Microcontrôleurs et composants proposés par STMicroelectronics
Microcontrôleurs et composants proposés par STMicroelectronicsDate de publication: 24-10-2024 🕒 20 min de lecture
STMicroelectronics est l’un des fabricants reconnus au monde entier. La société propose une gamme complète de composants semi-conducteurs, notamment : des diodes, des systèmes d’interface, des régulateurs de tension et des microcontrôleurs. Il est possible d’acheter beaucoup de ces produits directement à partir de l’offre de TME.
Dans la suite de cet article nous présentons la gamme de solutions de STMicroelectronics. Elle comprend les groupes de produits les plus importants de cette marque à partir des diodes jusqu’aux microcontrôleurs 32 bits complexes. Il convient de souligner que beaucoup d’entre eux peuvent être achetés directement dans les entrepôts TME de sorte que nous sommes capables de proposer à nos clients une expédition très rapide. La liste comprend également des modèles disponibles sur commande spéciale. Nous vous invitons à découvrir cette offre.
Dans cet article, nous abordons des sujets suivants :
- Microcontrôleurs 8 bits : universels et pour l’industrie automobile
- Paramètres de base des produits STM32
- Puces à haute puissance de calcul
- Microcontrôleurs compacts 32 bits
- Solutions STM32 pour appareils mobiles
- Microcontrôleurs pour appareils IoT sans fil
- Apprentissage et prototypage avec les kits de développement STM
- Mise en œuvre des interfaces RS232/422/485
- Transil™ et protection des microcontrôleur contre les surtensions
- Régulation précise de la tension et charge des cellules
Microcontrôleurs
Premièrement, regardons les microcontrôleurs. Comme chez beaucoup d’autres fabricants, ils sont divisés en deux groupes principaux : systèmes 8 bits et 32 bits. Actuellement, grâce à la miniaturisation et au développement de périphériques spécialisés, de nombreux systèmes plus simples suffisent à gérer le fonctionnement d’appareils même complexes. En même temps : grâce au logiciel fourni par STMicroelectronics la configuration et la programmation des systèmes 32 bits ne sont pas non plus très difficiles.
Microcontrôleurs STM8 8 bits
En cas des applications simples où une puissance de calcul inférieure sera suffisante, les microcontrôleurs STM8sont destinés, c’est-à-dire ceux basés sur une architecture 8 bits. Les systèmes sont enfermés dans des boîtiers CMS (LQFP, SO, TSSOP, UFQFPN) qui sont disponibles dans des versions alimentées par des tensions comprises dans la plage d’1,65…3,6 V ou 3…5,5 V DC. Le cœur est cadencé avec un signal de 16 MHz ou 24 MHz. Ils prennent en charge les protocoles série « classiques » (UART, I2C, SPI) et, sur certains modèles, également CAN. Cette dernière propriété est liée à l’usage prévu des familles STM8AF et ASTM8AL qui ont été adaptées pour des applications dans l’industrie automobile. Ils sont conformes à la norme AEC-Q100 et à la classification ASIL, et se caractérisent également par une garantie étendue d’assistance du fabricant.
Pour une utilisation dans les appareils grand public, les appareils industriels et d’autres applications les composants de la famille STM8S sont destinés. Ils sont munis des compteurs 8 bits, des convertisseurs A/D 10 bits (jusqu’à 16 pièces) et une mémoire EEPROM. Il convient de souligner le nombre élevé de broches GPIO et une sélection diversifiée de boîtiers SMD (jusqu’à 80 broches). Le STM8L, qui se distingue par la consommation d’énergie la plus faible, constitue le dernier groupe de microcontrôleurs 8 bits. En mode veille, les systèmes de ce type peuvent exiger seulement 300 nA et donc répondre aux exigences des appareils alimentés par batterie ainsi que des circuits télécommandés qui obtiennent de l’énergie à l’aide de cellules photovoltaïques ou d’éoliennes.
STM32 – des solutions avancées
Les microcontrôleurs 32 bits de STMicroelectronics sont connus sous le nom de STM32. Ils sont basés sur des cœurs ARM Cortex-M. Diverses versions de ces processeurs ont été utilisées dans les systèmes : M0, M3, M4, M7, M33. Cela a permis d’ajouter à l’offre des produits avec une puissance de calcul différente, mais aussi des variantes à économie d’énergie et spécialisées, par exemple pour les applications sans fil.
Il convient de souligner ici que l’un des plus grands avantages du STM32 réside dans l’assistance à long terme du fabricant et une haute fiabilité. Pour ces raisons les microcontrôleurs de ce groupe sont choisis avec impatience comme « cœur » des dispositifs industriels ou médicaux. Il est également important que les systèmes soient programmés à l’aide de l’environnement complet STM32Cube, un logiciel gratuit développé par le fabricant. Il simplifie la configuration des puces et offre une couche d’abstraction matérielle pour tous les microcontrôleurs 32 bits des fournisseurs. STM32Cube dispose d’un certain nombre de bibliothèques intégrées facilitant le fonctionnement des interfaces (entre autres USB) et des protocoles complexes (par exemple TCP/IP). Une description plus détaillée de l’environnement est présentée dans la vidéo ci-dessous :
Une large gamme d’applications des microcontrôleurs STM32 est mieux prouvée par le nombre impressionnant de méthodes de communication qu’ils prennent en charge. Ils contiennent des interfaces de base telles que SPI, I2C, UART mais prennent également en charge la transmission de données via USB, CAN, IrDA. Certains modèles possèdent des contrôleurs de réseau (Ethernet). L’offre comprend également des systèmes prenant en charge les normes populaires de transmission de données audio-vidéo (HDMI, I2S, SPDIF, MIPI, sortie DAC) permettant la mise en œuvre d’interfaces graphiques complexes (HMI) et appareils multimédia. De plus, les systèmes STM32 incluent également des périphériques intégrés, tels que : générateurs PWM, compteurs, convertisseurs ADC, amplificateurs opérationnels, horloges RTC, etc.
Grâce à ces fonctionnalités étendues des produits STMicroelectronics deviennent des solutions polyvalentes et grâce à l’utilisation de la technologie Cortex-M, également économes en énergie, sûres et accessibles aux concepteurs. Ces solutions répondent parfaitement aux exigences des applications modernes, telles que les appareils alimentés par batterie et l’IoT. Ensuite, le fabricant divise les systèmes STM32 en fonction de leurs spécifications générales, comme indiqué dans le tableau ci-dessous.
Processeurs à haute performance
Les unités de calcul des microcontrôleurs STM32 sont disponibles dans des versions cadencées avec des signaux d’une fréquence allant jusqu’à 600 MHz (pour le cœur Cortex-M7), permettant la construction de contrôleurs temps réel complexes. Leurs avantages incluent une mémoire de programme d’une capacité de jusqu’à 2 Mo et des périphériques intégrés avancés, tels que : des minuteries et des compteurs avec une résolution allant jusqu’à 32 bits, des coprocesseurs cryptographiques (prenant en charge les PKA/AEC asymétriques et symétriques), interfaces SD/MMC, accélérateurs graphiques (Chrom-ART).
| Famille | Architecture | Fréquence [MHz] |
SRAM [Ko] |
FLASH [Ko] |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Modèles à usage général
Les systèmes à usage général comprennent principalement des microcontrôleurs caractérisés par des prix attrayants nécessitant un nombre minimum de composants externes (tels que des condensateurs de découplage/de filtrage). Ils sont disponibles dans des boîtiers CMS compacts (par exemple UFQFPN32). Certaines familles de produits sélectionnées dans ce groupe (STM32F3, STM32G4) sont spécialisées pour gérer les signaux mixtes en intégrant des amplificateurs opérationnels, des convertisseurs et comparateurs ADC et DAC haute résolution.
| Famille | Architecture | Fréquence [MHz] |
SRAM [Ko] |
FLASH [Ko] |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Microcontrôleurs à économie d’énergie
Dans les applications modernes une faible consommation d’énergie est l’une des caractéristiques les plus recherchées des microcontrôleurs. Cela est lié à la fois à la demande croissante d’appareils sans fil, alimentés par batterie, ainsi qu’à l’accent mis sur la production d’appareils électroniques ergonomiques et respectueuses de l’environnement. L’offre STM32 comprend des familles de microcontrôleurs particulièrement adaptées à ces exigences, comme ceux équipés du processeur Cortex-M0+, l’unité la plus économe en énergie du portefeuille ARM. Pour maintenir le fonctionnement en mode veille ils nécessitent un courant de seulement 230 nA et pendant le fonctionnement, ils consomment environ 50 µA/Mhz.
| Famille | Architecture | Fréquence [MHz] |
SRAM [Ko] |
FLASH [Ko] |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Microcontrôleurs à économie d’énergie
À la fin de la présentation des microcontrôleurs STM32, il est obligatoire également de mentionner les produits spécialisés dans la transmission de données sans fil. Dans le cas de la famille STM32WB, il s’agit de systèmes basés sur deux processeurs : Cortex-4 (unité de supervision et fonctionnelle) et Cortex-0+ qui sert dans ce cas de coprocesseur de communication. Les modèles de ce groupe prennent en charge nativement Bluetooth la version BLE 5.4 et ont également été adaptés aux applications des technologies Zigbee et OpenThread (de facto ils prennent en charge toutes les normes incluses dans l’IEEE 802.15.4).
| Famille | Architecture | Fréquence [MHz] |
SRAM [Ko] |
FLASH [Ko] |
|---|---|---|---|---|
| STM32WB | Cortex-M4/0+ | 64 | 16…256 | 64…1024 |
Kits de démarrage
Les concepteurs intéressés par l’utilisation des solutions STMicroelectronics disposent d’une large sélection d’outils de démarrage préparés par le fournisseur. Ils contiennent des microcontrôleurs STM8 ou STM32 et fournissent une plate-forme pratique pour l’apprentissage, le prototypage et les tests. Pour faciliter la migration des utilisateurs depuis d’autres environnements, certains modèles de cartes sont équipés de broches compatibles avec la norme Arduino Uno tout en permettant l’utilisation d’une large gamme d’extensions disponibles pour cette plateforme. Mais surtout ce fournisseur a veillé à inclure dans les circuits des composants adaptés à chaque type de microcontrôleur : broches GPIO, connecteurs d’interface (Ethernet, USB, HDMI, jack audio 3,5 mm, RCA, MIPI-CSI/DSI, etc.), affichages LCD, emplacements pour carte mémoire.
De plus, il convient de souligner que les kits de développement STM sont également disponibles dans des versions spécialisées, comme circuits pour le développement des projets de contrôle des moteurs ou de communication sans fil (avec modules Wi-Fi/Bluetooth intégrés).
Autres systèmes et composants
La gamme de produits STMicroelectronics comprend également d’autres systèmes et composants, indirectement liés à l’offre de microcontrôleurs. A noter également que cette revue n’inclut pas tous les produits du fournisseur disponibles dans le catalogue TME. Nous nous limitons ici aux produits les plus souvent utilisés dans les systèmes à microprocesseurs ou contrôlés par des solutions STM8/STM32.
Puces d’interface
Pour garantir la compatibilité de circuits la plus large possible, les fabricants et les concepteurs se tournent vers des normes de communication populaires et éprouvées. En ce qui concerne les appareils professionnels il s’agit principalement de l’interface série RS232, de sa version améliorée RS422 et de la norme RS485 couramment utilisée dans l’industrie.
STMicroelectronics produit de nombreuses puces d’interface prenant en charge ces méthodes de communication, permettant d’intégrer des dispositifs basés sur des microcontrôleurs (de n’importe quel fabricant) dans des systèmes d’automatisation, de contrôle et d’autres systèmes d’installation standardisés. Outre la résistance aux interférences offerte par la spécification standard (signaux différentiels dans la norme RS-485), les interfaces se caractérisent également par une protection ESD accrue (contre les décharges électrostatiques). Grâce à cela, elles peuvent être utilisées dans l’industrie, les contrôleurs CVC, les télécommunications et la robotique.
Les produits sont disponibles dans des versions alimentées par des tensions de 3 V à 5,5 V DC. Un seul package peut contenir jusqu’à 5 émetteurs-récepteurs avec une vitesse de transmission maximale allant jusqu’à 25 Mb/s. Tous les produits proposés sont fabriqués dans des formats compacts à montage en surface (SMD).
Diodes de protection
La sécurité liée à la communication dans les installations plus grandes (ESD et impact des rayonnements électromagnétiques, EMI) a déjà été mentionnée ci-dessus. Dans ce contexte, il est obligatoire également de prêter attention aux protecteurs de semi-conducteurs qui évitent les dommages aux systèmes dus aux surtensions et aux pics de tension. Les diodes Transil™, c’est-à-dire les composants TVS (transient voltage suppressor) sont utilisées pour supprimer les interférences impulsionnelles se produisant sur les lignes de transmission. Ces composants permettent de minimiser le risque d’endommager le microcontrôleur/l’interface. Leur temps d’activation est mesuré en picosecondes uniques.
Les diodes TVS (unidirectionnelles et bidirectionnelles) sont disponibles en versions THT et SMD ainsi qu’en forme de réseaux de diodes. Le large éventail de paramètres est remarquable. Les composants ont une tension de claquage de 3,6 V à 440 V et peuvent dissiper une puissance jusqu’à 5 kW avec un courant d’impulsion jusqu’à jusqu’à 0,5 kA. Les produits sélectionnés ont été spécialement conçus pour les solutions automobiles (principalement pour la protection au sein du bus CAN).
Stabilisateurs de tension
En parlant de l’offre de composants STMicroelectronics, il est impossible d’ignorer les stabilisateurs de tension qui sont l’une des spécialisations de ce fabricant. En plus des éléments linéaires classiques, il comprend une large sélection de solutions régulées (de 0,5 V à 37 V DC), avec des caractéristiques LDO (low-dropout) ainsi que les convertisseurs DC/DC à impulsions buck et boost fournissant une tension de 0,2 V à 900 V DC, au maximum 4 A. Les produits sont disponibles en versions à montage en surface et traversant, avec une large plage de températures de fonctionnement, également en variantes à 2 canaux et multicanaux permettant la construction de circuits d’alimentation complexes.
De plus, STM propose également d’autres systèmes liés à l’alimentation, tels que des tensions de référence permettant d’obtenir des résultats de mesures précis effectués à l’aide de convertisseurs A/C. Il s’agit d’éléments essentiels dans les circuits où les microcontrôleurs sont utilisés pour travailler avec des capteurs analogiques c’est-à-dire de nombreuses applications dans le domaine de l’automatisation au sens large.
Une offre remarquable du fournisseur concerne les contrôleurs de charge et les moniteurs d’état de la batterie. Ils permettent de construire des appareils efficaces et sûrs alimentés par des cellules lithium-ion ou lithium-polymère. Ces systèmes sont enfermés dans des boîtiers compacts (par exemple SOT23-5), facilitant la conception de circuits compacts.
