Ten wpis to początek do większej serii artykułów na moim blogu. W moje ręce wpadło coś, co miałem na oku odkąd pojawiła się pierwsza informacja od ST Microelectronics. Dostaliśmy nową serię mikrokontrolerów i to nie byle jaką!

Rodzina mikrokontrolerów STM32U5

Nowa rodzina ma trzy podstawowe cechy:

1. Ultra-niski pobór mocy
2. Bardzo wysoka wydajność
3. Wbudowane zaawansowane funkcje bezpieczeństwa

Łącząc te 3 składniki niczym Profesor Atomus dostajemy rodzinę mikrokontrolerów STM32U5.

Dostajemy mikrokontroler z nie byle jakim rdzeniem, bo Cortex-M33. Rdzeń ten jest mile widziany w zastosowaniach IoT, smart, wearables, czy w personalnych urządzeniach medycznych. Dlaczego?

Rdzeń Cortex-M33 posiada zaimplementowaną technologię TrustZone®, która mówiąc w skrócie – pozwala na izolację sekretów. Wszelkie klucze prywatne i inne ważne dane, które nie powinny wyciec poza urządzenie. Przykładem takiego urządzenia z kluczami prywatnymi może być portfel kryptowalut.

Obok TrustZone® mamy do czynienia jeszcze z “Secure Peripherals” i “Secure DMA“. Jest tego sporo.

Dodatkowo ST doposażyło STM32U5 w inne ficzery security takie jak:

• Szyfrowanie AES i PKA
• Bezpieczną przestrzeń do przechowywania z Hardware Unique Key
• Aktywne wykrycie włamania do urządzenia (tamper detection). Możliwość wyczyszczenia sekretów po wykryciu włamania. Potrafi wykrywać włamania zewnętrzne (na piniach) jak i wewnętrzne (np. na zegar LSE/RTC, temperaturę, napięcie VBAT/Vcore/VREF+, SWD/JTAG)
• Zabezpieczenia sprzętowe w standardzie PSA i SESIP na poziomie 3
• Secure Boot

A co z wydajnością?

Rdzeń może się kręcić do 160 MHz. Całkiem dużo, ale jeszcze nie mówi za wiele. Istnieje coś takiego jak punktacja Coremark, która uwzględnia całą wydajność. Na tle innych energooszczędnych MCU od ST, rodzina U5 wygląda bardzo dobrze.

To wygląda bardzo fajnie, ale jak wygląda w porównaniu z innymi rdzeniami? Na przykład w porównaniu do tych typowo wydajnościowych? Takim zestawieniem ST się nie chwali, a powinno. Zebrałem dane ze stron i prezentacji i oto wynik.

Jak widzimy – jest dobrze. Oznacza to, że U5 jest naprawdę mocy. H7 odjeżdża, ale to typowo seria High-Performence. Tam nie ma kompromisów w poborze energii.

Widać to również po dostępnych peryferiach w STM32U5. Mamy do dyspozycji takie bajery jak:

• ART Accelerator
• Chrom-ART Accelerator
• Camera Incterface
• CORDIC co-procesor
• Filtry cyfrowe i audio
• Filter Mathematical Accelerator

Jest tutaj trochę rzeczy związanych z multimediami i przetwarzaniem sygnałów. Do czego to może się przydać? IoT i sztuczna inteligencja. Taki mikrokontroler może z powodzeniem rozpoznawać obrazy czy dźwięki. I to w niezłym tempie.

Zestawy ewaluacyjne z STM32U5

Na start dostaliśmy dwie płytki, na których możemy prototypować swoje aplikacje.

Pierwsza to zestaw Discovery B-U585I-IOT02A z mikrokontrolerem STM32U585AII6Q. Na niego warto zwrócić największą wagę, bo daje ogrom możliwości.

Po pierwsze w końcu ST zrezygnowało z niewygodnych plastikowych blistrów. Nowe płytki z STM32U5 przychodzą w kartonikach.

• 

• 

Po wyjęciu z opakowania płytka zapakowana jest w specjalną wielokrotną folię ESD. Po wyciągnięciu zestawu ukazuje nam się taki widok.

• 

• 

Na Discovery jest tego tyle, że można się pogubić. Mało tego! Można też przegapić niektóre układy. Robiąc im zdjęcia sprawdzałem na schemacie, czy wszystko znalazłem. Zobaczmy po kolei co mamy do dyspozycji.

Przede wszystkim mikrokontroler. Jest tu zainstalowany jeden z wydajniejszych układów rodziny STM32U5.

Mamy do dyspozycji aż 2 MB pamięci Flash, 784 kB SRAM i 2 kB Backup SRAM.

Rdzeń może być maksymalnie taktowany aż 160 MHz.

Z peryferiów mamy wszystko to, co potrzebne i to, co najlepsze. SDMMC, 3x SPI, 4x I2C, 1x CAN, 2x OctoSPI, 3x USART, 1x LPUART, Camera Interface.

Do przetwarzania sygnałów filtry cyfrowe i audio, koprocesor CORDIC, oraz FMAC (Filter Mathematical Accelerator).

Oczywiście nie mogło zabraknąć elementów security: TRNG, AES, PKA, HASG, dekrypcja w locie po Octo SPI, CRC

Do dyspozycji mamy moduł Bluetooth Low Energy. To nie jest byle jaki moduł! Jest to inny mikrokontroler STM32WB55, który ma wbudowana komunikację BLE.

Został on zapakowany w wygodny moduł razem z odpowiednim torem antenowym.

• 

• 

Mamy 3 rodzaje pamięci zewnętrznej. 512 Mbit Flash i 64 Mbit SRAM podłączone przy pomocy interfejsu Octo SPI.

Oprócz standardowego złącza microUSB przez które programujemy i debugujemy mikrokontroler znalazło się miejsce dla USB-C.

Złącze to pozwala na testowanie aplikacji USB-C Power Delivery. Układy STM32U5 są wyposażone w kontroler PD. Na płytce Discovery mamy możliwość tworzenia urządzenia typu Sink i Source o mocy do 2,5 W.

Kolejnym z dostępnych modułów jest WiFi. Zastosowano układ od MXCHIP. Komunikacja w standardzie 802.11 b/g/n.

Discovery B-U585I-IOT02A ma sporo MEMSów. Na prawdę dużo! To jest coś, co chcę w najbliższym czasie potestować. Co dostajemy?

• 

• 

2 dookólne mikrofony MP34DT01 od ST. Mikrofony tego typu są ciekawie skonstruowane, bo dźwięk dostaje się przez mały otwór “pod” mikrofonem na drugiej stronie PCB. Mikrofony podłączone są przez interfejs MDF.

Podsumowanie

Rodzina STM32U5 wygląda bardzo obiecująco. Z pewnością będę więcej się na niej skupiał i testował układy znajdujące się na platformie Discovery.

Płytka Discovery B-U585I-IOT02A, oraz Nucleo z układem STM32U5 dostępne są w moim sklepie. Kupując u mnie wspierasz rozwój bloga.