Роман Криночкин (г. Винница)
Диктофоны, автоответчики, системы промышленной связи, системы безопасности с интеркомами, говорящие игрушки, беспроводные гарнитуры и многие другие приложения можно реализовать практически на единственном чипе. Это микроконтроллер из семейства STM32F компании STMicroelectronics.
Постоянное совершенствование технологии производства полупроводниковых кристаллов, наряду с повышением плотности интеграции, привело к расширению функциональных возможностей микросхем, что в свою очередь, позволило значительно увеличить область применения микроконтроллеров (МК). Современный МК отличается не только высоким быстродействием и большим объемом RAM- и Flash-памяти, но и богатым набором периферийных устройств, гарантирующих возможность применения в самых разнообразных ситуациях, для которых раньше приходилось применять дискретные многокорпусные наборы микросхем. Однако за высокую производительность и универсальность приходиться расплачиваться значительным энергопотреблением.
На первый взгляд все микроконтроллеры с одной ARM-архитектурой должны быть одинаковы. Однако, несмотря на идентичное ядро, «пробным камнем», позволяющим отличить удачный продукт от неудачного, является соотношение «функциональность/цена/энергопотребление». Компании STMicroelectronics удалось добиться в своих продуктах сочетания низкого энергопотребления при высокой производительности и богатейшего набора периферии по приемлемой цене. Все это позволяет находить новые возможности использования семейства микроконтроллеров STM32F. В статье пойдет речь о внедрении МК STM32F (в основном семейства «Connectivity line» STM32F105xx/107xx, а также STM32F103xC/D/E) в различные звуковые приложения.
Самым простым примером использования STM32F в области звуковых приложений является создание комплексного аудиопроигрывателя с возможностью чтения аудиопотока с USB Flash-носителей и карт памяти, поддержкой HMI (human machine interface) в виде сенсорных экранов и/или кнопочных устройств ввода и с выводом информации по шине I2S прямо в ЦАП (рис. 1) [1].
Рис. 1. Пример организации аудиопроигрывателя на основе семейства «Connectivity line»
Однако не стоит думать, что применение этих чипов ограничивается бытовой аудиовоспроизводящей аппаратурой. Производителям удалось интегрировать в данную серию также поддержку контроллера протокола передачи данных Ethernet, индустриальную шину связи CAN с выделенной памятью, множество таймеров и 16-канальный АЦП. Таким образом, данный МК совмещает в себе как функции, направленные на использование в потребительских приложениях, так и обычно присущие индустриально-ориентированным контроллерам свойства, что делает возможным применение серии «Connectivity line» в комплексных приложениях. Ничто не мешает построить на базе этих чипов не только аудиоплеер, но и промышленную систему АСУ со звуковым оповещением. Не секрет, что шина CAN получила наибольшее распространение на транспорте, поэтому вполне возможно использование описываемых МК в системах управления автомобилем. При этом два независимых контроллера CAN будут использованы для взаимодействия с сетью датчиков транспортного средства; значительное количество вводов/выводов общего назначения (до 81 для МК в корпусе LQFP100) может быть выделено для управления работой различных исполнительных механизмов; звуковые же возможности чипа будут направлены на создание голосового информационного канала для водителя транспортного средства или даже (прогресс не стоит на месте) для распознавания его голосовых команд.
Кстати, наличие встроенного контроллера USB OTG и способность к поддержке карт памяти в комплексе с высокой производительностью Cortex M3-архитектуры и звуковыми возможностями семейства «Connectivity line» значительно упрощают создание на его основе GPS-навигаторов; остается только добавить GPS-приемник и сенсорный экран – устройство готово!
Также интересными сферами применения для чипов семейства могут стать приложения по организации безопасности (системы аудиовизуального контроля периметра, интеркомы), телефония, беспроводные гарнитуры, индивидуальная и коллективная радиосвязь (этому способствует встроенный ЦАП) и даже частичная замена традиционных ЦОС-процессоров, словом микросхемы могут использоваться везде, где необходимо организовать передачу аудиоданных в цифровом виде. ............
