Die STM8-Mikrocontroller-Serie, die 2009 von STMicroelectronics eingeführt wurde, umfasst eine Reihe von 8-Bit-Mikrocontrollern, die auf dem fortschrittlichen STM8-Kern basieren. Diese Mikrocontroller zeichnen sich durch eine 3-stufige Pipeline-Architektur, hohe Kosteneffizienz und einfache Entwicklung aus. Je nach Anwendungsanforderungen wird die STM8-Mikrocontroller-Serie in drei Hauptkategorien unterteilt: STM8S, STM8L und STM8A.
Merkmale der STM8-Mikrocontroller
1. Fortschrittlicher STM8-Kern: Durch die Verwendung einer Harvard-Architektur mit einer 3-stufigen Pipeline erreicht die CPU Geschwindigkeiten von bis zu 24 MHz und unterstützt einen erweiterbaren Befehlssatz.
2. Flexibles Taktmanagement: Es stehen verschiedene Taktquellen zur Verfügung, darunter HSE, HSI und LSI, mit externen Taktquellen von bis zu 24 MHz. Es verfügt über ein Taktsicherheitssystem zur Überwachung der Gültigkeit externer Takte.
3. Vielseitiges Energiemanagement: Der Mikrocontroller arbeitet in einem breiten Spannungsbereich von 2,95 V bis 5,5 V und unterstützt mehrere Energiesparmodi, darunter Standby, schnelles Aufwachen aus dem Halt-Modus, langsames Aufwachen aus dem Halt-Modus und Halt. Einzelne Peripherie-Taktgeber können aktiviert oder deaktiviert werden, um den Energieverbrauch zu optimieren.
4. Großzügiger integrierter Speicher: STM8-Mikrocontroller verfügen über einen Programmspeicher und Datenspeicher mittlerer Dichte mit bis zu 32 KB Flash-Speicher, der bis zu 100.000 Schreib-Lösch-Zyklen bei 55 Grad Celsius über einen Zeitraum von bis zu 20 Jahren standhält. Außerdem verfügen sie über bis zu 1 KB echten EEPROM-Speicher, der bis zu 300.000 Mal gelöscht werden kann, und bis zu 2 KB RAM.
5. Umfangreiche Peripherieschnittstellen: Die Serie bietet verschiedene Peripheriegeräte, darunter I2C-Schnittstellen mit Geschwindigkeiten von bis zu 400 Kbit/s, SPI-Schnittstellen mit 10 Mbit/s, UART-Schnittstellen, CAN 2.0-Schnittstellen, Infrarot-Schnittstellen, Smartcard-Schnittstellen, ADCs, Timer, unabhängige Watchdogs, Window Watchdogs und Summer.
6. E/A-Ports und Interrupts: Ausgänge mit hohem Senkenstrom und robuste E/A-Ports, die unabhängig voneinander als Ein- oder Ausgänge konfiguriert werden können. Alle E/A-Ports unterstützen externe Interrupts mit bis zu 4 programmierbaren Interrupt-Verschachtelungsebenen und maximal 32 Interrupt-Vektoren.
7. Praktische Debugging-Tools: STM8-Mikrocontroller bieten eine Single-Wire-Debug-Schnittstelle (SWIM) für die Online-Programmierung und das nicht-intrusive Debugging. Die kostenlose Entwicklungsumgebung ST Visual Develop reduziert die Entwicklungskosten.
Klassifizierung von STM8-Mikrocontrollern
STM8-Mikrocontroller werden nach ihren Anwendungsbereichen kategorisiert. Zwei häufig verwendete Serien sind die STM8S und STM8L.
STM8S-Serie
Die Mainstream-8-Bit-Mikrocontroller der STM8S-Serie von STMicroelectronics eignen sich für verschiedene Anwendungen in den Bereichen Industrie, Konsumgüter und Computer, insbesondere für die Massenproduktion. Diese Mikrocontroller basieren auf dem STM8-Kern und nutzen die 130-nm-Prozesstechnologie und die fortschrittliche Kernarchitektur von ST. Sie bieten eine maximale Taktfrequenz von 24 MHz und eine Rechenleistung von bis zu 20 MIPS.
Neben dem integrierten EEPROM und dem RC-Oszillator gelten ihre umfangreichen E/A-Fähigkeiten und leistungsstarken On-Chip-Peripheriegeräte als wesentliche Vorteile, die sie von Konkurrenzprodukten abheben. Die STM8S-Serie ist Teil der 10-jährigen Produktverfügbarkeitszusage von ST für STM32- und STM8-Mikrocontroller, die Entwicklern robuste und zuverlässige Lösungen garantiert. Eine Reihe von Tools, von kostengünstigen Discovery-Kits bis hin zu anspruchsvolleren Evaluierungskits und Tools von Drittanbietern, vereinfacht die Entwicklung mit STM8S-Mikrocontrollern erheblich.
Die STM8S-Serie umfasst vier Produktlinien, die jeweils unterschiedliche Funktionen bieten, dabei jedoch insgesamt kompatibel und aufrüstbar sind, um zukünftige Änderungen am Produktdesign zu reduzieren.
- STM8S00x Value Line-Serie: Bietet wesentliche Funktionen zu einem äußerst wettbewerbsfähigen Preis und umfasst nun auch Produkte im 8-Pin-SO8-Gehäuse.
- STM8S103/105 Standard-Serie: Bietet zusätzliche Funktionen und Gehäuseoptionen.
- STM8S207 Enhanced-Serie: Ausgestattet mit einem vollständigen Satz an Peripheriegeräten, um die Leistungsanforderungen von Mid- bis High-End-Anwendungen zu erfüllen.
- STM8S Access Line-Serie: Bietet mehr analoge Funktionen und spezialisierte Firmware-Lösungen.
STM8L-Serie
Die Ultra-Low-Power-Mikrocontroller der STM8L-Serie von STMicroelectronics unterstützen Anwendungen, die eine extreme Energieeffizienz erfordern, wie beispielsweise tragbare Geräte. Diese Mikrocontroller basieren auf dem 8-Bit-STM8-Kern und nutzen die proprietäre Ultra-Low-Leakage-Current-Prozesstechnologie von ST, um im Modus mit der niedrigsten Leistungsaufnahme einen extrem geringen Stromverbrauch (0,30 uA) zu erzielen.
Die STM8L-Serie umfasst vier verschiedene Produktlinien, die auf Anwendungen mit spezifischen Anforderungen an einen geringen Stromverbrauch zugeschnitten sind:
- STM8L Value Line (STM8L051/052): Energiesparmodus bei 0,35 uA, dynamischer Betriebsmodus bei 180 uA/MHz.
- STM8L101-Serie: Energiesparmodus bei 0,30 uA, dynamischer Betriebsmodus bei 150 uA/MHz.
- STM8L151/152-Serie: Energiesparmodus bei 0,35 uA, dynamischer Betriebsmodus bei 180 uA/MHz.
- STM8L162-Serie: Energiesparmodus bei 0,35 uA, dynamischer Betriebsmodus bei 180 uA/MHz.
Entwicklung von STM8-Mikrocontrollern
Die Entwicklung von STM8-Mikrocontrollern umfasst die Verwendung von Entwicklungsboards, Programmier- und Debugging-Tools sowie computergestützten Entwicklungsumgebungen (Software).
Programmier- und Debugging-Tools
Der für die STM8-Entwicklung verwendete Simulator ist der ST-LINK oder ST-LINKV2, ein vielseitiger Debugger, der die gesamte Palette der STM8- und STM32-Chips unterstützt. Er ist kompatibel mit XP-, WIN 7/8/10-Systemen und lässt sich nahtlos in verschiedene IDE-Softwareumgebungen integrieren, die für die STM8- und STM32-Entwicklung verwendet werden.
STM8-Entwicklungsboard
Das STM8-Entwicklungsboard dient als ultimatives Ziel für die Programmierung. Es wird manchmal auch als Systemboard oder Core-Board bezeichnet. Sie können es entweder selbst herstellen oder online kaufen.
Entwicklungsumgebung (Software)
Auf der Computerseite müssen Sie eine integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) für Mikrocontroller installieren, darunter IAR, STVP-Programmiersoftware und den ST-Link-Treiber.
Für STM8 stehen mehrere Arten von Entwicklungssoftware zur Verfügung, wobei es zwei primäre Programmier- und Entwicklungsoptionen gibt: IAR für STM8 und STVD+COSMIC. IAR ist ebenso wie Keil eine Embedded-Entwicklungs-IDE, die für ihre benutzerfreundliche Oberfläche bekannt ist. STVD, die offizielle kostenlose Entwicklungsumgebung von ST, wird aufgrund ihrer einzigartigen Benutzererfahrung und des Fehlens eines STM8-C-Sprachcompilers weniger häufig eingesetzt. Um mit STVD in C zu entwickeln, muss es mit einem C-Sprachcompiler eines Drittanbieters wie COSMIC kombiniert werden. Daher empfehlen wir die Verwendung von IAR für eine reibungslosere Entwicklungserfahrung.
Darüber hinaus bietet STM8 zwei spezielle Firmware-Programmiersoftwareoptionen: Flash Loader Demo und STVP. Flash Loader Demo wird zum Brennen vorkompilierter Binärdateien über USART verwendet, verfügt jedoch nicht über Online-Debugging-Funktionen, was es weniger effizient macht. STVP wurde wie STVD von ST entwickelt und nutzt ST-LINK zur Programmierung der Firmware, mit der zusätzlichen Möglichkeit, STM8-Chip-Optionsbytes zu konfigurieren. Diese Tools werden zusammen mit STVD als „sttoolset” bezeichnet.
Fazit
Die STM8-Mikrocontroller-Serie mit ihren fortschrittlichen Funktionen und verschiedenen Varianten bietet eine vielseitige Lösung für eine Vielzahl von Anwendungen und ist damit eine wettbewerbsfähige Wahl im Bereich der 8-Bit-Mikrocontroller.
