STM32F427 組み込み IC データシート、機能、仕様、およびアプリケーション

STM32F427 シリーズは、浮動小数点ユニット (FPU) を備えた ARM Cortex-M4 コアをベースにした、STMicroelectronics の高性能 32 ビット マイクロコントローラ ファミリです。これらのマイクロコントローラは、強力な処理能力、広範な周辺機器、堅牢なメモリ構成を提供し、産業、自動車、および民生用アプリケーションの複雑な組み込みシステムに最適です。この記事では、STM32F427 組み込み IC の概要、機能、仕様、および主要なアプリケーションについて説明します。

STM32F427デバイスの概要

STM32F427シリーズは、高性能なArm® Cortex®-M4 32ビットRISCコアを搭載しており、最大180 MHzの周波数で動作します。このコアには、すべてのArm®シングル精度データ処理命令とデータ型をサポートする単精度浮動小数点ユニット（FPU）が含まれています。さらに、完全なDSP命令セットとアプリケーションのセキュリティを向上させるメモリ保護ユニット（MPU）も備えています。

これらのデバイスは強力な埋め込みメモリ機能を持っています：

• 最大2 Mbyteのフラッシュメモリ。
• 最大256 KbyteのSRAM。
• 最大4 KbyteのバックアップSRAM。

接続性および周辺機器オプションも広範で、デュアルAPBバス、デュアルAHBバス、および32ビットマルチAHBバスマトリックスを介して実現されます。主な機能は以下の通りです：

• 3つの12ビットADCと2つのDAC。
• 低電力RTC。
• 12の16ビット汎用タイマー、2つのモーター制御用PWMタイマーを含む、さらに2つの32ビット汎用タイマー。
• 複数の通信インターフェース：
  • 最大3つのI2Cと6つのSPI、そのうち2つは音声クラスの精度のためのフルデュプレックスのI2Sで、内部オーディオPLLまたは外部クロックで同期が可能。
  • 4つのUSARTと4つのUART。
  • USB OTG機能はフルスピードとハイスピード（ULPIを含む）の両方に対応。
  • デュアルCANインターフェース。
  • 1つのSAIシリアルオーディオインターフェース。
  • SDIO/MMCインターフェース。
  • イーサネットとカメラインターフェース。
  • LCD-TFTディスプレイコントローラー。
  • Chrom-ART Accelerator™。

高度な周辺機器には、SDIOおよび柔軟なメモリコントロール（FMC）インターフェースが含まれ、CMOSセンサーカメラインターフェースにも対応しています。

動作条件と省電力効率：

• デバイスは–40から+105°Cの温度範囲で動作します。
• 1.7から3.6Vの電源で動作し、外部電源供給スーパーバイザーを使用することで1.7Vまで低減可能。
• 包括的な省電力モードセットにより、省電力アプリケーションの設計がサポートされます。

STM32F427シリーズのパッケージオプションは100ピンから216ピンまであり、特定のパッケージにより周辺機能も異なります。

STM32F427 マイクロコントローラの特長

• コア:

  • Arm® 32ビット Cortex®-M4 CPU（FPU付き）。
  • ART Accelerator™（Adaptive Real-Time Accelerator™）により、Flashメモリからの0ウェイトステート実行が可能。
  • 最大180 MHzの動作周波数、MPU搭載、Dhrystone 2.1ベンチマークで225 DMIPS（1.25 DMIPS/MHz）。
  • DSP命令に対応し、パフォーマンスを向上。

• メモリ:

  • 最大2 MBのフラッシュメモリ、読み込み中の書き込みを可能にする2つのバンクに分かれています。
  • SRAMは最大256 KB + 4 KB、64 KBのCCM（コア結合メモリ）データRAMを含む。
  • 柔軟な外部メモリコントローラ、32ビットデータバスに対応し、SRAM、PSRAM、SDRAM/LPSDR SDRAM、Compact Flash/NOR/NANDメモリに対応。

• ディスプレイインターフェース:

  • LCDパラレルインターフェース、8080/6800モードに対応。
  • LCD-TFTコントローラは、最大4096ピクセル幅、2048ライン高、83 MHzのピクセルクロックに対応した完全なプログラム可能な解像度を提供。
  • グラフィックコンテンツのレンダリングを高速化するChrom-ART Accelerator™（DMA2D）。

• クロック、リセット、および電源管理:

  • 1.7 Vから3.6 Vのアプリケーション電源およびI/Oで動作。
  • POR（パワーオンリセット）、PDR（パワーダウンリセット）、PVD（プログラム可能電圧検出器）、BOR（ブラウンアウトリセット）をサポート。
  • 4〜26 MHzのクリスタルオシレータおよび内部16 MHz RCオシレータ（1％精度）。
  • キャリブレーション可能なRTC用32 kHzオシレータ。
  • キャリブレーション可能な内部32 kHz RCオシレータ。

• 低消費電力動作:

  • スリープ、ストップ、スタンバイモードをサポート。
  • VBAT電源でRTCの動作をサポート、20×32ビットのバックアップレジスタとオプションの4 KBバックアップSRAM。

• アナログ機能:

  • 3×12ビットADC、2.4 MSPSの速度、最大24チャネルに対応し、トリプルインターリーブモードで7.2 MSPSを提供。
  • 2×12ビットDACにより、精密なデジタル-アナログ変換を実現。

• DMAコントローラ:

  • FIFOおよびバースト機能をサポートする16ストリーム汎用DMAコントローラ。

• タイマー:

  • 最大17個のタイマー、12個の16ビットタイマーおよび2個の32ビットタイマー、最大180 MHzで動作。
  • 各タイマーは最大4つの入力/出力キャプチャ、出力比較、PWMまたはパルスカウンタ、ならびにエンコーダ入力に対応。

• デバッグ機能:

  • SWD（シリアルワイヤデバッグ）およびJTAGインターフェース。
  • Cortex-M4 Trace Macrocell™で高度なデバッグが可能。

• I/Oポート:

  • 最大168のI/Oポート、割り込み機能をサポート。
  • 最大164の高速I/Oは最大90 MHzで動作。
  • 最大166のI/Oは5V耐性を持ち、高い柔軟性を提供。

• 通信インターフェース:

  • 最大3つのI2Cインターフェース、SMBusおよびPMBusプロトコルをサポート。
  • 最大4つのUSART/UART、11.25 Mbit/sの転送速度を実現し、ISO7816インターフェース、LIN、IrDA、モデム制御に対応。
  • 6つのSPIインターフェース、最大45 Mbit/sの速度、2つはオーディオクラス精度のフルデュプレックスI2Sに対応し、内部オーディオPLLまたは外部クロックを使用可能。
  • 1つのシリアルオーディオインターフェース（SAI）。
  • 2つのCAN 2.0B ActiveインターフェースとSDIOインターフェース。

• 接続性:

  • USB 2.0 フルスピード デバイス/ホスト/OTGコントローラ、オンチップPHY付き。
  • USB 2.0 ハイスピード/フルスピード デバイス/ホスト/OTGコントローラ、専用DMA、内蔵フルスピードPHYおよびULPIインターフェース。
  • 10/100 Ethernet MAC、専用DMAをサポートし、IEEE 1588v2ハードウェア、MII/RMIIに対応。

• カメラインターフェース:

  • 8ビットから14ビットの並列カメラインターフェース、最大54 Mbytes/sの転送速度をサポート。

• その他の機能:

  • 高度なセキュリティを実現するトゥルーランダムナンバージェネレータ。
  • CRC（巡回冗長検査）計算ユニットでエラーチェックを実行。
  • サブセカンド精度のRTCおよびハードウェアカレンダー機能。
  • 96ビットのユニークIDによるデバイス識別およびセキュリティ。

この多機能マイクロコントローラは、先進的な組み込みアプリケーションに最適な性能と豊富な機能を提供します。

STM32F427 ブロック図

STM32F427 アプリケーション

モーター ドライブとアプリケーション制御

STM32F427 は、さまざまな設定でモーター ドライブを制御するのに最適です。堅牢な処理機能により、自動車から産業オートメーションまで、さまざまなアプリケーションで正確なモーター制御が可能になります。このチップは、モーターの効率と応答を最適化する複雑なアルゴリズムの実装を容易にし、さまざまな使用シナリオでスムーズな操作と制御を保証します。

医療機器

このマイクロコントローラは、厳格な安全性と動作基準の下での信頼性とパフォーマンスにより、医療機器アプリケーションで優れています。STM32F427 は、患者モニタリング システム、ハンドヘルド診断機器、高度な治療装置などのデバイスに使用されています。データ取得、ワイヤレス通信、低電力動作など、重要な医療アプリケーションに不可欠な機能をサポートしています。

産業アプリケーション: PLC、インバータ、回路ブレーカー

産業分野では、STM32F427 はプログラマブル ロジック コントローラ (PLC)、インバータ、回路ブレーカーの機能を駆動します。複雑な計算を迅速に処理する能力と堅牢な I/O オプションにより、産業機械や電力システムの管理と監視に最適で、プロセスの自動化と安全性の向上に貢献します。

プリンターとスキャナー

このマイクロコントローラーは、プリンターやスキャナーなどのオフィス機器でも効果的に機能します。STM32F427 は、機械操作の監視からユーザー インターフェイス コマンドの実行、データ バッファリングと画像処理タスクの処理まで、最新の多機能プリンターに必要な複雑なタスクの管理に貢献します。

警報システム、ビデオ インターホン、HVAC

建物の管理とセキュリティに関して、STM32F427 は多用途です。侵入者警報からビデオ インターホン、HVAC (暖房、換気、空調) ユニットまで、さまざまなシステムに採用されています。さまざまなセンサーやコントロールからの入力を迅速に処理する能力により、建物の安全システムと気候システムの統合と管理に信頼できる選択肢となります。

ホームオーディオ機器

このチップは高性能なため、ホームオーディオ機器に適しており、スピーカー、サウンドバー、その他のオーディオ システムなどのデバイスのオーディオ処理機能を強化します。STM32F427 は、ワイヤレス オーディオ ストリーミング、サウンド強化、マルチゾーン オーディオ制御などの高度なオーディオ機能を実現し、ホーム エンターテイメントで優れたユーザー エクスペリエンスを提供します。

これらのアプリケーションは STM32F427 の適応性と効率性を際立たせており、幅広い業界で高度な電子システムを構築しようとしている開発者にとって好ましい選択肢となっています。

STM32F427 パッケージ

STM32F427 は、LQFP、BGA、UFBGA など、複数のパッケージ オプションで提供されており、さまざまな PCB 設計に柔軟に対応します。これらのパッケージは、最適な熱性能、高いピン密度、高周波動作のサポートを提供し、高性能でスペースが限られたアプリケーションに適しています。

STM32F427 メーカー

STM32F427 シリーズは、半導体技術の世界的リーダーである STMicroelectronics によって製造されており、さまざまな業界向けに信頼性の高い高性能マイクロコントローラを提供しています。STMicroelectronics は、幅広い製品範囲、革新的なソリューション、組み込みシステム開発のサポートで知られています。

STM32F427 データシート

STM32F427 データシートには、マイクロコントローラの電気的特性、ピン構成、メモリ、周辺機器、設計ガイドラインに関する詳細情報が記載されています。エンジニアは、データシートを参照して、STM32F427 をシステムに統合するための正確な技術的詳細と手順を確認できます。

STM32F427 とその他の組み込みマイクロコントローラの比較

• STM32F427 と STM32F103: STM32F427 は、ARM Cortex-M4 コア、FPU、および大容量メモリにより、Cortex-M3 ベースの STM32F103 に比べて大幅に高いパフォーマンスを実現しており、複雑でパフォーマンスが重要なアプリケーションに適しています。
• STM32F427 と STM32F767: STM32F427 と STM32F767 はどちらも高性能マイクロコントローラですが、STM32F767 はデュアルバンク フラッシュや追加の通信周辺機器など、より高度な機能を備えています。ただし、これらの追加機能を必要としないアプリケーションでは、STM32F427 の方がコスト効率に優れています。
• STM32F427 と ATmega328: ATmega328 は、よりシンプルで低コストのアプリケーションで人気の 8 ビット マイクロコントローラです。32 ビット アーキテクチャ、より高いクロック速度、および大容量のメモリを備えた STM32F427 は、要求の厳しい高性能タスクに適しています。

結論

STM32F427 シリーズは、幅広い組み込みアプリケーションに強力で柔軟なソリューションを提供します。ARM Cortex-M4 コア、統合 FPU、大容量メモリ、豊富な周辺機器セットを備えた STM32F427 は、高度な産業、自動車、および消費者向けアプリケーションに必要な処理能力と汎用性を提供します。リアルタイム制御システム、通信ネットワーク、または複雑なコンピューティング タスクのいずれに使用する場合でも、STM32F427 は、最新の組み込みシステムに必要なパフォーマンスと信頼性を提供します。