MCU典型应用设计：STM32-F2在工厂自动化中的应用

工业环境正在对嵌入式控制系统开发人员构成日益严峻的挑战，究其主要原因，当前系统和通信协议栈变得越来越复杂，系统实时性和安全要求越来越严格，同时，这种趋势直接影响到半导体元器件的特性和技术规格。

　　为克服这些挑战，意法半导体在今年初发布了STM32-F2系列微控制器，以帮助开发人员实现要求苛刻的工业应用。新系列产品诞生于深受市场欢迎的STM32产品家族，拥有更高的性能、更大的存储容量和针对工业应用优化的外设。F2 系列产品在一颗芯片上集成了多种功能，例如，控制/调整功能和复杂的通信协议栈。高集成度的优点是，缩小印刷电路板空间，避免在不同的控制器之间存在易受到电磁兼容性影响的连接电路，优化应用成本。

　　工业自动化市场的特点是多个通信协议并存，实时应用需要高效的操作系统。因此，软件栈和操作系统成为选择微控制器的首要参数。 STM32微控制器基于受到市场广泛支持的Cortex M3内核，因此，有20多家实时操作系统和通信协议提供商供用户选择。为使STM32微控制器更加完美，意法半导体还增加了一个兼容CMSIS的硬件抽象层和其它固件库，例如，支持永磁同步电机（PMSM）的磁场定向控制 （FOC） 。本文将介绍两个第三方专门为STM32F-2研发的工厂自动化软件： IXXAT开发的支持PTP的IEEE1588协议软件包和PORT开发的Profinet通信协议栈。

　　STM32-F2针对工厂自动化的改进的性能

　　与上一代产品STM32-F1相比，STM32-F2在很多方面加以改进，特别是性能更加出色，外设接口更加丰富。STM32-F2采用90nm光刻技术，处理速度达到120MHz，并使运行功耗保持在合理水平（300uA/MHz）。这项光刻技术的另一个好处是集成度更高，有助于降低应用的系统级成本。

　　为了充分发挥Cortex-M3内核的优异性能，意法半导体重新评估了产品架构。新产品在120MHz下释放150DMIP的强劲性能（Dhrystone 2.1），CoreMark测试成绩取得254高分（2.120 CoreMark/MHz 通过EEMBC 认证）， STM32F-2因而进入Cortex-M微控制器的第一阵营，这个成绩归功于自适应实时存储器加速器（ARTTM），采用这项闪存访问管理技术后，应用代码执行不再会受闪存本身固有的等待状态的影响。虽然闪存的速度比内核本身慢三倍，但是，在代码执行过程中不会出现等待状态，即便处理速度达到120MHz时也是零等待状态。因此，新系列产品可大幅缩减设计尺寸，降低功耗和闪存的EMC影响，确保最高的产品性能。

　　STM32-F2的主要特性如下： 最高1MB的闪存、128kB RAM、6个UART（7.5Mbps）、3个SPI接口 （30Mbps）、支持IEE1588 PTP V2的以太网媒体访问控制器（MAC）、4kB备用RAM、512字节的一次性可编程存储器（OTP）。

　　总线矩阵

　　除单纯的内核计算能力外，微控制器设计人员还必须考虑总线设计，在微控制器不同单元之间实现并行访存和数据传输，例如，内核和通信外设需要同时访问不同的存储器。因此，主要总线最终被设计成一个多层AHB总线矩阵，最多支持6个同步数据流。

　　STM32-F2系列微控制器共有5个总线主控制器：

　　●有3条内核总线的ARM Cortex-M3内核

　　●2个DMA控制器

　　●高速USB主设备控制器

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