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科技產業MCU饗宴-STM32微控制器技術研討會

  • 台北訊

MCU是各類電子設備的關鍵控制元件,在科技產業的重要性無庸置疑,也由於對設備的運作至關重要,MCU的發展相當迅速,目前已相當成熟,無論是技術或市場進展皆有目共睹。近年來智慧化趨勢席捲全球,加上電子技術快速精進,MCU開始被應用於不同領域。而各領域對IT設備的需求相較過去的消費性電子產品差異極大,在此態勢下,MCU商機再次擴大。

作為全球MCU龍頭廠商,意法半導體近年來不斷強化技術與市場布局,協助客戶設計出更貼近市場需求的產品。為使台灣業者更了解市場趨勢,以及ST的STM32最新產品資訊,日前特別於台中、台南、台北3地舉辦「意法半導體STM32微控制器技術研討會」,吸引了眾多台灣科技領域從業人員參與。

意法半導體 產品行銷經理余玟宏。

意法半導體 亞太區資深產品行銷經理楊正廉。

2019意法半導體STM32微控制器-台北場現場盛況。

資深產品行銷經理楊正廉表示,要落實智慧化願景,MCU是不可或缺的關鍵技術。ST在此一領域的市佔率已居全球領導地位,在車用、智慧物件到智慧家庭、智慧工廠、智慧城市等領域皆有對應產品。ST在MCU過去就有深厚布局,旗下產品線包括低功耗、高效能,乃至於近期推出具備無線通訊功能的雙核心,其功能一應俱全,透過這次的研討會,幫助台灣電子設備業者進一步了解ST的STM32系列產品特色與優勢,讓設計最佳化。

ST完整擘劃MCU藍圖

對於新世代STM32技術發展與產品藍圖,ST產品行銷經理余玟宏表示,從2007年推出第一款STM32F1後至今12年間,STM32已有15個產品系列,且產品線超過50條。隨著近年來物聯網市場持續成長,微控制器應用也發展出以邊緣運算與分散式架構來提升雲端運算效率,並解決消耗頻寬與電力等資源問題。

而STM32的發展則致力於強化運算效能與效能功耗比、內建無線標準與硬體加速器、開發眾多應用套件與安全防護機制等功能,提供產業更有競爭力的邊緣運算控制器產品,加速物聯網發展。

近期ST亦推出了六款新世代的控制器產品線,包括新一代的入門型控制器STM32G0系列、採用ARM Cortex-M33核心與TrustZone機制的STM32L5系列、雙核且內建無線射頻的STM32WB系列、採用ARM Cortex-M7與Cortex-M4雙核心的STM32H7系列、結合類比處理與數學運算加速器的STM32G4系列,以及兼具運算能力和即時控制的STM32MP1微處理器產品,豐富的選擇配合ST完整的生態系統與軟硬體開發套件,為客戶的產品設計提供最強大的助力。

隨後上場的ST專案經理黃喬正,則特別介紹了STM32生態系統與STM32CubeIDE開發工具。STM32Cube是STM32的生態系統,可為工程師減少開發作業、時間與成本。為強化對設計者的服務,ST不斷強化STM32Cube功能,像是之前推出了STM32CubeMX,工程師可透過圖形化介面進行週邊配置,並產生初始化程式碼。在圖形化介面上,工程師可先選擇MCU類型,進而計算產品功耗、生成代碼、設定中介軟體參數、配置腳位、初始化時脈樹等工作,另外還包含了STM32CubeProgrammer與STM32CubeMonitor,前者為程式碼讀寫器,後者則為程式碼運作監控軟體。

2019年ST再次升級STM32Cube功能,推出STM32CubeIDE。STM32CubeIDE整合了STM32Cube與ST之前收購的Atollic公司旗下的TrueSTUDIO開發軟體。STM32CubeIDE採用了業界的開放式許可條款,其IP配置、代碼生成、代碼編譯和調試功能,可簡化產品設計,減少產品開發時間。無線通訊已然成為現在電子設備的重要功能,此一需求也延伸到MCU領域,而ST在2018年推出了STM32WB雙核心無線MCU。

ST專案經理王俊傑表示,STM32WB最大的設計特點是採用了STM32家族中的低功耗STM32L4系列與 Cortex-M4核心架構,並使用Arm Cortex-M0 + 核心專用於管理射頻介面,透過此一雙核設計,產品將可兼具STM32L4系列的超低功耗特色與無線傳輸功能。這款產品支援藍牙5、THREAD、Zigbee與各種開放式2.4GHz頻段的通訊標準,適用於物聯網中的遠端感測器與各種連線設備,像是大樓自動化控制器、無人機等。在產品開發部分,工程師則可善用STM32CubeMX與STM32CubeMonRF,降低開發難度,加快產品上市時程。

因應市場多元需求 ST全面布局

ST的雙核心MCU不僅應用無線通訊,今年初也針對高效能應用推出STM32MP1。STM32MP1的雙核心包括了Arm Cortex的A7與M4。ST專案經理吳柏增指出, STM32MP1加強了Linux軟體對MCU的開發支援力道,此一設計讓這款產品具備了計算和圖形處理能力,可應用於工業製造、消費性產品、智慧家庭等對MPU計算和圖形處理有需求的領域。工程師可善用ST的STM32CubeMX的各種功能,配置週邊資源,讓設計工作更具彈性。

針對物聯網系統所需的低功耗MCU,吳柏增則介紹了STM32L5,其採用了Arm Cortex-M33,可讓低功耗物聯網設備具有網路保護功能。而除了低功耗之外,此款MCU最大的特色是整合Arm TrustZone的硬體安全技術,藉此強化物聯網設備,再加上豐富的連接技術以及智慧數位和類比外設,讓STM32L5非常適用於需要連結外部的物聯網設備。

除了STM32MP1與STM32L5,STM32也針對AI設計推出了STM32Cube.AI,吳柏增指出,AI已成為未來重要趨勢。在AI的設計中,將完成學習的類神經網路模型轉碼為MCU可用的程式碼往往是最艱難的步驟。STM32Cube.AI讓類神經網路模型轉化至MCU時,其程式碼可以依據MCU硬體加速功能來做最佳化,優化AI的開發與應用成果。

物聯網架構與智慧物件快速問世,這些設備採用的感測器或SiC、GaN等高功率材料類比外設比例逐漸增加。ST在今年推出了新一代MCU–STM32G4。ST專案經理張世昌表示,這款產品延續了ST過去STM32F3的優勢。除了MCU時脈一舉提升至170MHz外,其更加入2個新的硬體數學加速器來提升應用的處理速度。此外,亦在高解析度計時器作了頻率上的提升,並內建各種優異功能。

這可大幅釋放CPU資源並簡化開發過程。STM32G4還支援最新的Power Delivery USB-C介面,協助使用者開發更多元的產品。新一代STM32G4 MCU無論在穩定度、安全性、效能等方面都提供更卓越的優異效能表現。

另外,張世昌也介紹了ST專為馬達控制而推出的SDK5.x。相較過去的開發套件,SDK5.x進一步簡化STM32 MCU的馬達驅動開發流程,對於空調、家電、無人機、大樓自動化、工業機械、醫療裝置、電動腳踏車等各類需要馬達控制的應用來說,設計師可以透過使用ST所提供的馬達控制軟體開發套件Motor control SDK,就可自行設計出精細複雜的FOC馬達驅動。

在高效能方面,ST近期推出的STM32H7是目前MCU領域中效能最高的產品。專案經理廖立韡表示,STM32H7除了採用了Arm Cortex-M系列中效能最高的480MHz Cortex-M7,另外再增加1顆240MHz Cortex-M4核心處理器。其集強大運算能力與節能、網路安全於一身,STM32H7的雙核心彈性架構,適用於工業、網通與各類AI應用。在高效表現運作之下,廖立韡另外特別指出其在安全性的設計。STM32H7配備預先安裝的金鑰和原生安全服務,可讓使用者在任何地方訂購標準產品,同時將加密韌體提供給外部程式設計公司,避免未加密的程式碼外流

ST的TouchGFX圖形介面可在極低資源與功耗下提供出色的圖形處理能力,讓32位元MCU擁有媲美智慧型手機的高階圖形處理能力,適用於智慧家庭和大樓自動化系統、家電、穿戴式裝置、音視訊等各種設備和系統,而目前STM32已有多款產品支援TouchGFX。

MCU是物聯網與各類智慧設備的關鍵零組件,面對漸趨複雜的需求,ST近幾年也陸續推出各種不同規格的產品,像是高效能的STM32H7、市場的一顆具備無線通訊能力的STM32WB、超低功耗的STM32L5,此外,對於開發過程的優化與簡化,ST的STM32Cube也不斷進化,提供更完善的開發環境。這些資訊都透過這次研討會中的完整介紹,傳遞給與會者,將可協助台灣IT產業人員快速設計出更符合市場需求的產品,在智慧化時代站穩腳步。