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全球每交付2个Cortex-M系列微控制器,其中1个就是STM32,” ST(意法半导体) 微控制器全球市场部总监Daniel Colonna自豪地告诉EEWORLD。
为了进一步扩大ST Cortex-M微控制器产品阵营,近日,ST宣布STM32 F4系列微控制器产品上市,至此,ST共有超过250种相互兼容的M内核产品的型号。新推出的F4系列产品基于最新的ARM Cortex-M4内核,在现有STM32微控制器产品组合中新增了信号处理功能,并提高了运行速度。新产品继续沿用STM32的蝴蝶**,昭示着新的F4系列的产品将继续在STM32 Cortex-M产品线上发展。
“F4系列引起市场关注有多方面的原因,其中最直接的原因为该系列是迄今性能最高的Cortex-M微控制器,且已全面量产,” Daniel告诉EEWORLD。新的F4除了巩固STM32已经广泛应用的领域(医疗服务、销售终端设备(POS)、建筑安全系统和工厂自动化、家庭娱乐等)外,还将进一步拓宽应用范围,F4的单周期DSP指令将会催生数字信号控制器(DSC)市场,数字信号控制器适用于高端电机控制、医疗设备和安全系统等应用,这些应用在计算能力和DSP指令方面有很高的要求。
最高性能
与现有M3内核相比,M4增加了DSP运算和浮点运算的功能。DSP运算功能在控制领域较为常见,浮点运算更接近于现实世界的运算,而且运算的表示范围更广,因而应用更广泛。为此,整合了MCU、DSP运算和浮点运算功能的芯片,有了一个更为贴切的名称DSC(Digital signal controller)——数字信号控制器。据Daniel介绍,新的F4系列可以替换目前市面上只有整数运算的DSP产品。
新推出的F4主频(168MHz)高于现有F2系列(120MHz),并支持单周期DSP指令和浮点单元、更大的SRAM容量(192 KB,F2是128 KB)、512KB-1MB的嵌入式闪存以及影像、网络接口和数据加密等更先进的外设。ST的90nm CMOS制造技术和芯片集成的ST实时自适应 “ART加速器”实现了领先的零等待状态下程序运行性能(168MHz)和最佳的动态功耗。
所谓的 “ART加速器“的工作原理是这样的:每次读出Flash中的指令和数据的宽度是128位;在Flash与CPU之间的取指通道上,有64个128位的缓存。当CPU顺序地从Flash取指令时,由于Flash的数据通道宽度大大超过一条指令的长度,所以除了刚开始阶段,CPU需要等待Flash取指令,随后CPU则不需再等待。但是当程序需要进行跳转时,CPU还是需要等待Flash以获得指令;在STM32F2或STM32F4中,当程序需要跳转时,会首先查看上述64个128位的缓存是否有已经存储的跳转目标的指令,如果已经存在目标地址的指令,则直接执行而不需等待;如果这64个缓存中没有目标地址的指令,则CPU需要等待Flash取出新地址的指令,在执行新取出指令的同时,这些指令会被送入64个缓存之一供下次跳转时使用。这种缓存机制,非常适合循环程序的运行,CPU执行一个循环的第一次时需要等待Flash取指令,但随后CPU就不需等待了,实现真正的零等待执行!对于从Flash中取常数的操作,ART加速器设置了8个128位的数据缓存,工作原理与上述的指令缓存一样。这个数据缓存特别适合于Cortex-M的编译器所使用的Constant Pool技术。
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