隨著最新的智慧電子增加越來越多的感測器驅動功能,並採用碳化矽、氮化鎵等效能更高的功率技術來節省電力,意法半導體(STMicroelectronics,ST)推出了下一代微控制器STM32G4系列,針對先進的數位電源應用以及消費性電子和工業設備,導入兩個新的硬體數學運算加速器來提升應用的處理速度,利用Cordic演算法和濾波函數等各種技術來增加性能和效能。

數學運算加速器專門用於加快運算速度,例如,家電或空調所採用的節能馬達控制演算法中之三角函數計算,以及訊號調節或數位電源控制演算法中的濾波演算法,運算速度相較通用主處理器更快,且效率更高。此外,這種減負方式還可讓內核心釋放更多資源,用於接收更多感測器資料和控制其他功能。

STM32G4還有其他新的功用,例如高解析度電源轉換計時器內建各種功能,能夠釋放CPU資源並簡化開發過程;類比周邊配備和轉換器的性能顯著提升;高速連接技術使外部事件回應速度更快,並支援最新的Power Delivery USB-C介面,最大輸出功率為100W,能夠為裝置快速且方便地充電。

更快的運算速度、更佳的精確度,以及多功能整合,STM32G4 MCU讓電力發揮得更有效率,包括智慧生活、智慧工廠和智慧能源,例如,電動自行車等電動交通工具、數位電源、先進馬達控制、照明、大樓自動化等。

此外,可擴充的安全存儲區域用於存放金鑰等敏感資訊;保護韌體安全並能即時升級;程式設計後偵錯存取預防可以降低威脅隱患;其他安全機制包括最先進的AES-256加密引擎、特有的裝置ID和硬體亂數產生器(True Random-Number Generator,TRNG)。這些安全功能使開發人員能夠因應最新網路安全的挑戰。

意法半導體計畫將該系列的152款產品分為三大產品線:32腳位封裝的基本型產品線;快速輸入/輸出腳位多達107個的增強型和高解析度產品線,目前有100多款產品在售。STM32G431K6U6採用32腳位之QFN32封裝,晶片上快閃記憶體容量達32KB。

STM32G4系列建構於ST現有的高性能和高效能創新技術,例如,ART Accelerator和CCM-SRAM Routine Booster分別提升了記憶體-快閃記憶體的動態和靜態存取,確保應用的整體表現和即時性能俱佳,同時功耗在預估範圍內。

ST新的硬體數學加速度器再次提升晶片的運算性能,其導入Filter-Math Accelerator (FMAC)濾波演算法加速度器和CORDIC專用引擎。新硬體加速度器可以加快一些演算法的運算速度,例如,馬達控制應用中的旋轉和向量三角函數,以及一般的對數、雙曲線和指數函數、訊號偵錯IIR/FIR濾波演算法或數位電源3p/3z控制器,以及卷積和相關函數等向量函數。STM32G4系列建構在一顆170MHz的Arm Cortex-M4高速核心,具有浮點元件和DSP擴充指令集的支援功能,性能測試取得了213DMIPS和550 CoreMark的優異表現。

從先進的製程和系統架構功能,到先進周邊設備的睡眠/喚醒管理功能,節能創新技術無處不在。新G4系列完善了現有的STM32 F3系列。其中,G4的性能是F3的三倍,而最高工作溫度可達到125°C,雙區記憶體支援即時韌體升級,還增加了LQFP80和LQFP128等新封裝。STM32G4高穩健性,可抗電氣干擾,特別是針對快速瞬態脈衝(Fast Transient Burst,FTB),其耐受能力達到5級,這意味著G4實際可耐受裝置上出現之4kV以上的瞬變電壓(IEC 61000-4-4)。

為了輔助應用開發,STM32開發生態系統新增了價格合理,且可支援STM32G4 MCU的Nucleo開發板(NUCLEO-G474RE 和 NUCLEO-G431RB)、功能齊全的評估板(STM32G474E-EVAL 和板載加密加速度計的STM32G484E-EVAL),以及STM32CubeG4套裝軟體。

此外還有一套Nucleo馬達控制專用開發板(P-NUCLEO-IHM03)和軟體開發套件(X-CUBE-MCSDK v5.4)。而線上馬達控制工具ST-MC-SUITE可以方便使用者瀏覽生態系統、發現和組織專案開發所需資源。新G4探索套件將於今年第三季上市,該套件將充分發揮STM32 G4系列的數位電源和馬達控制的技術優勢。