Микроконтроллеры семейства STM8

2020-11-19

Компания STMicroelectronics выпускает 2 основные линейки микроконтроллеров (далее МК): 8ми разрядные STM8 - https://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers-microprocessors/stm8-8-bit-mcus.html и 32х разрядные STM32 (на ядре Cortex).МК семейства STM8 обладают меньшей производительностью чем STM32, но при этом обладают следующими особенностями:

1. МК STM8 имеют более широкий диапазон питающего напряжения 1,65 В - 5,5 В против 1,62 В - 3,6 В у STM32, что позволяет напрямую (без использования делителей напряжения) работать с аналоговой периферией, запитанной от 5 В, позволяет обойтись без дополнительного стабилизатора напряжения при питании от 5 В источников или литиевых аккумуляторов (3,6 В - 4,2 В), также проще управлять затворами полевых транзисторов при питании от 5 В, чем при питании от 3,3 В.
2. У МК STM8 корпуса с большим шагом выводов: LQFP80 - 0,65 мм, LQFP32 - 0,8 мм, TSSOP20 - 0,65 мм или SO8 - 1,27 мм, что упрощает их освоение для начинающих. У МК STM32: TSSOP20 - 0,65 мм, а у остальных корпусов 0,5 мм.
3. Для МК STM8 периферия намного проще для освоения, чем у STM32, где каждый периферийный блок содержит 10-20 регистров для инициализации.
4. Микроконтроллеры STM8 построены по гарвардской архитектуре с 8ми битным процессорным ядром и 32х битной шиной программ, которая позволяет выполнять большинство инструкций за 1 такт. Всего поддерживается 80 инструкций, большая часть которых имеет размер 2 байта.
5. МК STM8 имеют трехступенчатый конвейер. Система команд кроме обычных операций (сложений, вычитание, сдвиг и так далее), включает операции умножения (8 х 8 бит) и деления (16/8 бит и 16/16 бит). МК имеют 24х битный счетчик команд, который обеспечивает доступ к адресному пространству 16 Мбайт и 16ти битный указатель стека, который обеспечивает прямой доступ к стеку размером до 16 кбайт. Некоторые модели STM8 имеют контроллер прямого доступа к памяти (DMA).

МК STM-8 делятся на 4 основных семейства

• STM8S - микроконтроллеры общего назначения - https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm8s-series.html
• STM8L - малопотребляющие микроконтроллеры общего назначения - https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm8l-series.html
• STM8AF - микроконтроллеры для автомобильных приложений - https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm8af-series.html
• STM8AL - малопотребляющие микроконтроллеры для автомобильных приложений - https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm8al-series.html

МК STM8S относятся к базовому семейству STM8 и включают более 40 моделей МК. Тактовая частота до 24 МГц, производительность до 20 MIPS. Объём флеш памяти составляет до 128 кБ, оперативной памяти до 6 кБ, энергонезависимой памяти EEPROM до 2 кБ. Среди особенностей МК: встроенный высокоточный RC генератор с частотой 16 МГц. Коммуникационные интерфейсы включают UART/USART, SPI, I2C, CAN. Аналоговая часть представлена 10ти битным аналогово-цифровым преобразователем (далее АЦП) с временем преобразования 2,33 мкс. Таймеры 8/16 бит, в том числе для ШИМ управления с тремя парами комплиментарных выходов для управления двигателями с поддержкой управления мёртвого времени (dead time) между переключениями. Среди таймеров: сторожевой независимый таймер (IWDG), оконный сторожевой таймер (WWDG), таймер для управления зуммером (Beeper), часы реального времени (RTC), таймер автопробуждения (AWU). Диапазон допустимой рабочей температуры до 125ºС.

МК STM8S включают в себя 4 отдельных линейки - STM8S0xx, STM8S1xx, STM8S2xx и STM8S9xx, отличающихся объёмами памяти, тактовой частотой, периферийными модулями и корпусным исполнением. МК STM8S0xx имеют ресурс флеш памяти 100 циклов перезаписи в отличие от 10000 циклов для остальных серий.

МК STM8L относятся к семейству STM8 с пониженным потреблением энергии и предназначены для систем с автономным питанием, различные системы сбора информации от датчиков, автономные счётчики и т.п. МК имеют режимы пониженного потребления энергии и способны работать при напряжении от 1,65 В. МК STM8L в отличие от STM8S имеют расширенный набор периферийных модулей, есть аналоговые компараторы, 12ти битный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), встроенный АЦП имеет разрядность 12 бит, есть встроенный контроллер управления жидкокристаллическим индикатором (далее ЖК). Диапазон допустимой рабочей температуры до 125ºС.

МК STM8L включают в себя 4 отдельных линейки - STM8L0xx, STM8L101, STMLS151/152 и STM8L162, отличающихся объёмами памяти, тактовой частотой, периферийными модулями и корпусным исполнением.

Семейства STM8AF и STM8AL предназначены для применения в автомобильных приложениях (automotive) по надёжности и допустимому диапазону допустимой рабочей температуры до 150ºС. Также МК STM8AF и STM8AL имеют сертификат AEQ-Q100.

У МК STM8AF тактовая частота 16/24 МГц, производительность до 20 MIPS. Объём флеш памяти составляет до 128 кБ, оперативной памяти до 6 кБ, энергонезависимой памяти EEPROM до 2 кБ. Корпуса - TSSOP20, LQFP32, QFN32, LQFP48, LQFP64, LQFP80. Встроенная периферия, как и у семейства STM8Sxx: встроенный высокоточный RC генератор с частотой 16 МГц, коммуникационные интерфейсы UART/USART, SPI, I2C, CAN, 10ти битный АЦП с временем преобразования 2,33 мкс, таймеры - 8/16 бит, в том числе для ШИМ управления с тремя парами комплиментарных выходов для управления двигателями с поддержкой управления мёртвого времени (dead time) между переключениями; сторожевой независимый таймер (IWDG), оконный сторожевой таймер (WWDG), таймер для управления зуммером (Beeper), часы реального времени (RTC), таймер автопробуждения (AWU).

МК STM8AF включают более 30 различных наименований МК, относящихся к 3м группам - STM8AF52, STM8AF62 и STM8AF63 отличающихся объёмами памяти, тактовой частотой, периферийными модулями и корпусным исполнением.

МК STM8AL имеют такие же характеристики и периферийные модули, как и МК STM8Lxx, но имеют допустимую рабочую температуру до 150ºС, как и у МК STM8AF.

МК STM8T52/L53 - https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm8t-series.html - имеют встроенный контроллер датчиков касания.

Программные средства разработки и отладки STM8

Для работы с МК STM8 существуют следующие программные средства:

• ST MCU Finder – кроссплатформенная утилита для быстрого выбора оптимальных микроконтроллеров STM8 и STM32
• STM8CubeMX – программа для выбора оптимальных микроконтроллеров STM8, проверки их конфигурации и расчета уровня потребления
• ST Visual Develop – интегрированная среда разработки ПО для STM8
• ST Visual Programmer – утилита для программирования/считывания/настройки микроконтроллеров STM8
• фирменные библиотеки и примеры для STM8 производства компании STMicroelectronics

Дла программирования и отладки предназначены ST-Link V2 stlink mini - https://arduino.ua/prod920-programmator-st-link-v2-stlink-mini.

Есть также фирменные программаторы/отладчики немного бОльшего размера без гальваноразвязки и с гальваноразвязкой.

Для быстрого освоения МК STM8 существуют отладочные различные отладочные платы – в частности, семейств Discovery и Nucleo:

Отладочные платы STM8S Discovery

Отладочная плата Evaluation Board с различными периферийными модулями.

Отладочные платы STM8 Nucleo

Также есть недорогие платы для разработчиков с МК STM8S003F3P6 -https://arduino.ua/prod3766-plata-razrabotchika-stm8s003f3p6и с МК STM8S103F3P6 -https://arduino.ua/prod1967-plata-razrabotchika-stm8s103f3p6.Эти платы включают в себя МК с 20 выводами, которые печатными проводниками соединены с контактными площадками под запайку соединителей типа PLS с шагом 2,54 мм. Для питания схемы предназначен разъём микро USB, для отладки и программирования 4х пиновый разъём SWIM. Также на плате есть кнопка RESET, светодиод по питанию и 1 пользовательский светодиод.Эти МК имеют рабочую частота: 16 МГц, память программ 8 Кбайт (у МК STM8S003 число перезаписей – 100 раз, у МК STM8S103 - 10000 раз), оперативную память 1 Кбайт, память данных EEPROM 128 байт, напряжение питания 2.95 - 5.5 В.