1.1 意法公司的MCU产品
简单地说,单片机就是在一个芯片上集成了构成一个计算机系统最基本的单元,如CPU、程序存储器、数据存储器、各种类型的功能模块和输入/输出接口等,使其具有一台计算机的基本功能。由于单片机主要用于逻辑运算和系统控制,因此也称其为微型控制单元,即MCU(Micro Control Unit)。在工业和自动控制中,单片机总是与机电设备一道协同工作的,被作为控制器嵌入整个系统中,所以由单片机组成的控制系统也称为嵌入式系统。
1987年,两家历史悠久的半导体公司意大利SGS Micro electronics和法国汤姆逊半导体公司合并后,成立了意法公司,总部设在瑞士日内瓦。意法公司是半导体工业界最具创新能力的公司之一,拥有约16000项专利和9000多个专利家族,掌握着业界领先的半导体芯片制造工艺。意法公司凭借其多元化的技术、尖端的设计能力,推出了众多优秀的电子产品,特别是在嵌入式应用、传感器与功率芯片以及汽车芯片等应用中有着完整的产品线和解决方案。
在意法公司的官方网站上,有一幅图片清晰地展示了其在嵌入式应用中的产品线结构,如图1-1所示。图中展示了意法公司的微控制器产品线:8位控制器产品STM8系列和32位控制器产品STM32系列。
1.1.1 STM8系列
STM8系列是意法公司的8位微控制器产品,具有高性能的8位内核和先进的外设集。该平台采用意法公司特有的130 nm嵌入式、非易失性存储器技术制造而成。目前STM8平台支持4个产品系列,即:主流的STM8S系列、超低功耗的STM8L系列、车用STM8AF系列和车用STM8AL系列。
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图1-1 意法公司的微控制器家族(图片源自意法官网)
1.STM8S主流系列
意法公司的STM8S系列是8位单片机的主打产品,适用于工业、消费类电子和计算机市场的多种应用,其高性价比非常适用于产品的批量化生产。该系列基于STM8专有内核,主频达到24 MHz,处理能力为20MIPS。片内配置有EEPROM、RC振荡器和全套标准外设,为设计者提供了稳定可靠的解决方案。STM8S系列包括4种类型的产品,其片内资源配置详见表1-1。本书将以STM8S208RBT6为例,重点介绍STM8S系列单片机的功能和开发方法。
·超值型(STM8S003/005/007):入门级产品,具有基本功能。
·基本型(STM8S103/105):提供更多的特性和封装选择。
·增强型(STM8S20x):配有全套外设,满足中、高端应用需求。
·专用型(STM8S专用):提供了更多模拟特性和专用固件解决方案。
表1-1 STM8S系列单片机片内资源配置
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2.STM8L系列
意法公司的STM8L系列是超低功耗产品,适用于便携式设备等对功耗极为敏感的应用。STM8L系列同样基于8位STM8内核,采用了超低漏电流工艺,实现了超低功耗(0.30μA)。STM8L系列包括4个不同的产品线,其片内资源配置详见表1-2。
·STM8L101系列:最低功耗模式0.30μA,动态运行模式150μA/MHz。
·STM8L151/152系列:最低功耗模式0.35μA,动态运行模式180μA/MHz。
·STM8L162系列:最低功耗模式0.35μA,动态运行模式180μA/MHz。
·STM8L051/052系列:最低功耗模式0.35μA,动态运行模式180μA/MHz。
表1-2 STM8L系列单片机片内资源配置
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3.STM8AL系列
STM8AL系列是面向汽车应用的超低功耗系列,主要特点是将绿色能源、应用安全性和功效放在首位,特别适于电池供电的应用(如远程无钥进入和轮胎压力监测)以及功耗至关重要的应用(如配套微控制器、驻车制动器和传感器)等。
STM8AL系列基于STM8A嵌入式的特性,进一步降低了系统成本,提高了可靠性,支持LIN通信,支持LCD驱动器、RTC、DMA、比较器、12位ADC和DAC等模块,进一步提升了计算性能,降低了整体功耗,节省存储空间,为汽车应用提供了低成本解决方案。STM8AL系列片内资源配置详见表1-3。
表1-3 STM8AL系列单片机片内资源配置
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4.STM8AF系列
STM8AF系列同样是面向汽车的应用系列,该系列属于模块化产品,具有更高的性能和更大的灵活性,具有真正的数据EEPROM以及能承受高达150℃环境温度的能力,使其更加适用于汽车应用。STM8AF系列片内资源配置详见表1-4。
表1-4 STM8AF系列单片机片内资源配置
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1.1.2 STM32系列
STM32系列单片机产品基于ARM Cortex-M标准内核,并在此基础上进行了全新的定义,增加了更多的外设,扩展了应用范围。STM32系列产品具有32位的处理能力、高实时性能、强大的数字信号处理能力,以及低功耗、低电压的操作特性。STM32系列具有基于行业标准的内核、完整的产品线和开发环境,有无与伦比的高性能和强大的软硬件开发平台,使其成为工业控制、家庭智能产品和小型项目的理想选择。按照片内集成的ARM Cortex-M内核不同,STM32系列单片机又可以细分成若干个子系列,以适合不同的应用。