STM32-F2系列微控制器全方位解决方案详细阐释

工业协议栈和固件

IXXAT为 STM32开发的IEEE 1588 PTP协议

测量系统、电信设备、自动化系统或汽车系统等分布式应用设备对精确时序机制的要求越来越高。IEEE 1588的精确时序协议(PTP)通过以太网使分布式设备的时序同步精度达到纳秒级，从而满足分布式应用系统的要求。

IXXAT自动化技术有限公司开发的IEEE 1588协议软件让设备厂商能够轻松、快速地开发IEEE 1588兼容设备，这款软件的源代码采用C语言，可实现在任何平台上。

为了在意法半导体的STM32-F2系列微控制器上实现IEEE 1588协议，IXXAT为STM32-F2用户提供一个定制版协议软件，该解决方案大幅简化并加快了协议的实现过程。STM32-F2专用协议软件需要与一个有组播功能的TCP/IP协议栈配合使用，有无操作系统均可。

因为功能丰富，连续升级，占有率高，IXXAT的IEEE 1588协议软件已成为1588协议软件市场的主要参考标准。最新的1.03版IEEE 1588已支持新的IPv6标准，该标准将逐渐被新系统所采用。这个解决方案的模块化软件结构包含基本包和可选扩展文件，例如，用于IPv6、IEEE 802.3和Unicast的文件，让包与专门应用及其资源能够实现最佳匹配。

用户可以动态设置多种功能，例如，延迟机制(对等/端到端)和通信技术(IPv4, IPv6, 802.3)，因此，设计人员开发设备时无需考虑网络结构，用户使用设备时无需修改固件，这样设计可以降低研制成本，让客户提出更吸引人的价值主张。

STM32-F2系列微控制器在以太网媒体访问控制器MAC内整合了支持IEEE 1588 (PTP V2)的硬件，具有实现一个高精度时序同步协议所需的全部资源。我们做了一个长时间的背对背连接同步测试， 采用了1个精确的主控制器(2ppm晶振)，测试条件是0.125秒同步间隔，测试结果显示，该平台最大同步偏差为±70纳秒，标准同步偏差大约是15纳秒。在上电后，IXXAT的IEEE 1588协议软件同步平均需要大约20个同步间隔。

在一个STM32微控制器上实现的IEEE 1588软件，取得1个有IPv4、端到端 (E2E)和对等(P2P)延迟机制和主控制器的通用普通时钟的典型功能，需要47KB空间保存程序代码，7KB空间保存只读数据，23KB空间保存读写数据。

除IEEE 1588协议软件外，IXXAT的服务还包括定制软硬件开发和系统设计，以及技术研讨会和代码推介会服务。

PORT Profinet软件栈

Port公司是市场领先的CAN/CANopen、DeviceNet现场总线解决方案提供商，公司加强了硬件和固件开发能力，扩大了业务组合，加强了协议栈和POWERLINK、PROFINET、EtherNet/IP和EtherCAT开发工具产品组合。

PROFINET是工业以太网版PROFIBUS总线，而这项技术被业界公认为极其耗费资源。意法半导体与Port合作为STM32 F-2系列研发了一款只需128KB SRAM存储容量的PROFINET软件，让意法半导体的微控制器步入一个新的应用领域。STM32 F-2与Port PROFINET组合不仅适用于工业自动化应用，例如，工业编码器(定位)、工业驱动附件，而且还适用于内置以太网控制功能的安全系统。PROFINET的 STM32 F-2版协议栈为用户提供符合IEC 61158和IEC 61784标准的PROFINET IO兼容通信所需的全部服务功能，帮助用户轻松快速地开发PROFINET IO设备。该解决方案是是通过一个硬件抽象层访问硬件，并为用户提供能够连接意法半导体的不同微控制器的驱动程序，有无操作系统均可。为了快速获得总线使用权限，符合PROFINET的技术规范，该解决方案对底层以太网驱动软件进行了优化。STM32 F-2支持PROFINET Conformance Class A，还可以支持PROFINET Realtime Class 1。为了帮助设计人员轻松快速地开发项目，Port还提供一个PROFINET设计工具。

意法半导体的电机矢量控制库

因为集成两个先进的定时器外设、3个快速数模转换器(0.5MSps)和DMA直接访存功能，STM32F2x特别适合需要1个或2个电机控制驱动器的应用。即便驱动两个电机时，150DMIPS的性能让STM32F2x有充足后备动力驱动其它复杂的应用任务。

STM32F-2配备STM32 PMSM FOC软件开发工具，实现了磁场定向控制(FOC)驱动3相永磁同步表面安装电机(SM-PMSM)和内部安装电机(I-PMSM)，最新的3.1版STM32 PMSM FOC开发工具套件包含STM32F-2微控制器，预计2011年7月上市。

STM32 PMSM FOC开发工具套件可用于快速评估STM32微控制器的各种应用和完整的应用平台，当开发在意法半导体微控制器上运行的电机控制算法时，这套开发工具有助于缩短的应用的开发周期。PMSM FOC固件的源代码采用C语言，实现了电机控制内核算法(参考系转换、电流调整、速度调整、空间矢量调制、能效优化)以及传感器检测算法、解码算法(3个并联电阻、意法半导体专利单直流链路并联电阻、隔离型电流传感器、增量编码器、霍尔传感器)和转子位置重构无传感器算法。

为了让大家了解STM32F-2出色的计算性能，我们做了一个性能测试。在使用两个并联电阻检测电机电流的无传感器配置中，用一个STM32F-2驱动两个PMSM电机，按照标准双矢量控制性能(以10kHz运行FOC算法)测试，CPU负荷在35%的范围内;按照高级双矢量控制性能(以16kHz运行FOC算法)测试，CPU负荷在50%的范围内。这些性能为STM32F-2系列微控制器在工厂自动化领域开启了广泛的应用空间。

结语

要求严格的工业通信协议软件栈显然能够充分利用STM32F-2系列微控制器高于同级产品的优异性能。当执行高性能应用软件和算法时，STM32F-2执行速度比上一代产品STM32F-1提高1倍多。

STM32-F2系列产品已通过客户检测验证，目前正在提升产量。大多数固件和协议栈已经上市，未上市的也准备今年夏季发布。STM32-F2系列产品的升级产品目前正在设计阶段，新一代产品包括基于Cortex-M4内核的微控制器，能够更好地支持需要数字信号处理器的应用。