Die STM32C091, STM32C092 und STM32C051 läuten eine neue Ära für die STM32C0-Serie ein, indem sie deren Attraktivität auf Märkte ausweiten, die wahrscheinlich nicht dachten, eine solch kosteneffiziente Lösung nutzen zu können. Indem sie ebenso viel Speicher wie einige STM32G0-Modelle und zusätzlich FDCAN-Unterstützung bieten, können die STM32C09x-Modelle auf industrielle Anwendungen abzielen, die mehr Speicher und sogar eine einfache Benutzeroberfläche erfordern. In ähnlicher Weise erhöht der STM32C051 seine Speicherkapazität im Vergleich zum STM32C031 erheblich, um ein neues Preis-Leistungs-Verhältnis zu bieten, das sicherstellen wird, dass noch mehr Teams eine 32-Bit-Architektur einsetzen, um ihre Anwendungen zukunftssicher zu machen. Einfach ausgedrückt: ST beginnt das Jahr 2025 damit, moderne IoT-Systeme zugänglicher zu machen.
Inhaltsverzeichnis
Was gibt es Neues?
STM32C091 und STM32C092
Der STM32C091 und der STM32C092 sind nahezu identisch, mit der Ausnahme, dass der Letztere über einen FDCAN-Controller verfügt, wohingegen der Erstere keinen besitzt. Die Unterscheidung ist von hoher Symbolkraft, da sie sich an die zahlreichen industriellen Anwendungen richtet, die auf 32-Bit-Anwendungen umsteigen und dabei von einem kostengünstigen MCU mit größerem Speicher profitieren. Tatsächlich sind die beiden STM32C09x-Modelle (STM32C091 und STM32C092) mit bis zu 256 KB Flash-Speicher, zwei I2C- und zwei SPI-Bussen, vier USART-Schnittstellen sowie einem 12-Bit-ADC mit bis zu 19 Kanälen ausgestattet. Diese Modelle verfügen zudem über mehr Allzweck-Timer als andere vergleichbare Modelle, um komplexere Anwendungen zu ermöglichen. Darüber hinaus besitzen diese neuen Bausteine einen DMA-Controller mit zwei zusätzlichen Kanälen (insgesamt 7), was auf den größeren Speicher zurückzuführen ist.
Interessanterweise bedeutet das Vorhandensein des FDCAN-Controllers, dass der STM32C092 über 30 KB RAM verfügt, während der STM32C091 36 KB RAM besitzt. Dieser Unterschied ist darauf zurückzuführen, dass 6 KB RAM für die FDCAN-IP reserviert werden müssen. Benötigt eine industrielle Anwendung jedoch FDCAN – beispielsweise für Robotikanwendungen, die Fabrikautomatisierung oder um andere Märkte wie die Medizintechnik zu adressieren – spielt der RAM-Kompromiss keine Rolle, da dies bedeutet, eine Schnittstelle nutzen zu können, die in dieser Preisklasse selten anzutreffen ist. Der STM32C092 verfügt zudem über 6 KB mehr RAM als der STM32C071, wodurch Entwicklern weiterhin mehr Spielraum für ihre Anwendung zur Verfügung steht.
Wie wir bereits beim STM32C071 gesehen haben (dazu später mehr), ermöglichen die Speicherkapazitäten des STM32C091 und STM32C092 es diesen Modellen auch, kleine grafische Benutzeroberflächen (GUIs) auszuführen. ST erweitert somit kontinuierlich die Reichweite seiner Einsteiger-Serie, indem das Unternehmen sicherstellt, dass diese mehr Anwendungen ausführen und mehr Anwendungsfälle abdecken kann. Da Anwender weiterhin Displays und visuelle Darstellungen der Funktionen fordern, mit denen sie interagieren, bedeutet die Fähigkeit, eine einfache UI auf einem kostengünstigen MCU auszuführen, dass Ingenieure keinen zusätzlichen Co-Prozessor verwenden und das PCB-Layout nicht komplexer gestalten müssen und von einer niedrigeren Stückliste (BOM) profitieren können.
STM32C051
Der STM32C051 verdoppelt die Speicherkapazität des STM32C031, wodurch der Flash-Speicher auf 64 KB und der RAM auf 12 KB ansteigt. All dies geschieht jedoch bei unveränderter Die-Größe, identischen Gehäusen und Pinbelegungen, was ihn für Ingenieure zu einem besonders „dankbaren“ Baustein macht. Anstatt Wochen oder Monate damit zu verbringen, jedes einzelne Modul zu optimieren, ganze Codeblöcke zu refaktorisieren und über jedem Datentyp zu brüten, verschafft der STM32C051 Entwicklern neuen Freiraum, ihre Anwendungen schneller auf den Markt zu bringen und den Speicherbedarf erst später zu optimieren. In Zeiten von Rapid Prototyping und Soft Launches ist diese Flexibilität unerlässlich. Aus diesem Grund veröffentlichen wir diese neue Artikelnummer, um mehr Entwicklern den einfachen Umstieg in die 32-Bit-Welt zu ermöglichen.
Eine altbekannte Herausforderung: die Entwicklung von Einsteigeranwendungen.
Die STM32C0
Der STM32C0 ist ein neuer Mikrocontroller für Einsteigeranwendungen, dessen Preis auch in Stücklisten passt, die bisher den Einsatz kostengünstiger 8-Bit-MCUs erforderten. Folglich verbessert dieser Baustein die Zugänglichkeit der STM32-Familie und bietet gleichzeitig eine signifikante Rechenleistung – dank eines Cortex-M0+, der mit 48 MHz getaktet ist und 114 Punkte im CoreMark erzielt. Je nach Konfiguration reicht das Angebot der STM32C0-Serie von 16 KB Flash und 6 KB RAM bis hin zu 128 KB Flash und 24 KB RAM. ST stellt zudem eine breite Auswahl an Gehäusen bereit, um sicherzustellen, dass Leiterplatten (PCBs), die für kleine 8-Bit-Mikrocontroller ausgelegt sind, ihren Formfaktor beibehalten können.
Die Einsteiger-Herausforderung
8-Bit-Mikrocontroller spielen weiterhin eine spannende Rolle in der Industrie, und ST engagiert sich weiterhin für seine STM8-Serie. Einige Unternehmen benötigen das in unseren 8-Bit-MCUs verfügbare EEPROM, während andere auf die AEC-Q10x Automobil-Qualifizierung einiger unserer Bausteine angewiesen sind. Allerdings entscheiden sich Entwickler in vielen Fällen lediglich aus Kostengründen für einen 8-Bit-MCU. Ihre Anwendungen funktionieren ausreichend gut mit 8-Bit-Registern, was bedeutet, dass ihr Hauptaugenmerk auf der Stückliste liegt. Problematisch daran ist jedoch, dass die Wahl einer 8-Bit-Architektur kostspielige langfristige Konsequenzen haben kann.
Eine der Herausforderungen bei der Entwicklung von Einsteigeranwendungen ist die begrenzte Aufrüstbarkeit. Auch wenn eine niedrige Stückliste (BoM) im Vordergrund steht, benötigen viele erfolgreiche Projekte im weiteren Verlauf oft mehr Speicher, eine höhere Rechenleistung, zusätzliche Pins usw. 8-Bit-Architekturen unterliegen jedoch strengeren Beschränkungen und bieten daher deutlich weniger Erweiterungsmöglichkeiten. Die inhärenten Beschränkungen von 8-Bit-MCUs können auch bedeuten, dass ein Unternehmen mehrere Bausteine qualifizieren muss, anstatt eine einzige Komponente nutzen zu können, die eine Vielzahl von Anwendungen abdeckt. Schließlich kann die Verwendung eines 8-Bit-Bausteins Entwickler daran hindern, Software-Stacks oder vorhandene Codes zu nutzen, die ihre Markteinführungszeit erheblich verkürzen würden, da die Industrie unaufhaltsam auf 32-Bit-Systeme zusteuert.
STM32C071
Mehr Speicher, gleiches kleines Gehäuse.
Der STM32C071 ist nun kommerziell verfügbar und stellt die erste erhebliche Speichererweiterung dar, indem er die Speicherkonfiguration des STM32C031 – dank seiner Ausstattung mit 128 KB Flash-Speicher und 24 KB RAM – vervierfacht. Einfach ausgedrückt können Produkte, die bisher aufgrund von Speicherengpässen auf deutlich teurere Bausteine angewiesen waren, nun auch im Einstiegssegment angeboten werden und sind dadurch wesentlich wettbewerbsfähiger. Und da wir davon ausgehen, dass viele dieser Systeme USB zur Stromversorgung verwenden werden, haben wir einen quarzlosen USB-Controller integriert. Tatsächlich können Ingenieure den internen Taktgeber nutzen, sodass kein externer Quarz erforderlich ist – ein Bauteil, das die Stückliste verteuert und die Komplexität des PCB-Layouts erhöht.
Darüber hinaus sind STM32C071-Bausteine trotz der Integration von signifikant mehr RAM und Flash-Speicher weiterhin im selben winzigen TSSOP20-Gehäuse (6,5 mm x 4,4 mm) verfügbar. Dies hat einige ST-Kunden dazu veranlasst, diesen neuen Baustein einzusetzen, da er die Tür für wesentlich komplexere Anwendungen in platzbeschränkten USB-Peripheriegeräten für PCs öffnet. Zuvor erforderte diese Menge an RAM und Flash-Speicher größere Silizium-Dies, die nicht in ein solches Gehäuse passten. Dank der Lithographie-Expertise von ST kann der STM32C071 jedoch erheblich mehr Speicher bieten und gleichzeitig dasselbe Gehäuse wie der STM32C031 nutzen.
GUIs für alle
Eine weitere wichtige Fähigkeit, die durch den STM32C071 eingeläutet wird, ist die Möglichkeit, Benutzeroberflächen (UIs) anzusteuern, die zuvor den Einsatz kostspieligerer Bausteine erforderten. In der Tat kann eine grundlegende Stückliste, bestehend aus einem 2,4-Zoll-TFT-Display ohne Touch-Bedienung, einem STM32C071, 4 MB externem Flash-Speicher und einer zweilagigen Leiterplatte (PCB), bei rund 5 US-Dollar liegen, was deutlich mehr Systemen die Nutzung einer GUI ermöglicht. In unserer Benutzeroberflächen-Demo für einen Reiskocher, die ein reales Anwendungsszenario nachbilden soll, belegt der TouchGFX-Code lediglich 102 KB, während für den partiellen Framebuffer und das UI-Framework 20,8 KB RAM erforderlich sind. Die Assets (z.B. Grafiken) beanspruchen knapp 900 KB externen Flash-Speicher, aber dank der vorhandenen SPI-Schnittstelle verfügt der STM32C071 über ausreichend Bandbreite, um Engpässe zu verhindern.
Der Enthusiasmus der Branche rund um diese Markteinführung wird am besten durch die Veröffentlichung neuer Entwicklungsboards mit integrierten Displays von Riverdi und TSD veranschaulicht. Wie wir bereits in unserem Blog berichtet haben, ist Riverside für seine STM32 Embedded Displays bekannt und das Unternehmen hat sein Portfolio bereits mit einem neuen Modell mit dem STM32C071 aktualisiert. In ähnlicher Weise hat TSD seinen „Knob“ veröffentlicht. Das runde Display zielt auf kleine Embedded-Systeme mit verbraucherorientierten Schnittstellen ab. Beide Unternehmen verwenden ein 240 x 240 IPS-Display.
Folglich ist der STM32C071 sehr symbolträchtig, denn er bringt mehr Funktionalitäten und Fähigkeiten vom STM32G0 auf den STM32C0. Neben dem USB-Controller, der zusätzlichen SPI- und der I2C-Schnittstelleerhalten wir auch einen 32-Bit-Timer. Schließlich war es schon immer unsere Strategie: mehr Funktionen für alle Systeme zugänglich zu machen. Der STM32C071 ist daher ein neuer Wegbereiter für die Roadmap, da er die Lücke zwischen den MCUs der Einstiegsklasse und dem STM32G0 schließt, die Teams nutzen müssen, um ihren Kunden den gleichen Funktionsumfang zu bieten. Aus diesem Grund haben wir auch die Kompatibilität der Pinbelegung zwischen dem STM32C071 und dem STM32G0 sichergestellt und bieten jetzt ein neues 64-Pin-Gehäuse für den neuen STM32C0 an.
Eine neue Lösung: ein 32-Bit-Baustein als Alternative zu einem 8-Bit-MCU.
Wie hilft ST Entwicklern beim Umstieg auf 32-Bit?
ST ist sich bewusst, dass manche Teams trotz aller Vorteile einer 32-Bit-Architektur aufgrund finanzieller und physischer Einschränkungen möglicherweise gezwungen sind, eine 8-Bit-Alternative zu nutzen. Aus diesem Grund verfügt der STM32C0 über Gehäuseoptionen und eine Preisgestaltung, die mit 8-Bit-MCUs konkurrenzfähig sind. Einfach ausgedrückt, eröffnet er Ingenieuren neue Märkte, indem er ihnen den Umstieg ermöglicht, ohne dass dadurch die Stückliste (BoM) oder bestehende Designs den Rahmen sprengen. Angesichts der von ST garantierten Zuverlässigkeit, seiner Fähigkeit, Betriebstemperaturen von bis zu 125 °C zu unterstützen, sowie seiner vielfältigen Peripheriekomponenten ist der STM32C0 der aktuell preisgünstigste MCU.
Außerdem hat ST dafür gesorgt, dass der Übergang von einer 8-Bit-Architektur zu einer 32-Bit-Architektur so effizient und einfach wie möglich ist. So haben wir zum Beispiel einen Anwendungshinweis mit Richtlinien für den Wechsel von einem STM8L oder STM8S zu einem STM32C0 veröffentlicht. Darin wird auf die Migration von Peripheriegeräten eingegangen und es wird sogar gezeigt, dass der Wechsel zu einer 32-Bit-Architektur in den meisten Fällen nur einen Anstieg der Codegröße von 6 bis 15 % bedeutet. ST hat auch ein Webinar organisiert, das auf Anfrage verfügbar ist. Die STM32 Entwicklungsumgebung kann die Abläufe erheblich optimieren. Tools wie STM32CubeMX und STM32CubeIDE, Debug-Software wie STM32CubeProgrammer oder STM32Cube Erweiterungspakete optimieren Arbeitsabläufe und helfen sogar bei der Wiederverwendung von Code oder Modulen.
Wie erleichtert der STM32C0 den Umstieg?
Der STM32C0 wurde nicht nur entwickelt, um Ingenieure zum Umstieg von 8-Bit-Systemen zu ermutigen, sondern auch, um leistungsfähigere Einsteigeranwendungen hervorzubringen. Folglich haben wir an der Verbesserung der Funktionsdichte gearbeitet. Der STM32C0 verfügt daher dank seines 3 mm x 3 mm großen 20-Pin-QFN-Gehäuses über eines der kleinsten Gehäuse für einen Allzweck-MCU – eine Kompaktheit, die nur durch den äußerst kleinen Die möglich ist. ST bietet zudem eine 8-Pin-SO8N-Version oder ein besonders dünnes WLCSP12-Gehäuse an. Ebenso verfügt der STM32C0 über Stromverbrauchsmodi, die signifikant niedriger sind als bei anderen 8-Bit-Bausteinen, was es ermöglicht, effizientere Designs zu erstellen.
Inwiefern ist der STM32C0 ein Sprungbrett zu leistungsfähigeren Systemen?
Die aufmerksamsten Leser werden erkannt haben, dass der neue STM32C0 wesentliche Anleihen beim STM32G0 nimmt, der denselben Cortex-Kern verwendet. Folglich hat ST sichergestellt, dass Entwickler schnell vom STM32C0 zum STM32G0 wechseln können. Beispielsweise verfügt der neue MCU über dieselbe einzelne VDD- und VSS-Versorgungsleitung wie der STM32C0, was das PCB-Layout vereinfacht und die Kosten senkt. Der STM32C0 enthält zudem einen hochgenauen internen Hochgeschwindigkeits-RC-Oszillator (HSI) mit 48 MHz. Infolgedessen müssen Entwickler keinen externen Quarz hinzufügen, was die Gesamtstückliste (BoM) reduziert. Beide Bausteintypen haben außerdem einen ähnlichen ADC und ähnliche Timer, und eine konsistente Pinbelegung erleichtert den Wechsel zwischen ihnen.
Wie startet man mit dem STM32C0?
Erste Schritte
Der beste Weg, um mit dem STM32C0 zu experimentieren, ist der Erwerb eines der Entwicklungsboards. Die Modelle NUCLEO-C092RC und NUCLEO-C051C8 ermöglichen es Ingenieuren, ein Projekt mit den neuesten Mitgliedern der STM32C0-Familie zu beginnen. Wie der Name schon andeutet, verfügt das NUCLEO-C092RC über den STM32C092, der FDCAN unterstützt und sogar mit einem FDCAN-Anschluss ausgestattet ist, sodass Entwickler umgehend mit ihrem Proof-of-Concept für diese Schnittstelle starten können. Der MCU auf dem NUCLEO-C092RC bietet außerdem 256 KB Flash-Speicher, während das NUCLEO-C051C8 ein 48-Pin-Gehäuse und 64 KB Flash-Speicher aufweist.
Wir freuen uns außerdem, Ihnen den NUCLEO-C071RB anbieten zu können. Dank seiner 128 KB Flash und 24 KB RAM ist es möglich, ein kleines 320 x 240-Display über eine SPI-Schnittstelle anzusteuern. Damit ist es eine der kostengünstigsten Möglichkeiten, eine grafische Benutzeroberfläche in Geräte und andere Haushaltsgeräte zu bringen. ST bietet eine Reiskocher-UI-Demo-Anwendung an, die auf den neuen Nucleo-Boards und dem X-NUCLEO-GFX01M2 laufen kann und die viele Entwickler verwenden, wenn sie ein Projekt auf TouchGFX starten.
Die NUCLEO-C031C6 ist ein traditionelles Nucleo-64-System mit einem Arduino Uno V3-Anschluss, der es dem Benutzer ermöglicht, Erweiterungskarten zu stapeln. Der STM32C0316-DK verwendet den gleichen STM32C031 Baustein, aber in einem Paket mit dem dem STLINK-V3MINIE, dem ersten STLINK-Tastkopf mit USB-C-Anschluss. Das Board verfügt außerdem über einen DIP28-Anschluss, der mit dem 8-Bit-Mikrocontroller ATMEGA328 kompatibel ist. Interessanterweise kann das Board auch STM32G0-Bausteine aufnehmen. Es dient also als Übergangstool, um auf 32-Bit-Anwendungen umzusteigen und leichter mit einer leistungsfähigeren MCU zu experimentieren.
Die STM32C0116-DK ist eine kleinere Plattform, die den STM32C011 in einem DIL20-Modul verwendet, so dass Teams das Modul von einem Board zum nächsten entfernen und gemeinsam nutzen können. ST bietet somit einen neuen Ansatz für das Prototyping, um Arbeitsabläufe durch die Schaffung einer portablen und austauschbaren Lösung praktischer zu gestalten.
