Die Leistungsfähigkeit von Digital-Power-Anwendungen

12th June 2019
Posted By : Victoria Chercasova
Die Leistungsfähigkeit von Digital-Power-Anwendungen

Die neuesten intelligenten Elektronikprodukte besitzen zusätzliche sensorbasierte Features und nutzen effizientere Leistungs-Technologien wie etwa Siliziumkarbid oder Galliumnitrid, um Energie zu sparen. Vor diesem Hintergrundgeht STMicroelectronics, ein weltweit führender Halbleiterhersteller mit Kunden im gesamten Spektrum elektronischer Applikationen, mit einer neuen Generation von Mikrocontrollern an den Start, die die notwendige Performance für das Management solcher Anwendungen mitbringen. 

  • Neue Mathematik-Beschleuniger erhöhen die Geschwindigkeit und sparen Energie
  • Fortschrittliche Analog-Peripherie macht mehr Sensoren und Anwender-Features möglich
  • Mehr Cyber-Sicherheit durch wirkungsvolleren Schutz

Ausgerichtet auf fortschrittliche Digital-Power-Anwendungen sowie Konsum- und Industriegeräte, warten die neuen STM32G4*-Mikrocontroller mit zwei neuen Mathematik-Hardwarebeschleunigern auf, um die Verarbeitung von Anwendungen schneller zu machen, in denen Cordic- und Filterfunktionen zum Einsatz kommen. Hinzu kommt eine ganze Reihe Features zur Steigerung der Leistungsfähigkeit und der Energieeffizienz. Die neuen Beschleuniger sind eigens dafür konzipiert, beispielsweise trigonometrische Berechnungen für energiesparende Motorsteuerungen in Geräten oder Klimaanlagen bzw. Filterfunktionen für die Signalaufbereitung oder die digitale Leistungsregelung schneller zu machen. Sie errechnen ihre Ergebnisse schneller 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, ultraschnelle Verbindungen für blitzschnelle Reaktionen auf externe Ereignisse sowie Unterstützung für das neueste USB-C-Interface, mit sich Geräte mit bis zu 100 W schnell laden oder komfortabel mit Strom versorgen lassen. 

„Consumer- und Industrieprodukte der Spitzenklasse können mithilfe der Innovationen, mit denen wir die STM32G4-Serie ausgestattet haben, jetzt bei weniger Aufwand mehr leisten”, sagt Ricardo De Sa Earp, General Manager der Microcontroller Division von STMicroelectronics. „Gestützt auf das beispiellose Konzept der STM32F3-Serie, die eine reichhaltige Auswahl an verbesserten Peripheriefunktionen und Schnittstellen mit dem als Industriestandard etablierten Arm-Core kombiniert, kommen unsere neuesten Mikrocontroller jetzt für noch mehr Applikationen in Frage, vereinfachen das Design, reduzieren den Stromverbrauch und steigern gleichzeitig die Leistungsfähigkeit.“ 

Mit ihrer höheren Rechengeschwindigkeit und gesteigerten Genauigkeit sowie der Integration von noch 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. Die Spanne reicht hier von e-Mobility-Applikationen wie e-Bikes über digitale Stromversorgungen, fortschrittliche Motorsteuerungen und Beleuchtungs-Anwendungen bis zu Gebäudeautomations-Produkten und vielem mehr. 

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), sodass Entwickler mit den neuesten Herausforderungen in Sachen Cybersecurity fertig werden können. 

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 Preise beginnen bei 1,68 US-Dollar (ab 10.000 Stück) für den STM32G431K6U6 mit 32 KByte Flash-Speicher im QFN32-Gehäuse. 

Weitere technische Informationen:

MCU-Architektur

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 bzw. die statische Cache-Performance im Interesse einer herausragenden Gesamtapplikations- und Echtzeit-Performance unter Einhaltung eines effizienten Energiebudgets. 

Die neuen Mathematik-Hardwarebeschleuniger von ST warten jetzt zusätzlich mit einem Filter-Math Accelerator (FMAC) sowie einer speziellen CORDIC-Engine auf. Die neuen Peripheriefunktionen liefern schnellere Ergebnisse für Rotations- und Vektor-Trigonometrie zum Einsatz in Motorsteuerungen, ergänzt durch allgemeine Logarithmus-, Hyperbel- und Exponentialfunktionen, IIR/FIR-Filterfür 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. 

Hinzu kommt eine reichhaltige Ausstattung an stromsparenden Innovationen von fortschrittlicher Prozesstechnologie und Architektur-Features bis zu einem hochentwickelten Sleep-Wake-Management für die Peripheriefunktionen. Zusätzlich gibt es die folgenden wichtigen neuen Features: 

  • Hochauflösender Timer mit 12 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 erhöhen 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 neue 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 hochgradig 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). 

Erweitertes Entwicklungssystem

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.

 





Sign up to view our publications

Sign up

Sign up to view our downloads

Sign up

Hotspots Specials 2019
24th October 2019
Germany Böblingen, Germany
IoT Solutions World Congress 2019
29th October 2019
Spain Barcelona
Maintec 2019
30th October 2019
United Kingdom NEC, Birmingham
NOAH Conference 2019
30th October 2019
United Kingdom Old Billingsgate, London
AI & Robotics Conference Expo 2019
31st October 2019
United Kingdom etc.venues, London