STM32G4 serisi, F3 serisinin yükseltilmiş versiyonu olarak Haziran 2019'da piyasaya sürüldü ve daha yüksek performans ile gelişmiş analog-dijital özellikler sunuyor. Bu seri, performans, çevre birimleri ve güvenlik açısından iyileştirmeler içeriyor.
STM32G4 Hakkında
STM32G4 yüksek performanslı mikrodenetleyici, ST tarafından geliştirilen benzersiz bir yeni nesil üründür ve motor kontrolü, endüstriyel ekipmanlar, dijital güç, üst düzey kontrol ve benzeri uygulamalar için uygun olağanüstü bir performans sunar. Entegre kayan nokta birimi, tek komutlu çarpma-toplama birimi, Cordic (donanım tabanlı trigonometrik fonksiyon hesaplama), yüksek hızlı karşılaştırıcılar, yüksek hızlı işlemsel amplifikatörler, yüksek hızlı ADC'ler, yüksek hızlı DAC'ler, CAN FD desteği, çevrimiçi yükseltilebilirlik, AES ve bilgi güvenliği desteği, entegre USB Type-C PD3.0 ile yüksek performansı düşük güç tüketimi özellikleriyle birleştirir.
STM32G4 Mimarisi
STM32G4’ün yeni mimarisi, STM32F3’ün genel özelliklerini temel alırken, çeşitli pazarların özel ihtiyaçlarını karşılamak üzere yenilikçi ve optimize edilmiş özellikler de barındırmaktadır. Örneğin, matematiksel hızlandırıcının eklenmesi, motor kontrolü FOC (Alan Yönelimli Kontrol) uygulamalarında performansı önemli ölçüde artırmaktadır. CAN FD, endüstriyel ortamlardaki dijital güç uygulamalarını büyük ölçüde destekler. Yonga üzerine daha fazla analog ve dijital bileşen entegre ederek, STM32G4, sunucu merkezleri için daha yoğun ve daha güçlü güç kaynakları oluşturabilir ve dijital güç çözümleri gerektiren uygun maliyetli tüketici ürünlerine hizmet edebilir. STM32G4 ayrıca, daha yüksek anahtarlama frekanslarını desteklemek için daha hassas zamanlayıcılar gerektiren otomotiv sektöründeki silikon karbür (SiC) veya galyum nitrür (GaN) cihazlarının yükselişi gibi gelecekteki tasarımlar için de yol açmaktadır. 12 kanallı yüksek çözünürlüklü zamanlayıcıları ile STM32G4, bu tür bileşenleri içeren tasarımları destekleyerek en son teknolojiye sahip elektronik ürünlerin geliştirilmesini mümkün kılar.
STM32G4 Teknik Özellikleri
STM32G431x6/x8/xB cihazları, 170 MHz'e kadar frekanslarda çalışan yüksek performanslı Arm® Cortex®-M4 32 bit RISC çekirdeğine dayanmaktadır. Cortex-M4 çekirdeği, tek hassasiyetli bir kayan nokta birimi (FPU) içerir ve tüm Arm tek hassasiyetli veri işleme komutlarını ve veri türlerini destekler.
Bu cihazlar, iki adet hızlı 12 bit ADC (5 MSPS), dört karşılaştırıcı, üç işlemsel amplifikatör, dört DAC kanalı (iki harici ve iki dahili), bir dahili voltaj referans tamponu, bir düşük güç RTC, bir genel amaçlı 32 bit zamanlayıcı, motor kontrolüne ayrılmış iki adet 16 bit PWM zamanlayıcı, yedi adet genel amaçlı 16 bit zamanlayıcı ve bir adet 16 bit düşük güç zamanlayıcı sunar.
LQFP64 gövdesindeki STM32G4 mikrodenetleyici (170 MHz hızında Arm® Cortex®-M4) şunları içerir:
- STM32G431RBT6: 128 KB Flash ve 32 KB SRAM;
- STM32G491RET6: 512 KB Flash ve 96 KB SRAM;
- STM32G474RET6: 512 KB Flash ve 128 KB SRAM;
- STM32G473RET6 ile tam uyumlu (512 KB Flash ve 128 KB SRAM).
- 1 kullanıcı LED'i;
- 1 kullanıcı düğmesi ve 1 sıfırlama düğmesi;
- 32,768 kHz LSE kristal osilatör;
- 24 MHz HSE osilatör;
- Devre kartı konektörleri:
- Micro AB özellikli USB;
- MIPI® hata ayıklama konektörü;
- ARDUINO® Uno V3 genişletme konektörü;
- Tüm STM32G4 I/O'larına tam erişim için ST morpho genişletme pin başlığı;
- Esnek güç seçenekleri: ST-LINK, USB VBUS veya harici güç;
- USB yeniden numaralandırma özelliğine sahip STLINK-V3E hata ayıklayıcı/programlayıcı: geniş depolama alanı, sanal COM bağlantı noktası ve hata ayıklama bağlantı noktası;
- STM32CubeG4 MCU yazılım paketi, kapsamlı bir ücretsiz yazılım kütüphanesi ve örnekler sunar;
- MDK-ARM ve STM32CubeIDE dahil olmak üzere çeşitli entegre geliştirme ortamları (IDE'ler) için destek.
Çift Flash Bellek Bankası ve Güvenli Depolama Alanı
STM32G47x MCU'nun temel özelliklerinden biri, çift flash bellek bankasıdır. Temel olarak, MCU flash belleği okuma-yazma (RWW) özelliklerine sahip iki fiziksel depolama alanına böler. Bu sayede, herhangi bir kesintiye uğramadan yeni ürün yazılımı indirilebilir, yüklenebilir ve çalıştırılabilir. Sistem bir bellek bankasında çalışırken, diğeri yeni ürün yazılımını alır. Sistem daha sonra bellek bankalarını değiştirebilir ve yeni kodu çalıştırmaya sorunsuz bir şekilde geçiş yapabilir. Geliştiriciler ayrıca, güvenli depolama alanları gibi STM32G4'te bulunan yeni güvenlik özelliklerini kullanarak indirme işlemini koruyabilirler. Bu güvenli depolama alanları, yazılım rutinleri için anahtarları veya kod parçalarını depolayabilir ve bunları sıfırlamadan sonra yalnızca bir kez çalıştırabilir, böylece daha sonra kullanıcı kodu tarafından görünmez hale getirir.
Yüksek Çözünürlüklü Bir Zamanlayıcı ve Üç Gelişmiş Motor Kontrol Zamanlayıcısı
STM32G4 serisi, ST MCU mimarisinde 200 pikosaniyeden daha düşük çözünürlüğe sahip zamanlayıcıları barındıran ilk seridir. G4'ün önemli bir avantajı, LLC rezonans topolojilerinde yüksek hassasiyetli güç kaynaklarını çalıştırabilmesidir. Yedi zaman tabanı mevcut olduğundan, geliştiriciler bunları birleştirerek son derece hassas modülasyon elde edebilirler; ayrıca zamanlayıcı, son derece esnek darbe genişlik modülasyonu (PWM) sağlar. Yüksek çözünürlüklü zamanlayıcı, olay işleyicilerle donatılmıştır; bu sayede mühendisler, zamanlayıcıları daha kolay yapılandırabilir, çalıştırabilir veya kesme sinyalleri üretmek için kullanabilirler.
STM32G4'ün Özellikleri
Güçlü Performans
Arm® Cortex®-M4 çekirdeğine dayanan STM32G4, 170 MHz'e varan çekirdek frekansı ile FPU ve DSP komut setini desteklemektedir. Bu, STM32F3 ve STM32F1 serilerinin 72 MHz'lik çekirdek frekansına kıyasla önemli bir gelişmedir. Ayrıca, STM32G4 üç donanım hızlandırıcısı sunar: ART hızlandırıcısı (dinamik önbellek), CCM-SRAM (statik önbellek) ve matematiksel hesaplama hızlandırıcısı.
Hesaplama verimi açısından STM32G4, STM32F4 serisiyle karşılaştırılabilir. "Karışık sinyal" mikrodenetleyici alanının bir üyesi olan STM32G4, hem dijital hem de analog uygulamalar için yeni ve optimize edilmiş özellikler sunar. Cortex-M4 çekirdeği, 213 DMIPS ve 550'ye kadar CoreMark puanı ile maksimum 170 MHz frekansta çalışır. Ürün mimarisi, tasarım sürecinde kolaylık ve geliştirme yeteneklerini artırmak için çok sayıda optimizasyon iyileştirmesi içerir.
Zengin Yerleşik Analog-Dijital Aksesuarlar
STM32G4'ün öne çıkan özelliklerinden biri, ADC'ler, DAC'ler, işlemsel amplifikatörler ve karşılaştırıcılar dahil olmak üzere zengin entegre analog çevre birimleri setidir. STM32G4 serisi, en üst düzey konfigürasyonlu MCU'sunda 25 adede kadar analog çevre birimi sunar.
Optimize Edilmiş İşlevler
STM32G4, zengin analog çevre birimlerinin yanı sıra sinyal işleme için optimize edilmiş işlevler de barındırır. Örneğin, analog-dijital dönüştürücüler donanım düzeyinde kazanç ve ofset telafisi özelliğine sahiptir; bu da CPU yükünü azaltır ve performansı artırır. Benzer şekilde, sistem donanım istisnalarını otomatik ve sürekli olarak sekiz defaya kadar işleyebilir. Sistem, izleme penceresinin ötesindeki sinyalleri örneklediğinde, genellikle sinyali yeniden örnekleyerek bunun bir arıza mı yoksa sistemik bir sorun mu olduğunu değerlendirmek üzere bir rutin tasarlanır. STM32G4'teki yüksek düzeyde donanım entegrasyonu sayesinde, geliştiriciler istisnai olayları daha verimli bir şekilde yönetebilir.
Düşük Güç Tüketimi
Genel amaçlı bir MCU düşük güç gereksinimleri ile karşı karşıya kaldığında, STM32G4'ün dinamik güç verimliliği modları, benzer performansa sahip rakip DSP'lere kıyasla güç tüketimini iki kattan fazla azaltır.
Yonga Üzerinde Sistem Entegrasyonu
Daha küçük paketler ve daha az harici bileşenle STM32G4, tüm analog işlevleri yonga üzerinde bir araya getirerek devre kartı boyutunu ve malzeme listesi (BOM) maliyetlerini azaltır.
Yeni Matematiksel Hızlandırıcılar
STM32G4, iki matematik hızlandırıcısına sahip ilk STM32 modelidir: biri trigonometrik hesaplamalar için (Koordinat Döndürme Dijital Bilgisayarı veya CORDIC), diğeri ise dijital filtreleme işlevleri için (Filtre Matematik Hızlandırıcısı veya FMAC). CORDIC, motor kontrolünün Alan Yönelimli Kontrolü (FOC) içinde yaygın olarak kullanılan vektör işlemleri için özellikle avantajlıdır. Ayrıca motor kontrolü, metroloji, sinyal işleme ve diğer uygulamalarda sıklıkla karşılaşılan trigonometrik fonksiyonlar için donanım hızlandırması sağlar. Öte yandan, FMAC, sinyal işlemede üç kutuplu üç sıfırlı (3p3z) kompansatörler (dijital güç), Sigma-Delta modülatörleri ve gürültü şekillendiriciler oluşturmak için kullanılabilir. Ayrıca, sinyal işlemede iki temel dijital filtrenin uygulanmasını destekler: Sonlu Darbe Tepkisi (FIR) ve Sonsuz Darbe Tepkisi (IIR) filtreleri.
Yeni Matematiksel Hızlandırıcılar
STM32G4, iki matematik hızlandırıcısına sahip ilk STM32 modelidir: biri trigonometrik hesaplamalar için (Koordinat Döndürme Dijital Bilgisayarı veya CORDIC), diğeri ise dijital filtreleme işlevleri için (Filtre Matematik Hızlandırıcısı veya FMAC). CORDIC, motor kontrolünün Alan Yönelimli Kontrolü (FOC) içinde yaygın olarak kullanılan vektör işlemleri için özellikle avantajlıdır. Ayrıca motor kontrolü, metroloji, sinyal işleme ve diğer uygulamalarda sıklıkla karşılaşılan trigonometrik fonksiyonlar için donanım hızlandırması sağlar. Öte yandan, FMAC, sinyal işlemede üç kutuplu üç sıfırlı (3p3z) kompansatörler (dijital güç), Sigma-Delta modülatörleri ve gürültü şekillendiriciler oluşturmak için kullanılabilir. Ayrıca, sinyal işlemede iki temel dijital filtrenin uygulanmasını destekler: Sonlu Darbe Tepkisi (FIR) ve Sonsuz Darbe Tepkisi (IIR) filtreleri.
STM32G4'ün Uygulamaları
Arm Cortex-M4 mimarisine dayanan bir ürün olan STM32G4, yaygın MCU uygulamalarını hedeflemektedir. Öncelikle motor kontrolü, endüstriyel ekipmanlar, ölçüm cihazları, üst düzey tüketici uygulamaları ve dijital güç uygulamaları için tasarlanmış olup, kullanıcıların ihtiyaçlarını karşılamak üzere dijital ve analog sinyal işleme özelliklerini bir arada sunmaktadır. Hedef pazarlar arasında kablosuz şarj, telekom gücü, motor sürücüsü, LED kontrolü, kaynak makineleri, endüstriyel uygulamalar, UPS sistemleri, güç faktörü düzeltme, sunucular, veri merkezleri, fotovoltaik invertörler ve daha fazlasını kapsayan dijital güç dönüşümü yer almaktadır.
STM32G4'ün dalları
STM32G4x1 ve STM32G4x3, genel amaçlı ve motor kontrol uygulamalarına yöneliktir.
STM32G4x1, analog çevre birimleri ve tek flash bellek bankası içeren giriş seviyesi bir yapıya sahip temel seridir. Desteklenen flash bellek boyutları 32 KB ile 512 KB arasında değişmektedir.
STM32G4x3, temel cihazlara kıyasla daha fazla analog çevre birimi ve çift flash bellek bankası sunan gelişmiş seridir. Flash bellek boyutları da 128 KB ile 512 KB arasında artırılmış olup, bu da onu daha gelişmiş uygulamalar için uygun hale getirir.
STM32G4x4, dijital güç gibi belirli pazarları hedefleyen yüksek çözünürlüklü bir seridir. Geliştirilmiş seride bulunan zengin analog çevre birimleri ve bellek kaynaklarına ek olarak, STM32G4x4 serisi ayrıca yüksek çözünürlüklü zamanlayıcılar, karmaşık dalga formu üreteci ve olay işleyicisi içerir; bu da onu dijital anahtarlamalı güç kaynakları, aydınlatma, kaynak, güneş enerjisi ve kablosuz şarj gibi dijital güç uygulamaları için özellikle uygun hale getirir.
STM32G4 Geliştirme Ekosistemi
STM32G4, STM32 ve ARM Cortex-M4 ekosistemini daha da genişleterek aşağıdaki donanım kaynaklarını sunmaktadır:
- STM32G4 MCU desteği için NUCLEO geliştirme kartları.
- Tam özellikli değerlendirme kartları: STM32G474E-EVAL ve STM32G484E-EVAL, yerleşik şifreleme ve ivmeölçerler.
- Tek noktadan motor kontrolü geliştirme araçları: Nucleo motor kontrolü özel geliştirme kartı (P-NUCLEO-IHM03).
- Keşif kitleri: B-G474E-DPOW1*, B-G431B-ESC1*.
Bu araçlar ve kaynaklar, geliştiricilerin STM32G4 mikrodenetleyici ailesiyle uygulamaları verimli bir şekilde keşfetmelerini ve geliştirmelerini sağlar.
STM32G4 yazılım araçları arasında şunlar yer alır: STM32CubeMX, derleme ve hata ayıklama için IDE'ler ve STM32 programlama araçları.
STM32G4 Geliştirme Kartı Projesi - LED'i Yakma
STM32G431 geliştirme kartında bir kullanıcı düğmesi ve bir LED ışığı bulunmaktadır. Şematik şemaya göre, LD2, PA5'e bağlıdır. LED'i yakmak istiyorsanız, PA5'in yüksek seviyede olması gerekir. B1 kullanıcı düğmesi PC13'e bağlıdır ve basıldığında yüksek seviyeye geçer.
MCU Seçici
Bu örnekte kullanılan yonga modeli şudur: STM32G431RBT6; 128 KB flash ve 32 KB SRAM belleğe sahip olup, çalışma frekansı 170 MHz'e kadar çıkmaktadır.
Saat Ayarları
GPIO Pin Yapılandırması
Proje Yöneticisi
LED ve Düğme Pimlerinin Yapılandırılması
Düğme İşlevi
/*Get key value*/
uint8_t Get_KeyVal(void)
{
uint8_t static stat=0;
if(HAL_GPIO_ReadPin(USER_GPIO_Port,USER_Pin)==1 && stat==0)//Determine whether the button is pressed
{
HAL_Delay(20);//Delay debounce
stat=1;
if(HAL_GPIO_ReadPin(USER_GPIO_Port,USER_Pin))return 1;
}
else if(HAL_GPIO_ReadPin(USER_GPIO_Port,USER_Pin)==0)
{
stat=0;
}
return 0;
}
Ana İşlev:
uint8_t key;
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
key=Get_KeyVal();
if(key)
{
HAL_GPIO_TogglePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin);
}
}
