Добро пожаловать в Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.

ST STM32F091VCH6 32-битный основной MCU на базе ARM Cortex-M0 Access Line

Являясь профессиональным дистрибьютором электронных компонентов, компания Shenzhen Mingjiaoda Electronics Co., Ltd. уже долгое время поставляет 32-битный основной микроконтроллер STM32F091VCH6 на базе ядра ARM Cortex-M0, который представляет собой 32-битный микроконтроллер с высокой производительностью, богатой периферией и низким энергопотреблением и демонстрирует широкий спектр потенциальных применений в области промышленного управления, бытовой электроники и IoT.

Обзор продукта и архитектура ядра

STM32F091VCH6 - это основной 32-битный микроконтроллер компании ST, принадлежащий к линейке высокопроизводительных микросхем серии STM32F0, занимающий важное место в проектировании встраиваемых систем благодаря сбалансированной конфигурации производительности и экономичности.

С точки зрения архитектуры ядра, STM32F091VCH6 оснащен 48 МГц процессорным ядром ARM Cortex-M0. Эта архитектура, хотя и относится к дизайну начального уровня ARM, была оптимизирована ST для обеспечения превосходной эффективности 0,95 DMIPS/MHz. Процессор использует трехступенчатый конвейер и поддерживает набор инструкций Thumb-2, обеспечивая производительность, близкую к уровню Cortex-M3, при сохранении преимущества в плотности кода. Особо следует отметить, что в ядро интегрирован вложенный векторный контроллер прерываний (NVIC), который управляет 32 программируемыми приоритетными источниками прерываний, обеспечивая надежные гарантии отклика для приложений реального времени.

Что касается конфигурации памяти, то STM32F091VCH6 оснащен 256 КБ флэш-памяти и 32 КБ SRAM, что позволяет ему обрабатывать относительно сложные алгоритмы управления и многозадачные приложения. Флэш-память поддерживает ускорение чтения, что обеспечивает доступ к состоянию без ожидания и гарантирует эффективность выполнения кода на полной скорости 48 МГц, а SRAM оснащена аппаратным контролем четности. SRAM оснащена функцией аппаратного контроля четности, что повышает надежность системы в жестких электромагнитных условиях. Кроме того, STM32F091VCH6 предоставляет выделенную область SRAM объемом 8 КБ, которая может быть использована для коммуникационных стеков или специфических потребностей в буферизации данных.

С точки зрения упаковки и расположения выводов, STM32F091VCH6 поставляется в корпусе LQFP100 и обеспечивает до 87 выводов GPIO (ввод/вывод общего назначения), большинство из которых мультиплексированы и могут быть гибко сконфигурированы как интерфейсы для различных периферийных устройств. Благодаря размеру корпуса 14x14 мм, микросхема STM32F091VCH6 подходит для встраиваемых приложений с более мягкими требованиями к пространству. Диапазон рабочих температур микросхемы STM32F091VCH6 охватывает промышленный стандарт от -40°C до +85°C, а также может поддерживать расширенный промышленный диапазон температур от -40°C до +105°C.

Периферийные интерфейсы и возможности

Микроконтроллер STM32F091VCH6 известен своей богатой конфигурацией периферийных интерфейсов, которая может удовлетворить разнообразные потребности сложных встраиваемых систем.

Для коммуникационных интерфейсов в STM32F091VCH6 интегрировано до 8 интерфейсов USART, поддерживающих синхронную/асинхронную связь, режим «ведущий-ведомый» LIN, кодирование и декодирование инфракрасных сигналов IrDA и режим смарт-карт. Три из интерфейсов USART поддерживают протокол ISO7816 для прямого подключения к считывателям смарт-карт. Кроме того, STM32F091VCH6 оснащен 2 интерфейсами SPI (18 Мбит/с) и 2 интерфейсами I2C (с поддержкой Fast Mode Plus 1 Мбит/с), обеспечивая гибкое решение для подключения сенсорных сетей, дисплейных модулей и других периферийных устройств. Особо следует отметить, что STM32F091VCH6 включает активный контроллер CAN 2.0B, поддерживающий скорость обмена данными до 1 Мбит/с, что позволяет легко интегрировать его в системы промышленной автоматизации, автомобильную электронику и другие прикладные сценарии, требующие связи по шине CAN.

Аналоговый функциональный блок - еще одна изюминка STM32F091VCH6. Микросхема имеет встроенный 12-битный АЦП-преобразователь с 16 внешними и 3 внутренними каналами (датчик температуры, внутреннее опорное напряжение и мониторинг VBAT), скорость преобразования 1MSPS и поддержку аппаратной передискретизации для увеличения эффективного разрешения до 16 бит. В микроконтроллер STM32F091VCH6 также интегрированы два 12-битных канала ЦАП, которые поддерживают различные режимы запуска и функции генерации сигналов для непосредственного управления аналоговыми нагрузками или формирования управляющих сигналов. Вместе с усилителями с программируемым коэффициентом усиления (PGA) и компараторами эти аналоговые периферийные устройства образуют полную сигнальную цепочку для широкого спектра систем измерения и управления.

Для подсистемы синхронизации и управления STM32F091VCH6 предоставляет семь 16-битных таймеров и один 32-битный таймер, включая:

1 таймер расширенного управления (TIM1), поддерживающий 6 ШИМ-выходов и вставку мертвого времени, подходит для приложений управления двигателями

1 таймер общего назначения (TIM2) с возможностью 32-битного счета

5 таймеров общего назначения (TIM3/TIM14/TIM15/TIM16/TIM17)

1 независимый сторожевой таймер и 1 оконный сторожевой таймер для повышения надежности системы

1 24-разрядный таймер SysTick для отработки тактов операционной системы или прецизионных задержек.

Дизайн тактовой системы отражает гибкость STM32F091VCH6. Микросхема поддерживает внешний кристаллический генератор 4-32 МГц и внутренний RC-генератор 16 МГц/48 МГц, а также встроенный PLL для умножения тактовой частоты. Кроме того, встроены низкоскоростной внешний кристаллический генератор (LSE) с частотой 32 кГц и внутренний низкоскоростной RC-генератор (LSI) для обеспечения источников тактовых импульсов в режимах реального времени (RTC) и низкого энергопотребления. Такая конструкция с несколькими источниками тактовых импульсов обеспечивает требования к производительности, удовлетворяя при этом сценарии применения с низким энергопотреблением.

Управление питанием и функции низкого энергопотребления

Микроконтроллер STM32F091VCH6 обладает превосходными возможностями управления питанием. Благодаря усовершенствованной архитектуре питания микроконтроллер поддерживает широкий диапазон напряжения питания от 2,0 В до 3,6 В, что позволяет питать его непосредственно от литий-ионного аккумулятора или использовать совместно с различными регулируемыми источниками питания.

STM32F091VCH6 обеспечивает различные режимы низкого энергопотребления, которые могут быть гибко выбраны для оптимизации энергопотребления системы в соответствии с требованиями приложения:

Спящий режим: прекращается работа только процессора, периферийные устройства продолжают работать, а время пробуждения очень мало.

Режим останова: SRAM и регистры сохраняются, основные часы выключены, а питание домена 1,8 В отключено, при этом типичный ток потребления составляет всего 10 мкА.

Режим ожидания: наименьшее энергопотребление, питание сохраняется только для резервного домена и дополнительного RTC, потребление тока не более 2 мкА

Режим VBAT: питание от батареи через специальный вывод, поддерживаются только RTC и резервные регистры.

Динамическая регулировка напряжения - еще одна энергосберегающая функция STM32F091VCH6. Чип имеет встроенный программируемый регулятор напряжения (PWR), который динамически регулирует напряжение ядра в зависимости от рабочей частоты процессора, обеспечивая производительность при минимальном энергопотреблении. Например, когда процессор работает на полной скорости на частоте 48 МГц, регулятор обеспечивает напряжение ядра 1,8 В; в то время как при работе на низкой частоте напряжение может быть автоматически снижено до 1,5 или 1,2 В, что значительно снижает динамическое энергопотребление.

Для контроля питания в STM32F091VCH6 встроена схема сброса при включении питания (POR)/сброса при понижении напряжения (PDR), программируемый детектор напряжения (PVD) и функция сброса при пониженном энергопотреблении BOR (brown-out reset). Эти функции обеспечивают надежную работу системы при перепадах напряжения или низком заряде батареи, что делает ее особенно подходящей для портативных устройств и устройств с батарейным питанием. Стоит отметить, что STM32F091VCH6 также поддерживает пробуждение из режима Stop по внешнему прерыванию или определенному событию с временем пробуждения менее 5 мкс, что позволяет достичь идеального баланса между быстрой реакцией и низким энергопотреблением.

Сценарии применения

Благодаря сбалансированной конфигурации производительности и богатым периферийным ресурсам, STM32F091VCH6 демонстрирует широкий потенциал применения в нескольких отраслях промышленности.

Сфера промышленного управления - типичный сценарий применения этого микроконтроллера. Благодаря интерфейсу CAN и мультиплексированному USART он идеально подходит для ПЛК (программируемых логических контроллеров) и блоков управления промышленными роботами. В этих приложениях STM32F091VCH6 может одновременно поддерживать связь по полевой шине, управлять многоосевыми двигателями (через усовершенствованные таймерные ШИМ-выходы) и получать сигналы от различных датчиков (через 12-битные АЦП). Например, в автоматизированных производственных линиях микросхема способна отслеживать такие параметры, как температура и давление, в режиме реального времени и обмениваться данными с главным компьютером по шине CAN для управления в замкнутом цикле.

Приложения бытовой электроники также выигрывают от набора функций STM32F091VCH6. В устройствах «умного дома» микроконтроллер позволяет регулировать яркость светодиодов и скорость вращения двигателей (например, умных вентиляторов) с помощью ШИМ, подключается к датчикам окружающей среды через интерфейс I2C и управляет TFT-дисплеем через SPI. Его характеристики низкого энергопотребления особенно подходят для беспроводного дистанционного управления, интеллектуальных дверных замков и других устройств с батарейным питанием, ток ожидания которых составляет всего микроамперы, что позволяет значительно продлить срок службы изделия.

Коммуникационные устройства - еще одно важное направление применения, и мультипротокольная поддержка STM32F091VCH6 позволяет создавать шлюзовые устройства, реализующие связь от последовательного интерфейса до WiFi/Bluetooth. 8 интерфейсов USART позволяют подключать несколько устройств Modbus RTU одновременно, а целостность данных обеспечивается встроенным блоком вычисления CRC. В пограничных узлах IoT чип может выполнять задачи по сбору данных, преобразованию протоколов и локальной обработке, снижая нагрузку на облако.

Область медицинской электроники особенно нуждается в высокоточном АЦП STM32F091VCH6 и функции аппаратной калибровки. Микросхема может быть интегрирована в портативные медицинские устройства, такие как глюкометры и мониторы артериального давления, для точного измерения биоэлектрических сигналов и данных датчиков, а функция аппаратного контроля четности SRAM обеспечивает надежность критических медицинских данных и соответствие соответствующим стандартам безопасности медицинских устройств.