STM32-F2系列微控制器全方位解決方案詳細闡釋

工業協議棧和固件

IXXAT為 STM32開發的IEEE 1588 PTP協議

測量系統、電信設備、自動化系統或汽車系統等分布式應用設備對精確時序機制的要求越來越高。IEEE 1588的精確時序協議(PTP)通過以太網使分布式設備的時序同步精度達到納秒級，從而滿足分布式應用系統的要求。

IXXAT自動化技術有限公司開發的IEEE 1588協議軟件讓設備廠商能夠輕松、快速地開發IEEE 1588兼容設備，這款軟件的源代碼采用C語言，可實現在任何平臺上。

為了在意法半導體的STM32-F2系列微控制器上實現IEEE 1588協議，IXXAT為STM32-F2用戶提供一個定制版協議軟件，該解決方案大幅簡化并加快了協議的實現過程。STM32-F2專用協議軟件需要與一個有組播功能的TCP/IP協議棧配合使用，有無操作系統均可。

因為功能豐富，連續升級，占有率高，IXXAT的IEEE 1588協議軟件已成為1588協議軟件市場的主要參考標準。最新的1.03版IEEE 1588已支持新的IPv6標準，該標準將逐漸被新系統所采用。這個解決方案的模塊化軟件結構包含基本包和可選擴展文件，例如，用于IPv6、IEEE 802.3和Unicast的文件，讓包與專門應用及其資源能夠實現最佳匹配。

用戶可以動態設置多種功能，例如，延遲機制(對等/端到端)和通信技術(IPv4, IPv6, 802.3)，因此，設計人員開發設備時無需考慮網絡結構，用戶使用設備時無需修改固件，這樣設計可以降低研制成本，讓客戶提出更吸引人的價值主張。

STM32-F2系列微控制器在以太網媒體訪問控制器MAC內整合了支持IEEE 1588 (PTP V2)的硬件，具有實現一個高精度時序同步協議所需的全部資源。我們做了一個長時間的背對背連接同步測試， 采用了1個精確的主控制器(2ppm晶振)，測試條件是0.125秒同步間隔，測試結果顯示，該平臺最大同步偏差為±70納秒，標準同步偏差大約是15納秒。在上電后，IXXAT的IEEE 1588協議軟件同步平均需要大約20個同步間隔。

在一個STM32微控制器上實現的IEEE 1588軟件，取得1個有IPv4、端到端 (E2E)和對等(P2P)延遲機制和主控制器的通用普通時鐘的典型功能，需要47KB空間保存程序代碼，7KB空間保存只讀數據，23KB空間保存讀寫數據。

除IEEE 1588協議軟件外，IXXAT的服務還包括定制軟硬件開發和系統設計，以及技術研討會和代碼推介會服務。

PORT Profinet軟件棧

Port公司是市場領先的CAN/CANopen、DeviceNet現場總線解決方案提供商，公司加強了硬件和固件開發能力，擴大了業務組合，加強了協議棧和POWERLINK、PROFINET、EtherNet/IP和EtherCAT開發工具產品組合。

PROFINET是工業以太網版PROFIBUS總線，而這項技術被業界公認為極其耗費資源。意法半導體與Port合作為STM32 F-2系列研發了一款只需128KB SRAM存儲容量的PROFINET軟件，讓意法半導體的微控制器步入一個新的應用領域。STM32 F-2與Port PROFINET組合不僅適用于工業自動化應用，例如，工業編碼器(定位)、工業驅動附件，而且還適用于內置以太網控制功能的安全系統。PROFINET的 STM32 F-2版協議棧為用戶提供符合IEC 61158和IEC 61784標準的PROFINET IO兼容通信所需的全部服務功能，幫助用戶輕松快速地開發PROFINET IO設備。該解決方案是是通過一個硬件抽象層訪問硬件，并為用戶提供能夠連接意法半導體的不同微控制器的驅動程序，有無操作系統均可。為了快速獲得總線使用權限，符合PROFINET的技術規范，該解決方案對底層以太網驅動軟件進行了優化。STM32 F-2支持PROFINET Conformance Class A，還可以支持PROFINET Realtime Class 1。為了幫助設計人員輕松快速地開發項目，Port還提供一個PROFINET設計工具。

意法半導體的電機矢量控制庫

因為集成兩個先進的定時器外設、3個快速數模轉換器(0.5MSps)和DMA直接訪存功能，STM32F2x特別適合需要1個或2個電機控制驅動器的應用。即便驅動兩個電機時，150DMIPS的性能讓STM32F2x有充足后備動力驅動其它復雜的應用任務。

STM32F-2配備STM32 PMSM FOC軟件開發工具，實現了磁場定向控制(FOC)驅動3相永磁同步表面安裝電機(SM-PMSM)和內部安裝電機(I-PMSM)，最新的3.1版STM32 PMSM FOC開發工具套件包含STM32F-2微控制器，預計2011年7月上市。

STM32 PMSM FOC開發工具套件可用于快速評估STM32微控制器的各種應用和完整的應用平臺，當開發在意法半導體微控制器上運行的電機控制算法時，這套開發工具有助于縮短的應用的開發周期。PMSM FOC固件的源代碼采用C語言，實現了電機控制內核算法(參考系轉換、電流調整、速度調整、空間矢量調制、能效優化)以及傳感器檢測算法、解碼算法(3個并聯電阻、意法半導體專利單直流鏈路并聯電阻、隔離型電流傳感器、增量編碼器、霍爾傳感器)和轉子位置重構無傳感器算法。

為了讓大家了解STM32F-2出色的計算性能，我們做了一個性能測試。在使用兩個并聯電阻檢測電機電流的無傳感器配置中，用一個STM32F-2驅動兩個PMSM電機，按照標準雙矢量控制性能(以10kHz運行FOC算法)測試，CPU負荷在35%的范圍內;按照高級雙矢量控制性能(以16kHz運行FOC算法)測試，CPU負荷在50%的范圍內。這些性能為STM32F-2系列微控制器在工廠自動化領域開啟了廣泛的應用空間。

結語

要求嚴格的工業通信協議軟件棧顯然能夠充分利用STM32F-2系列微控制器高于同級產品的優異性能。當執行高性能應用軟件和算法時，STM32F-2執行速度比上一代產品STM32F-1提高1倍多。

STM32-F2系列產品已通過客戶檢測驗證，目前正在提升產量。大多數固件和協議棧已經上市，未上市的也準備今年夏季發布。STM32-F2系列產品的升級產品目前正在設計階段，新一代產品包括基于Cortex-M4內核的微控制器，能夠更好地支持需要數字信號處理器的應用。