部中国区总监曹锦东介绍,这些应用如果需要增加一些传感器信号采集、处理、AI算法、显示、人机交互等需要更强处理能力功能时 ,显然价格相当、性能更高、生态支持更多的32位MCU是更为理想的选择。
成本是非常关键的因素,全新STM32C0的价格亲民,是STM32 MCU中最经济实惠的,从成本上,ST希望客户能够无缝切换。
精简的系统成本,STM32C0让开发者用最小的资源实现最大化的设计,通过内置1%准确度内部RC高速时钟,外部只需1路电源等方式,使得整个系统更精简。
9种封装按需选择,对于空间紧凑型应用,STMC0能够提供三种维度的封装,一种是与8位MCU类似的、方便焊接的封装SO8N、TSSOP-20、LQFP32/48,一种是纤薄紧凑的封装UFQFPN,还有一种是最薄最小的封装WLCSP 。
STM32系列延续, 虽然面向8位MCU应用,但 STM32C0 在性能上毫不含糊,基于48MHz Cortex-M0+内核,达到44DMIPS,且CoreMark评分为114分,与 STM8S相比,性能得到了至少10倍的提升。对于信号的检测、过滤、处理,STM32C0 都会更加游刃有余。曹锦东分享了一个案例,“有个做智能窗帘的客户,之前用STM8S 做电机控制,用 STM8 做摇控器,现在用一颗STM32C0 取代了之前的STM8S 和 STM8,而且更能满足客户在性能、低功耗上的需求。”
与STM320G0无缝移植,一致的引脚布局,同一的IP平台,相同的技术平台,使得STM32C0 能够与 STM320G0 无缝切换。
能效极高的低功耗模式,STM32C0具有简单的低功耗架构,有运行、停止、待机或关机模式。
- 运行模式下具有卓越的动态消耗,低于80μA/MHz
80~605µA的停止模式,无论是否打开HSIKER;唤醒时间取决于传输和闪存状态
8µA待机模式
在唤醒时间不是主要限制的情况下,关机模式电流低至20nA
由于HSI启动时间和默认启动频率为12MHz,而STM32G0是16MHz,因此STM32C0上的唤醒时间比STM32G0上的要长。
简约而不简单的STM32C011/C031框图,Cortex-M0+内核,6-12KB的SRAM,1%内部时钟,12位超高速ADC等,以支持STM32C0做一些更为复杂的应用。
STM32C0软硬件支持,虽然STM32C0相对比较简单,但提供的评估板一点也不简单。ST提供了用于原型开发的STM32031 Nucleo开发板,微型评估板STM32C031探索套件,以及用于样机验证或功能验证的STM32C011探索套件,以帮助客户做快速产品验证和开发周期。在软件方面,ST广泛的软件包包括 PC 软件、嵌入式软件、操作系统、中间件等都将一如既往地支持 STM32C0,以方便客户做开发或移植。
STM32H5,提升性能与信息安全性
嵌入式系统设计中,必须在性能、安全和成本间实现平衡,才能在激烈的市场竞争中脱颖而出。这就需要通用MCU在性价比优秀的同时,还要有出色的安全机制。ST为了实现这一目标,STM32H5应运而生。
全新STM32H5 系列基于Cortex-M33 内核,运行频率高达 250MHz,375DMIPS,1023CoreMark,是目前为止STM32 产品中最快的 Cortex-M33 产品。支持用于内部和外部存储器的指令和数据缓存(ART Accelerator),支持数学加速器FMAC和Cordic,基本可以满足大多数工业应用类需求。
在信息安全方面,STM32H5从最基本的安全构建模块到经过认证并由ST维护的安全服务,为客户提供更多的灵活性。ST 微控制器和数字IC产品部中国区通用微控制器事业技术市场高级经理何荻凡介绍,以下图为例,第1层可以理解为STM32H5提供的安全外设,如安全存储,HUK,防侧信道攻击、对称加密的加速器(AES)和非对称加密加速器(PKA)等。第2层表示,如果客户需要实现安全启动, STM32H5 自带的安全启动软件(boot ROM),客户可以直接使用,不需要自己开发安全启动模块。 第3层是 STM32H5 支持的 Secure Manager(安全管理器),它把安全存储服务、加解密服务、认证服务等都集成好,覆盖了大部分安全功能。Secure Manager 的目标认证是 SESIP L3 和 PSA L3。 通过Secure Manager ,客户能够有选择的实现:
简化客户开发流程,Secure Manager 提供交钥匙的SoC TEE安全服务,经认证的安全部署,降低使用 TrustZone的复杂度。长期服务以及PSA API兼容,简化客户开发流程。
支持无缝云/服务器连接,随着连接云端越来越多需要双方认证,Secure Manager 支持无缝云/服务器注册,预先提供密钥和证书,符合PSA认证,让这个过程变得更简单。
赋能多种应用场景,Secure Manager 也针对不同客户的需求有更多的灵活性,能够提供安全启动服务、安全升级服务、加解密服务,关键 IP 保护服务,认证服务等。
谈到应用场景,何荻凡介绍,STM32H5系列简化了安全性工业应用程序的设计,适用的应用场景包括:智能家居,如空调系统、冰箱、报警系统;工厂自动化,如PLC、电机控制、工业泵;智能城市的通信网关、灯光控制、能量转换;以及键盘、跟踪装置、医疗配件等消费类应用。
STM32H5也提供了丰富的产品组合可供选择。
ST同时也为STM32H5提供了丰富的开发工具,有适合原型制作的经济型开发板Nucleo-H503RB、Nucleo-H563ZI以及多连接套件STM32H573I-DK。何荻凡建议,如果您要用 Secure Manager,或者加解密的模块,建议使用 STM32H573-DK,因为 STM32H573 带加解密模块,小的 Demo 板也带 OctoSPI 的存储和外接存储等。
STM32WBA,低功耗蓝牙5.3
将安全功能扩展到更多物联网应用中,这是推出STM32WBA的初衷。无论是点对点或点对多蓝牙通信,还是组网通信,都对无线微控制器芯片的集成度、功耗、数据处理速度提出了较高要求。对此,STM32在2.4GHz短距离应用场景有完整的布局。
无线双核MCU STM32WB,Cortex-M0+内核运行无线协议栈,Cortex-M4内核运行应用程序。最高可以支持 1Mb 内存和 256K 的 RAM,在协议层上可以支持 BLE5.3,Zigbee、Thread 以及私有的 2.4G 协议,所有协议是可以支持多协议静态和动态并发。
蓝牙低功耗单核芯片BlueNRG SoC,基于Arm Cortex-M0+。可以支持 BLE5.3、长距离和 2Mbps 的速率和扩展广播。最新的 BLUENRG-LPS 产品可以支持 AOA 和 AOD 的定位技术。
全新的STM32WBA,基于Arm Cortex-M33 内核,是首款获得SESIP 3级认证、支持低功耗蓝牙5.3应用的单核无线微控制器,主频高达100MHz,CoreMark评分407,可以提供如下性能优势:
基于最新蓝牙协议Bluetooth®低功耗5.3,高数据速率,确保快速可靠的数据传输
高输出功率+10 dBm,扩大了远端通信范围,具备远距离通信能力
低功耗通讯功能,通过设备通信广播扩展来延长电池寿命
基于Arm® Cortex®-M33 内核,主频100MHz,CoreMark评分达到407,确保高效的应用处理能力
基于SESIP3设备功能保护您的IP并加强隐私保护
传承STM32U5的超低功耗性能(LP-DMA、唤醒时间短)
久经考验的STM32Cube生态系统缩短产品上市时间
高集成度SoC,减少BOM成本,简化无线应用开发
STM32WBA产品简介与框图
谈及无线产品,无线协议的设计开发是工程师最关注的一个环节。STM32WBA可以提供不同的集成度,包括开发人员可以根据需求去自定义解决方案。首先支持基于2.4G私有协议,工程师可以基于链路层(即L2CAP 层)做配置开发。也支持基于现有标准蓝牙的方案协议做定制化的更改,工程师只需要对主控制器接口做开发。此外,STM32WBA还支持 BLE5.3 基本协议栈或全功能的完整协议栈,以及调用完整的蓝牙配置做开发,这三种方式工程师可以灵活选择和配置。
就生态而言,STM32WBA 生态系统继承了 STM32 完整和丰富的生态系统,STM32WBA 产品的生态包括两部分,硬件部分ST可以提供一款 Nucleo开发板Nucleo-WBA52CG,软件部分STM32WBA 可以很好地集成到了整个 Cube 的开发环境中,做连接、示例、外设配置,还可以用 STM32CubeMX 生成代码和功耗估算。同时还有CubeMonRF 功能,可以检测链接质量以及无线设计相关的检测。
作为无线蓝牙产品,需要和手机相连,包括开发人员也需要通过手机验证设计成果或设计内容是否安全可靠。所以,跟其他 MCU 相比,STM32WBA还增加了手机APP ST BLE Sensor、BLE StarNet 和 BLE Toolbox,且有安卓和iOS两个版本。其中,BLE Sensor 是配合 OOB演示板使用,使用BlueST协议读取低功耗蓝牙设备传出的数据。StatNet 是星形拓扑应用APP,可以看到设备网关信息的数据。ToolBox 是最新的APP,它的功能相对而言最全面的,可以发现外围设备、服务和特性,并执行读写操作,也可以通过这个设备做一些网络上云端数据的传输和监测。
STM32MP13,高性价比工业级MPU
STM32 MPU产品家族又迎来了新成员——STM32MP13,这款通用工业级的处理器产品,兼顾了功耗、价格和性能,是一款具有超高性价比的 MPU 产品,主攻性能要求高于典型高端嵌入式微控制器的应用,如工业 4.0、工厂自动化、支付终端安全应用、智能计量、智能家居、电力&新能源基础设施等。
STM32MP13具有三大特点:易用、安全、低功耗。
易用性方面,STM32MP13 和 STM32MP15 共用开发工具和软件,其中,完全主线化的OpenSTLinux 发行版包括Linux 板级支持包 (BSP)、驱动程序、由安全生产支持的安全引导链和流行的应用框架,有助于加快终端产品上市时间,节省开发成本,确保软件能够无缝迁移扩展。同时,最新的OpenSTLinux发行版还新增支持Linux实时功能(Linux-RT)的 X-LINUX-RT 扩展包。此外,STM32MP13还提供进一步的实时性能支持,提供基于STM32Cube 的Bare metal裸机和Azure RTOS开发的软件,以满足用户实现硬实时应用的需求。这一点尤其对习惯于使用MCU开发的用户来说非常友好,可以让开发者在使用MPU强大性能的同时获得类似MCU的开发体验。
安全性方面,STM32MP13 内置了强大的安全功能,包括内存保护,防止非法访问与控制;硬件加密算法,增强硬件稳健性;基于 TrustZone 的代码隔离,用于运行时保护,此外还有贯穿产品全生命周期的安全认证。通过的安全认证有 SESIP Level 3、支付卡行业 (PCI) PTS/POI 6.0 和Arm PSA Certified 的认证。STM32MP13 提供完整的安全生态系统支持,包括基于 OP-TEE 的可信执行,用于 Cortex-A 的可信固件 TF-A,不可更改的永久信任根,用于 MPU 的 STM32Cube 框架,安全密钥设置,和第三方合作伙伴安全相关的解决方案。
低功耗方面,STM32MP13集成了在STM32 MCU中充分验证过的创新节能特性,加上专用于STM32 MPU产品的STPMIC1电源管理IC(PMIC),可以帮助开发人员优化功耗,尤其在各种低功耗模式下,比如在待机和VBAT 模式下可实现节能90%以上。
此外,MP13 通过了严苛的工业级测试,可以支持 10 年 100%的运行时间。芯片结温范围最宽支持-40 到 +125 度。在系统性能方面,其内置 Cortex-A7 最高主频可以达到 1GHz,DRAM 支持 533MHz 的时钟,而且有优化的内部互联。
根据外设接口类型的差异,STM32MP13共分为STM32MP131、STM32MP133和STM32MP135三个系列,共计36款产品型号。
此外,ST还与国内合作伙伴同步发布的基于 STM32MP13 的开发板方案。分别来自于米尔电子、华清远见和正点原子的开发板方案,米尔电子的开发套件包含了 CPU 模组和底板,专门针对于能源电力、工业控制、工业网关和工业 HMI 工业应用领域量身打造。华清远见的方案包括开发套件(CPU 模组、底板)、产品化的边缘网关,可以针对不同用户的应用提供软硬件技术研发服务。 正点原子的开发板则扩充了丰富的功能接口和模块,便于用户使用。