Microcontroladores e componentes da marca STMicroelectronics
Microcontroladores e componentes da marca STMicroelectronicsData de publicação: 24-10-2024 🕒 20 min de leitura
A STMicroelectronics é um dos líderes mundiais no fabrico de componentes semicondutores. Esta empresa fornece uma vasta seleção de componentes semicondutores, incluindo: díodos, sistemas de interface, reguladores de tensão e microcontroladores. Muitos destes produtos estão disponíveis no catálogo da TME.
De seguida, apresentaremos a nossa oferta de produtos da marca STMicroelectronics. Abrange os grupos de produtos mais importantes deste fabricante, desde díodos a complexos microcontroladores de 32 bits. É de referir que muitos deles estão disponíveis diretamente do armazém da TME, o que significa que oferecemos aos nossos clientes uma entrega rápida. A nossa lista inclui também modelos disponíveis por encomenda especial. Convidamo-lo a familiarizar-se com a oferta.Componentes da STMicroelectronics
Neste artigo, cobrimos tópicos como:
- Microcontroladores de 8 bits: universais e para a indústria automóvel
- Parâmetros básicos dos produtos STM32
- Sistemas com elevada capacidade de processamento
- Microcontroladores compactos de 32 bits
- Soluções STM32 para dispositivos móveis
- Microcontroladores para dispositivos IoT sem fios
- Aprendizagem e criação de protótipos com kits de desenvolvimento STM
- Implementação de interfaces RS232/422/485
- Transil™ e proteção contra sobretensões para microcontroladores
- Regulação rigorosa da voltagem e da carga da célula
Microcontroladores
Em primeiro lugar, analisemos os microcontroladores. Tal como muitos outros fabricantes, estão divididos em dois grupos essenciais: sistemas de 8 bits e 32 bits. Atualmente, devido à miniaturização e ao desenvolvimento de periféricos especializados, numerosos sistemas mais simples são suficientes para gerir o funcionamento de dispositivos mesmo complexos. Ao mesmo tempo: graças ao software fornecido pela STMicroelectronics, a configuração e programação dos sistemas de 32 bits são procedimentos bastante simples.
Microcontroladores STM8 de 8 bits
Para aplicações elementares em que é suficiente uma potência de cálculo inferior, são utilizados microcontroladores STM8, ou seja, baseados numa arquitetura de 8 bits. Os sistemas são fornecidos em invólucros SMD (LQFP, SO, TSSOP, UFQFPN) e estão disponíveis em versões alimentadas por tensões que vão de 1,65...3,6V ou 3...5,5V CC. O núcleo possui um sinal sincronizado de 16MHz ou 24MHz. São compatíveis com os protocolos série "clássicos" (UART, I2C, SPI) e, em modelos selecionados, também com CAN. Esta última particularidade está relacionada com a utilização prevista das famílias STM8AF e ASTM8AL, que foram adaptadas para aplicações na indústria automóvel. Estão em conformidade com a norma AEC-Q100 e a classificação ASIL, e também se caracterizam por uma garantia de suporte do fabricante alargada.
Os componentes da família STM8S foram projetados para utilização em dispositivos de consumo, dispositivos industriais e outras aplicações. Possuem contadores de 8 bits, conversores A/D de 10 bits (até 16) e memória EEPROM integrados. É de destacar o elevado número de pinos GPIO e uma vasta seleção de caixas SMD (até 80 pinos). O último grupo de microcontroladores de 8 bits é o STM8L, que se distingue pelo menor consumo de energia. Em modo de repouso, os sistemas deste género podem necessitar de apenas 300 nA, pelo que satisfazem os requisitos para dispositivos alimentados por bateria, bem como para circuitos operados remotamente que obtêm energia de células fotovoltaicas ou geradores eólicos.
STM32, ou seja, soluções avançadas
Os microcontroladores de 32 bits da STMicroelectronics são conhecidos como STM32 e têm por base núcleos ARM Cortex-M. Foram adotadas várias versões destes processadores nos sistemas: M0, M3, M4, M7, M33. Por conseguinte, a oferta abrange produtos com diferentes potências de cálculo, mas também variantes com poupança de energia e variantes específicas, por exemplo, para aplicações sem fios.
Vale a pena salientar, em primeiro lugar, que uma das principais vantagens do STM32 é o apoio a longo prazo e a elevada fiabilidade do fabricante. É por isso que os microcontroladores deste grupo são eleitos com satisfação como o "coração" dos dispositivos industriais ou médicos. É também essencial que os sistemas sejam programados utilizando o software STM32Cube desenvolvido gratuitamente pelo fabricante. Este ambiente simplifica a configuração do chip e fornece uma plataforma de abstração de hardware para todos os microcontroladores de 32 bits de todos os fornecedores. O STM32Cube possui uma série de bibliotecas integradas que simplificam o funcionamento de interfaces complexas (incluindo USB) e protocolos (por exemplo, TCP/IP). O vídeo que se segue apresenta uma descrição mais exaustiva do sistema:
A grande variedade de aplicações dos microcontroladores STM32 é comprovada pelo impressionante número de métodos de comunicação que suportam. Contêm interfaces básicas como SPI, I2C, UART, mas também suportam a transmissão de dados através de USB, CAN, IrDA. Alguns dos modelos selecionados possuem drivers de rede integrados (Ethernet). A oferta inclui também sistemas que suportam normas populares de transmissão de dados de áudio/vídeo (HDMI, I2S, SPDIF, MIPI, saída DAC) possibilitando a implementação de interfaces gráficas complexas (HMI) e dispositivos multimédia. Além do mais, os sistemas STM32 também incluem periféricos integrados, tais como: geradores de PWM, contadores, conversores ADC, amplificadores operacionais, relógios RTC, etc.
Esta vasta funcionalidade faz com que os produtos da STMicroelectronics sejam soluções diversificadas e, graças à utilização da tecnologia Cortex-M, são também energeticamente económicos, seguros e acessíveis para projetistas. Estão totalmente adaptados aos requisitos das aplicações modernas, como os dispositivos alimentados por bateria e a IoT. De seguida, o fabricante classifica os sistemas STM32 de acordo com as suas especificações gerais, como indicado na tabela abaixo.
Processadores de alto desempenho
As unidades computacionais dos microcontroladores STM32 estão disponíveis em versões sincronizadas com sinal e com uma frequência de até 600MHz (para o núcleo Cortex-M7), possibilitando a construção de controladores complexos em tempo real. As suas vantagens incluem uma memória de programa com uma capacidade de até 2 MB e periféricos integrados avançados, tais como: temporizadores e contadores com resolução até 32 bits, coprocessadores criptográficos (com suporte para encriptação assimétrica e simétrica PKA/PKA.) encriptação AEC), interfaces SD/MMC, aceleradores gráficos (Chrome-ART).
| Família | Arquitetura | Frequência [MHz] |
SRAM [kB] |
FLASH [kB] |
|---|---|---|---|---|
| STM32F2 | Cortex-M3 | 120 | 64…132 | 128…1024 |
| STM32F4 | Cortex-M4 | 84…180 | 32…384 | 64…2048 |
| STM32F7 | Cortex-M7 | 216 | 256…512 | 64…2048 |
| STM32H5 | Cortex-M33 | 250 | 32…640 | 128…2048 |
| STM32H7 | Cortex-M4/7 | 280…600 | 128…1408 | 64…2048 |
Modelos de uso genérico
Os sistemas de uso genérico são principalmente microcontroladores caracterizados por preços atrativos, exigindo um número mínimo de componentes externos (tais como capacitores de desacoplamento/filtragem). Estão disponíveis em caixas SMD compactas (por exemplo, UFQFPN32). Algumas das famílias de produtos que fazem parte deste grupo (STM32F3, STM32G4) são especializadas no tratamento de sinais mistos, incorporando amplificadores operacionais, conversores e ADCs e DACs de alta resolução.
| Família | Arquitetura | Frequência [MHz] |
SRAM [kB] |
FLASH [kB] |
|---|---|---|---|---|
| STM32C0 | Cortex-M0+ | 48 | 6…12 | 16…32 |
| STM32F0 | Cortex-M0+ | 48 | 4…32 | 16…256 |
| STM32F1 | Cortex-M3 | 24…72 | 4…96 | 16…1024 |
| STM32F3 | Cortex-M4 | 72 | 16…80 | 16…512 |
| STM32G0 | Cortex-M0+ | 64 | 8…144 | 16…512 |
| STM32G4 | Cortex-M4 | 170 | 32…128 | 32…512 |
Microcontroladores de baixo consumo
O baixo consumo de energia é uma das caraterísticas mais requisitadas nos microcontroladores em aplicações modernas. Este facto está relacionado com a crescente procura de dispositivos sem fios e alimentados por bateria e com a tónica na produção de eletrónica ergonómica e amiga do ambiente. A oferta STM32 inclui famílias de microcontroladores especificamente adaptadas para tais requisitos, como as equipadas com o processador Cortex-M0+, a unidade mais eficiente em termos energéticos do portfólio ARM. Para garantir o funcionamento em modo de suspensão, necessitam de uma corrente de apenas 230 nA e, durante o modo de funcionamento, consomem aproximadamente 50 µA/Mhz.
| Família | Arquitetura | Frequência [MHz] |
SRAM [kB] |
FLASH [kB] |
|---|---|---|---|---|
| STM32L0 | Cortex-M0+ | 25…32 | 2…20 | 8…192 |
| STM32L1 | Cortex-M3 | 32 | 4…80 | 32…512 |
| STM32L4 | Cortex-M4 | 80 | 40…320 | 64…1024 |
| STM32L4+ | Cortex-M4 | 120 | 320…640 | 512…2048 |
| STM32L5 | Cortex-M33 | 110 | 256 | 256…512 |
| STM32U0 | Cortex-M0+ | 56 | 12…40 | 16…256 |
| STM32U5 | Cortex-M33 | 160 | 272…3072 | 128…4096 |
Para aplicações sem fios
No final da análise dos microcontroladores STM32, convém também fazer referência aos produtos especializados para a transmissão de dados sem fios. No caso da família STM32WB, são sistemas baseados em dois processadores: Cortex-4 (unidade de supervisão e função) e Cortex-0+, que neste caso funciona como co-processador de comunicações. Os modelos deste grupo suportam nativamente Bluetooth na versão BLE 5.4, e também foram adaptados para aplicações nas tecnologias Zigbee e OpenThread (suportam de facto todas as normas incluídas na norma IEEE 802.15.4).
| Família | Arquitetura | Frequência [MHz] |
SRAM [kB] |
FLASH [kB] |
|---|---|---|---|---|
| STM32WB | Cortex-M4/0+ | 64 | 16…256 | 64…1024 |
Kits de desenvolvimento
Os projetistas que estejam interessados em utilizar as soluções da STMicroelectronics têm à sua disposição uma ampla seleção de ferramentas de desenvolvimento preparadas por este fornecedor. Estas contêm microcontroladores STM8 ou STM32 e disponibilizam uma plataforma prática para aprendizagem, criação de protótipos e testes. Para facilitar a migração do utilizador a partir de outros ambientes, os modelos de placas selecionados estão dotados de pinos compatíveis com a norma Arduino Uno, permitindo a utilização de uma vasta panóplia de extensões disponíveis para esta plataforma. Mas, sobretudo, o fornecedor preocupou-se em incluir nos circuitos componentes adequados a cada tipo de microcontrolador: pinos GPIO, conectores de interface (Ethernet, USB, HDMI, tomada de áudio de 3,5 mm, RCA, MIPI-CSI/DSI, etc.), ecrãs LCD e slots para cartões de memória.
Além do mais, os kits de desenvolvimento STM estão também disponíveis em versões mais especializadas, tais como circuitos para o desenvolvimento de projetos de controlo de motores ou de comunicação sem fios (com módulos integrados WiFi/Bluetooth).
Outros sistemas e componentes
A oferta de produtos da STMicroelectronics inclui também outros sistemas e componentes, indiretamente relacionados com a oferta de microcontroladores. De referir ainda que esta análise não inclui todos os produtos do fornecedor disponíveis no catálogo da TME. Restringimo-nos aqui aos produtos mais utilizados em sistemas com microprocessadores ou controlados por soluções STM8/STM32.
Sistemas de interface
Para garantir a maior compatibilidade possível dos circuitos, os fabricantes e projetistas baseiam-se em normas de comunicação populares e consagradas. No caso de dispositivos profissionais, são principalmente a interface de série RS232, a sua versão melhorada RS422 e a norma RS485 frequentemente utilizada na indústria.
A STMicroelectronics fornece muitos chips de interface que suportam estes métodos de comunicação, possibilitando a incorporação de dispositivos baseados em microcontroladores (de qualquer fabricante) em sistemas de automação, controlo e outros sistemas de instalação normalizados. Adicionalmente à resistência às interferências proporcionada pela especificação padrão (sinais diferenciais na norma RS-485), estas interfaces incluem também uma proteção melhorada contra ESD (descarga eletrostática). Este facto permite a sua utilização na indústria, nos controladores HVAC, nas telecomunicações e na robótica.
Os sistemas estão disponíveis em versões alimentadas por tensões de 3V a 5,5V CC. Um único conjunto pode conter até 5 transcetores com uma taxa de transmissão máxima de até 25Mb/s. Todos os produtos oferecidos são fabricados em formatos compactos de montagem em superfície (SMD).
Díodos de proteção
A segurança relacionada com a comunicação em grandes instalações já foi anteriormente citada (ESD e o impacto da radiação eletromagnética, EMI). Neste contexto, é necessário ter em conta os protetores de semicondutores que evitam estragos nos sistemas devido a picos de tensão. Os díodos Transil™, ou seja, os componentes (transient voltage suppressor), são usados para eliminar interferências impulsivas nas linhas de transmissão. Estes permitem-lhe minimizar o risco de danificar o microcontrolador/interface. O seu tempo de ativação é medido em picossegundos individuais.
Os díodos TVS (unidirecionais e bidirecionais) estão também disponíveis nas versões THT e SMD, bem como em forma de escada. A ampla variedade de parâmetros é notável. Os componentes possuem uma tensão de rutura de 3,6 V a 440 V e podem dissipar potência até 5 kW com uma corrente de impulso até até 0,5 kA. Alguns dos produtos selecionados foram especificamente fabricados para soluções para o sector automóvel** (principalmente para proteção no barramento CAN).Díodos de proteção
Estabilizadores de tensão
Quando falamos da oferta de componentes da STMicroelectronics, é impossível não falar dos estabilizadores de tensão, que são uma das especialidades do fabricante. Para além dos clássicos elementos lineares, inclui uma vasta seleção de soluções reguladas (de 0,5V a 37V DC), com características LDO (low-dropout), bem como conversores CC/CC buck e boost que fornecem tensão de 0. 2V a 900V CC, máx. 4A. Estes produtos estão disponíveis em versões de montagem em superfície e através de orifícios, com uma vasta amplitude de temperatura de funcionamento, também em variantes de 2 canais e multicanais, permitindo a construção de circuitos de alimentação complexos.
Além disto, a STM propõe ainda outros sistemas relacionados com a alimentação, como as tensões de referência que permitem obter resultados de medição precisos através de conversores A/D. Estes serão elementos indispensáveis em circuitos em que os microcontroladores são utilizados para trabalhar com sensores analógicos, ou seja, numerosas aplicações no domínio da automação.
Um dos destaques da oferta deste fornecedor são os controladores de carga e monitores do estado da bateria. Estes sistemas permitem-lhe construir dispositivos eficientes e seguros alimentados por células de iões de lítio ou de polímeros de lítio. Estes sistemas estão incluídos em caixas compactas (por exemplo, SOT23), o que facilita a elaboração de circuitos compactos.
