本帖最后由 caizhiwei 于 2020-12-29 22:17 编辑
如果你熟悉以前的数字电源控制器，就会很快想到DSP、状态机。数字电源控制器的市场，一直是它们的天下。不过，这个局面就要被打破了。意法半导体（ST）推出的STM32G4，将有可能让ARM核MCU控制器成为数字电源控制器的新宠。为数字电源而生数字电源是电源管理领域最有活力的部分，一直以高于市场平均水平的速度在增长。它的强项在于控制精度和速度，这也是为什么DSP能大行其道的地方。DSP最大的优势就在于能进行高速的信号处理。 这个特性现在被STM32G4所吸收。其采用了Cortex M4内核，工作主频可以达到170MHz。关键一点就是集成了浮点单元和DSP扩展指令集支持功能，性能测试取得213DMIPS和550 CoreMark的优异成绩。 不仅如此，针对特定计算，STM32G4还配备了增强工具：数学加速器。数学加速器包括了三角函数和数字滤波加速器。三角函数非常有利于电机控制中所常用的矢量运算。数字滤波加速器（FMAC）则是通过硬件固化的FIR或IIR滤波器，可以实现在数字电源中经常用到的三极点三零点的补偿器。 在实际应用中，数字电源有着不同的拓扑架构，对PWM的要求也非常复杂。如果认为这些特性还不够应对挑战，STM32G4还有最大的一个武器。“STM32G4配置了12通道高精度定时器，它不仅仅具有高精度，同时可以帮助用户灵活配置生成非常复杂的PWM波形。” 意法半导体微控制器事业部微控制器产品经理、数字电源及电机控制市场经理Jean-Marc Mathieu这样介绍。 ST其实在2014年就开始涉猎数字电源市场，发布了STM32F334。之所以在5年后才发布这一款产品，“是因为花了三年时间去搜集客户的反馈，并用两年时间去设计一个新的IP，就是这个非常复杂的高精度定时器IP，所以在五年之后诞生了STM32G4”。Jean-Marc Mathieu表示。 他补充道，STM32G4在工作状态下，大概有160μA/MHz的动态能耗，所以运行功耗比传统DSP产品有至少两倍以上的优化。“数字电源应用场景中，用户目标希望达到95%甚至98%以上的转换效率，数字器件上的能耗损失是不能被忽略的，所以这个产品的能效将成为我们与竞品之间非常受关注的差异。” 外设丰富、更加安全 STM32G4为数字电源而生，但是可以用在多个领域。它还配备了丰富而先进的模拟外设，包括模拟运放、DAC、比较器、12-bit 支持4Msps以及硬件过采样的ADC，以及CAN-FD接口，都可以满足绝大多数工业级应用的要求。 除了数字电源，STM32G4针对的目标应用包括了：电机控制场景、工业设备与测量仪器，以及高端消费类应用。 以工业应用为例，STM32G4拥有较高的环境温度容忍度，达到了125°C，还有对CAN FD工业总线通信的支持。除此之外，产品中设计了双Bank Flash，可以满足工业物联网中的在线升级需求。 在强调产品安全性的今天，STM32G4也带来了最新的设计理念——安全存储区域。Jean-Marc Mathieu告诉集微网记者，“安全存储区域仅在系统启动时可以被执行，用户可以在这个过程中做一些敏感信息的存储和校验算法，当系统退出该区域进入到用户的应用程序后，这一部分存储器会被完全隔离并隐藏起来，在硬件上杜绝应用程序去访问安全存储区中的内容。” “要处理信息安全的需求并不是特别容易，所以，我们为用户提供了很多加强信息安全设计的应用笔记，以及很多软件的例程。” Jean-Marc Mathieu说。 背靠强大的生态 数字电源控制器正在经历一个转变，从私有的DSP内核转向通用的ARM内核。以前，用户开发产品都要从DSP厂商处获取资源。现在，有了ARM这种通用型生态系统，获取资源就有多种渠道。Jean-Marc Mathieu说，“因为采用ARM内核，我们借用很多ARM生态系统的资源，包括整个STM32平台的生态系统。” 整个STM32G4系列包括三个类型：高精度PWM型STM32G474、性能型STM32G473和入门型STM32G431。STM32G474和STM32G473产品间唯一的区别就是有无高精度定时器。而入门级的STM32G4x1在性能方面并不低于前两者，只是模拟外设方面会有些精简。 ST为该系列准备了丰富的开发资源，“STM32G4除了共享STM32家族为大家提供的生态资源，我们还为STM32G4提供了针对特定应用场景的、更专业的生态系统资源。”Jean-Marc Mathieu介绍。“如在电机控制领域，我们为STM32G4所面向的电机控制市场提供了专业的电机驱动库，目前已经升级到版本5.4”。 在数字电源方面，除了完整的硬件、软件、工具、资料等资源外，ST还专门为高精度定时器的使用方法量身定做了使用手册-AN4539，里面详细介绍到了高精度定时器针对不同数字电源拓扑结构的使用和配置方法。 STM32G4的开发使得ST在数字电源领域的布局更完善。它填补了低端STM32F334和高端STM32H743之间的空白。 至于STM32F334，它不会被淘汰。Jean-Marc Mathieu透漏，“STM32G4并不是完整取代STM32F334的应用场景，而是在STM32F334的基础上做了提升，去覆盖更复杂的一些数字电源应用场景，而这些应用场景通常是STM32F334力所不能及的。” 他进一步表示，“虽然都叫做数字电源，但拓扑千差万别，这就是我们为什么需要全平台性的覆盖。保留F334，在F334基础上会提供给用户更强的G4平台，和已有最强的H7做一个衔接。
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