آشنایی با میکروکنترلر های stm8

معرفی:

میکروکنترلر های هشت بیتی stm8 دارای هسته توسعه یافته هشت بیتی با عملکرد عالی و قابلیت کنترل وسیله های جانبی کاربردی می باشد این خانواده توسط شرکت st و با فناوری ۱۳۰ نانو متری و برپایه حافظه های غیر فرار طراحی گردیده است همچنین بخش مربوط به کلاک ساعت به گونه ای طراحی شده است که امکان اجرای ۱٫۶ دستور را در سرعت ۲۴ مگاهرتز فراهم می کند تا اجرای دستور العمل ها در سرعت پایین با اطمینان بالا انجام گیرد.

انعطاف پذیری در طراحی این خانواده سبب شده است که تاثیر نویز بر هسته به حداقل برسد که در نتیجه باعث کارآیی بالا  و بهبود در پردازش دستورات و  کمتر شدن  توان مصرفی تراشه می شود.

نوع طراحی سیستم کلاک تراشه باعث شده است که سیستم کلاک پس از رفتن به حالت خواب تنها در مدت زمان ۴ میکرو ثانیه بتواند به حالت عادی باز گردد همچنین سیستم توزیع کلاک امکان پردازش همزمان اجرای دستورات و همینطور کنترل کلاک pwm را امکان پذیر می کند

حافظه NVM غیر فرار ۳۲ بیتی از طریق خط لوله سه مرحله ای قابل آدرس دهی میباشد رجیستر های شاخص شانزده بیتی و اشاره گر های پشته حافظه و تنظیمات پیشرفته محاسباتی و اجرایی با سخت افزار واحد ضرب و تقسیم همگام سازی و تنظیم شده اند که این امر باعث بهبود در روند پردازش دستورات اجرایی در این خانواده ی میکروهای هشت بیتی می شود.

حداقل طول عمر میکروکنترلر های STM8:

شرکت STMicroelectronics حداقل طول عمر ۱۰ ساله را برای میکروکنترلرهای STM8 خود تضمین می کند!

موارد مصرف سری های STM8:

• سری STM8AF از میکروکنترلرهای ۸ بیتی چند منظوره در کاربردهای صنعت خودروسازی استفاده می شود
• سری STM8AL از میکروکنترلرهای ۸ بیتی فوق کم مصرف در کاربردهای صنعت خودروسازی استفاده می شود
• سری STM8L از میکروکنترلرهای ۸ بیتی فوق کم مصرف
• سری STM8S از میکروکنترلرهای اصلی ۸ بیتی برای مصارف عمومی در صنعت به کار می رود

میکروکنترلر های STM8 در سه شاخه STM8S , STM8L , STM8A دسته بندی می شوند دانستن این نکات که هر شاخه برای چه نوع طراحی و مقاصدی مناسب است نیاز ضروری یک طراح میباشد که با انتخاب درست هم هزینه را به حداقل رسانده و هم از مشکلات احتمالی که ممکن است بسته به شرایط محیطی در آینده رخ دهد جلوگیری کند در زیر توضیحات مختصری درباره هر کدام از این شاخه ها داده می شود.

معرفی سری STM8S:

سری STM8S از میکروکنترلرهای اصلی ۸ بیتی ، یکی از پرکاربردترین میکروکنترلرها با کاربرد های عمومی در سطح جهان می باشد این سری از میکروکنترلرهای ۸ بیتی در کنترل کننده های صنعتی ، مصارف کاربردی و عمومی و همچنین مصارف گوناگون دیگر به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند

هسته میکروکنترلر های stm8 از فناوری ۱۳۰ نانو متری کمپانی ST بهره می برد با توجه به معماری پیشرفته ای که برای طراحی هسته به کار برده شده است  هسته قابلیت انجام ۲۰ میلیون دستور العمل را در فرکانس کاری ۲۴ مگا هرتز دارا بوده و با بهره گیری کامل از ابزارهای کاربردی مانند ایپرام ، نوسانسازهای داخلی و سایر ابزارهای استاندارد امکان طراحی مناسب و استاندارد و قابل اطمینان را با توجه به نیاز مهندسین ارائه می دهد

همچنین برد های دیسکاوری ارائه شده توسط کمپانی ST از ساده تا پیشرفته و همینطور مقرون به صرفه بودن طراحی را برای مهندسین آسانتر کرده است.

مشخصات STM8S اعم از ماکزیمم فرکانس کاری حداکثر اندازه حافظه ،ولتاژ کاری و … در زیر آورده شده است:

• STM8 24 MHz CPU
• ۴ to 128 Kbytes of embedded Flash memory, up to 6 Kbytes of SRAM
• Supply voltage: 2.95 to 5.5 V
• Up to four low‑power modes: down to 5 μA with complete context retention
• State‑of‑the‑art digital and analog peripherals
• Specific interfaces such as IrDA and smartcard for support of consumer applications
• ‑۴۰ to +85 °C, or up to 125 °C temperature range
• Free class B self‑diagnostic library for IEC 60335/IEC 60730 compliant applications
• Many software libraries and examples are available for download

کاربردهای سری STM8S:

• لوازم خانگی و ابزارآلات برقی
• کنترل سیستم های گرمایشی و سرمایشی
• اتوماسیون کارخانه
• دستگاه های قابل شارژ مانند باتری ها
• کنترل موتورها و استپ موتورها
• وسایل نقلیه الکترونیکی
• اسباب بازی ها
• منابع تغذیه
• و…

تنوع بسته بندی سری  STM8S:

این سری در چهار بسته بندی متفاوت با توجه به نوع نیاز طراحان ارائه می شود:
• سری STM8S003 / 005/007 دارای ورودی خروجی کمتر با کاربرد های عمومی را شامل می شوند
• سری STM8S103 / 105 معمولا دارای ورودی و خروجی و امکانات بیشتر نسبت به سری بالا و همچنین داری پکیج بزرگتر ، با کاربرد عمومی را شامل می شوند
• سری STM8S207 / 208 دارای امکانات بیشتر و کاملتر نسبت به دو سری بالا که برای استفاده های صنعتی و حرفه ای مناسب می باشند.
• سری STM8S که بیشتر برای کابردهای آنالوگ به کار برده می شود.

با استفاده از نمودار زیر می توانید اندازه حافظه ، تعداد پایه و نوع پکیج میکرو سری STM8S را مشاهده کنید:

سری STM8L:

کمپانی ST سری بسیار کم مصرف از میکروکنترلر ها را در نوع هسته ۸ بیتی و ۳۲ بیتی معرفی نموده است در این سری با توجه به نوع طراحی و مدیریت یا بهینه سازی پردازش اطلاعاتی باعث شده که توان مصرفی به حداقل میزان خود رسیده و باعث شده این سری از تراشه ها  در دسته کم مصرفترین ها قرار بگیرند

سری STM8L در انواع مختلف تولید می شود که هر نوع توان مصرفی متفاوتی را ارائه می دهد

۱ – سری STM8L101 که ابعاد آن کوچک بوده و هزینه آن با توجه به امکاناتی که در اختیار طرح قرار می دهد مناسب است

۲ – سری STM8L151/152/162 امکانات بیشتر و کاربردی  و همچنین ابزار های پیشرفته ای از دیجیتال و انالوگ را در اختیار طراح قرار میدهند

از بین این سری میکروکنترلر STM8L151 با توجه به امکانات کاربردی ترین و در عین حال ارزانترین است.

مشخصات STM8L اعم از ماکزیمم فرکانس کاری حداکثر اندازه حافظه ،ولتاژ کاری و توان مصرفی و … در زیر آورده شده است:

• STM8 16 MHz CPU
• ۲ to 64 Kbytes of embedded Flash memory, up to 4 Kbytes of SRAM and up to 2 Kbytes of EEPROM
• Four lines: pin‑to‑pin, software and peripheral compatibility
• Supply voltage: 1.65 to 3.6 V
• Up to four ultra‑low‑power modes: down to 350 nA with SRAM and context retention
• Run mode dynamic consumption down to 150 μA/MHz
• State‑of‑the‑art digital and analog peripherals
• ‑۴۰ to +85 °C, or up to 125 °C operating temperature range
• Free touch‑sensing library
• LCD driver
• AES-128 encryption

کاربردهای سری STM8L:

• تجهیزات پزشکی
   • گلوکومتر و پمپ انسولین ها
   • دستگاههای سنجش فشار خون و کلسترول
• کنتورهای (برق / گاز / آب) متر حرارتی ، و مقیاس سنجها
• سیستم های ایمنی
• دستگاه های قابل حمل GP
• موبایل
• بازی ها و کنترل کنند های از راه دور
• دستگاهای GPS و تجهیزات ورزشی
• و …

با استفاده از نمودار زیر می توانید اندازه حافظه ، تعداد پایه و نوع پکیج  و پشتیبانی از درایور LCD و AES رمزنگاری میکرو سری STM8L را مشاهده کنید:

سری STM8A:

این سری از میکروکنترلرهای فلش ۸ بیتی به نیازهای خاص برنامه های خودرو پاسخ می دهند و در دو نوع STM8AF , STM8AL تولید می شوند.
سری STM8A برای کاربرد های صنعت خودروسازی که ضریب اطمینان بالایی را در مقابله با نویز می طلبد مناسب است
تمرکز اصلی این سری بر بهبود عملکرد در طولانی مدت و  پردازش بدون خطا ، پایین اوردن هزینه ها و امکانات گسترده و کاربردی که در صنعت خودروسازی نیاز است می باشد
با توجه به نوع طراحی سخت افزاری این سری حافظه غیر فرار EEPROM می تواند داده ها را تا دمای ۱۵۰ درجه سانتی گراد با ضریب اطمینان بالا حفظ کند از اینرو این سری به عنوان برترین میکروکنترلر های سری STM8 نام برده می شود در این سری شاخه کم مصرف با نام STM8AL نیز موجود است که برای کاربردهای خاص کم مصرف در صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار می گیرد.

مشخصات STM8AF  اعم از ماکزیمم فرکانس کاری حداکثر اندازه حافظه ،ولتاژ کاری و توان مصرفی و … در زیر آورده شده است:

• STM8 up to 24 MHz CPU
• ۴ to 128 Kbytes of embedded Flash memory, up to 6 Kbytes of SRAM and up to 2 Kbytes of data EEPROM
• Packages up to 80 pins
• Supply voltage: 2.95 to 5.5 V for STM8AF, 1.65 to 3.6 V for STM8AL
• Up to four low‑power modes: down to 1 μA with complete context retention
• State‑of‑the‑art digital and analog peripherals
• Up to 150 °C ambient temperature
• Qualified to AEC‑Q100
• Certified CAN drivers
• Free certified LIN drivers
• Touch‑sensing and LCD lines

موارد کاربرد سری STMAF:

•  CAN BUS
•  LIN BUS
• اکتواتور
• استفاده به عنوان میکروکنترلر های با ضریب اطمینان بالا
• رادیوهای اتومبیل
• Immobilizers
• کنترل موتور DC
• سیستم های گرمایشی و سرمایشی

با استفاده از نمودار زیر می توانید اندازه حافظه ، تعداد پایه و نوع پکیج میکرو پشتیبانی از پروتکل های CAN , LIN سری STM8AF را مشاهده کنید:

سری STM8AL:

این سری از میکروکنترلر های بسیار کم مصرف میباشد که به اصطلاح  GREEN ENERGY نیز نامیده می شود کاربرد این سری از میکروکنترلر های فوق کم مصرف با ضریب اطمینان بالا  در  سیستم هایی می باشد که با داشتن باتری یا تغذیه کوچک ضریب اطمینان پردازش بالایی  را در طولانی مدت می طلبد همانند رادیو کنترل و کنترل کننده های از راه دور و یا مانیتورینگ باد لاستیک ها ، سیستم های امنیتی و حفاظتی

این سری از میکروکنترلر های STM8 از ارتباط پروتکل LIN نیز پشتیبانی می کند که اماکانات بسیار مناسبی را برای کنترل لوازم جانبی به منظور کاهش توان عملکرد و همچنین صرفه جویی در فضای حافظه ذخیره سازی ارائه می دهد.
همچنین این سری دارای امکانات ویژه دیگری نظیر درایور LCD و کلاک RTC و DMA و مقایسه کننده ، مبدل آنالوگ به دیجیتال ۱۲ بیتی و همینطور مبدیل دیجیتال به آنالوگ می باشد که با توجه به امکاناتی که برای این سری ذکر شد مقرون به صرفه بوده و برای استفاده در صنعت خودروسازی و … مناسب است

بلوک دیاگرام سری STM8AL3L88:

با استفاده از نمودار زیر می توانید اندازه حافظه ، تعداد پایه و نوع پکیج و دارا بودن یا نبودن سخت افزار Hash coprocessor را مشاهده کنید:

منبع : www.st.com