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物聯(lián)網設備的增加同時帶動了 MCU 的出貨量，IC Insights 預計 2018 年 MCU 的出貨量將達到近 30.6 億臺。在物聯(lián)網應用中，高性能、低功耗、低成本是雷達不動的剛性需求，幾乎所有 MCU 廠商都在朝著這個方向努力，ST 最近推出的 STM32G0 就打出了“高效、穩(wěn)健、簡單”的親民牌。
據意法半導體微控制器事業(yè)部產品線市場經理 Pierre Charvet 介紹，“該系列極其靈活的封裝選擇和存儲容量選項使設計人員能夠在更小的空間內設計更多的功能，并節(jié)省成本。新的配電架構將外部電源和接地連接減少到只有一對引腳，從而留出更多的封裝引腳空間，并分配給用戶使用。”
左：意法半導體中國區(qū)微控制器事業(yè)部市場及應用總監(jiān)曹錦東
中：意法半導體微控制器事業(yè)部產品線市場經理 Pierre Charvet
右：意法半導體通用微控制器市場經理于引
封裝縮小，周邊元器件減少，BOM 成本極大降低
降低物料清單成本
在電路系統(tǒng)設計中，BOM 成本是設計廠商非常看重的一點，有的廠商為了節(jié)省成本不惜多次調整電路設計，STM32G0 系列可以幫助客戶大幅度降低物料，主要從四方面實現(xiàn)：第一，無需去耦電容，從上圖可以看出，左邊共有四對電源供電，在新系列中只需要一組電源供電；第二，無需外部時鐘，在 STM32G0 中集成了快速時鐘，它在 0/90 度范圍內精度可達 1%，甚至于在全溫度范圍內 -40/125 度可以達到 2%；第三，提高抗干擾性，STM32G0 可以達到 4500 伏的抗瞬時脈沖，它的 EMI 性能很好，用戶的開發(fā)中可以省去更多的外圍保護單元；第四，集成了更大的 Flash 及 RAM 存儲空間，封裝可以進一步縮小?；谝陨纤狞c，STM32G0 可以為用戶帶來更好的成本優(yōu)勢，節(jié)省 BOM 的成本包括芯片本身以及芯片外圍器件的總體成本，預計整體成本可以節(jié)省 15 美分。
高效、低功耗，CoreMark 評分達到 142
STM32G0 系列的高效體現(xiàn)在其主頻可以達到 64MHz，而 STM32F0 系列主頻是 48MHz，對比之下，STM32G0 的性能和 CPU 的主頻上都得到了很大的提高。同時，STM32G0 系列還具有一個靈活的 DMA，用戶可以靈活地配置地址。對應主頻 64MHz 的處理能力還有一個指標就是 DMIPS，STM32G0 系列可以到 59DMIPS，在 CoreMark 評分上可以達到 142。
STM32F0 系列的低功耗的模式包括 SLEEP 模式、STOP 模式、STANDBY、SHUTDOWN、VBAT 模式。在 STOP 停止模式下，功耗是 3μA-8μA 左右，這取決于用戶的 Flash 和 RTC 的設置；在 STOP 模式下快速喚醒的時間只有 5μs。Pierre Charvet 特別強調了 STANDBY 模式，“STM32G0 的 STANDBY 模式下功耗只有 200nA 或者 500nA，這取決于 RTC 的設置。它的喚醒時間只需要 14μs。之所以強調，是因為 STANDBY 的指標已經達到了 Ultra low power（超低功耗）的系列產品的指標，但是 STM32G0 它并不是定義為超低功耗系列，它是一個主流型的 MCU。所以，可以看到，STM32G0 不管在成本上，還是在功耗上，都已經做到了一個特別好的優(yōu)化?！?/p>
繼承 STM32F0 的優(yōu)勢，進行多方升級
我們怎樣來定義一款產品的好？ST 認為自己是在為明天做好準備，而明天的不確定性太高，所以就要在原來的基礎上增加更多的性能，STM32G0 不僅保留了 STM32F0 的所有優(yōu)勢，而且還做了更多的增強。其中，RAM 閃存比更高，128KB 和 64KB 閃存均配備最高 36KB SRAM；定時器頻率高達 128MHz，分辨率（<8ns）； 配備 12 位 ADC 轉換器，采樣速度高達 2.5MSPS，轉換時間 0.4μs。STM32F0 中的 ADC 采樣頻率是 1MSPS，STM32G0 系列采樣頻率達到了 2.5MSPS，同時它的轉換率是 0.4μs，還支持 16 位的硬件過采樣。配備的通信接口包括 32Mbit/s SPI，7Mbaud/s USART，1Mbit/s I2C。
智能外設
智能集成
STM32G0 的應用領域包括智能家居、消費電子、照明、工業(yè)設備、電機控制和先進控制應用。關于照明，Pierre Charvet 特別指出，照明除了需要在工業(yè)上的高溫、高精度定時器以外，可能額外地還需要模擬外設以及安全方面的需求。STM32G0 提供了快速的比較器、12 位的 ADC 和 DAC。除此之外，STM32G0 還有更好的安全性，幫助用戶更好地支持固件升級和下載。另外，照明對封裝的尺寸和厚度都有額外的要求，STM32G0 更廣泛的封裝選擇可以在照明應用上有更好的使用場景。
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ST 把 STM32 比作一個大家庭，STM32G0 也是這個大家庭中新的一員，它繼承了這個家庭中所有良好的基因，STM32G0 是 STM32F0 的一個升級版本，處于 M0 和 M0+內核小組中，屬于主流平臺。曹錦東強調，“像所有的 STM32 其他產品一樣，它對于之前所有的開發(fā)工具都是兼容的，使用方便。如果用戶之前用過 STM32 里面的任何一款產品，其代碼、應用、配置都可以完全復用到 STM32G0 上。”
選擇 Cortex-M0 是為了更好地延續(xù)其優(yōu)勢
未來的物聯(lián)網應用對安全性要求更高，從內核角度分析，STM32G0 應該從 Cortex -M0 升級到 Cortex-M23 更加合理，但是卻依舊保留了 Cortex- M0+內核，Pierre Charvet 的解釋是，“Cortex -M0 和 Cortex-M23 的區(qū)別在于后者有一些更加安全的功能。但是我們需要延續(xù)給客戶提供 MCU，方便他們進行更快、更簡單的設計，而不是給客戶帶來需要花更多時間去理解、去消化的產品。STM32F0 采用的是 Cortex -M0 內核，現(xiàn)在已經給用戶帶來很好的體驗，對于簡單應用來說，Cortex -M0 是一個最強大的內核。因此，我們決定選擇 Cortex-M0+，把 STM32G0 系列打造成一個簡單、低成本、集成度高、方便使用的產品，讓用戶從 STM32F0 到 STM32G0 可以很容易進行延續(xù)。 ”
“AI+IoT”新趨勢給傳統(tǒng) MCU 提出新要求
從 AI 技術發(fā)展趨勢來看，“AI+IoT”是一個趨勢，我們如何讓 MCU 支持 AI 和 IoT，實現(xiàn) AI？曹錦東分析，“與傳統(tǒng)的 MCU 相比，實現(xiàn) AI+IOT 算法的芯片需要有更強的計算能力，更低的低功耗，還要有擴展性，比如：能否支持不同的無線連接功能、有線連接的功能，或者同時兼顧低功耗、連接性、基準能力？所以，從性能、低功耗、連接性方面分析，AI 會對傳統(tǒng) MCU 提出更高的要求。同時，要做 AI 需要更好的工具，傳統(tǒng)的 AI 算法都是在云端基于 GPU、MPU 進行計算。如果放在 MCU 來做，需要 MCU 本身有更高的性能、更大的存儲，在硬件上需要特定的加速器和處理器，同時也需要把傳統(tǒng) GPU 上的算法轉化成可以在 MCU 上運行的算法。因為代碼不同，平臺不同，用戶需要進行算法轉換。因此，不僅芯片的算力需要加強，同時和芯片相關的工具也都需要調整，從而適應新要求。ST 會在芯片方面做一些特定的處理，同時會輔助特定的工具，未來幫助客戶可以在 MCU 上實現(xiàn)原來在云端運行的算法?！?/p>
32 位 MCU 和 8 位 MCU 之爭不在于成本
業(yè)界對于 8 位 MCU 的市場地位爭論不休，有人認為隨著 32 位 MCU 的性價比越來越高，8 位 MCU 會逐漸失去用武之地，也有人認為 32 位 MCU 比 8 位 MCU 更貴，8 位 MCU 還會保有一大批用戶。從成本的角度，曹錦東不同意后者的說法，“成本取決于出貨量、工藝等因素，ST 的目標是設計的芯片能夠滿足客戶的需求，這個需求不僅是現(xiàn)在所做的簡單控制、未來做 IoT 等復雜控制都需要滿足。從成本上看，8 位 MCU 和 32 位 MCU 沒有太大區(qū)別，ST 需要進一步開發(fā)，從性能、架構、生態(tài)上進一步豐富，滿足客戶不同的需求。”
關于新產品的布局，曹錦東表示，“不管是 STM32F0 還是 STM32G0，我們會讓他們有更多的通用性。我們希望消費電子、工業(yè)控制的客戶都能夠用同樣的產品，這樣生產會比較簡易，同時會降低成本。一旦成本降低，未來我們就有機會為客戶節(jié)約成本。如果這個產品只是應用于一個行業(yè)，成本也很難優(yōu)化，因為生產成本是很重要的一個因素。我們盡量設計通用的產品線。比如，電動自行車、空調、洗衣機、都有使用 STM32F0 的產品，STM32G0 也是同樣，我們不會特別只針對某一行業(yè)，我們希望所有行業(yè)都使用，這樣能夠讓我們的出貨量最大化，同時有空間去優(yōu)化生產產品?！?/p>
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