MCU典型應(yīng)用設(shè)計(jì)：STM32-F2在工廠自動(dòng)化中的應(yīng)用

　　上圖中的黑點(diǎn)代表在這個(gè)7層總線結(jié)構(gòu)中總線主控制器與從控制器的全部接口。為提高系統(tǒng)的能效，SRAM存儲(chǔ)器被分成兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)SRAM1和SRAM2，SRAM1用于保存基本協(xié)議棧和變量，而SRAM2則用作通信外設(shè)的幀緩沖區(qū)。以太網(wǎng)和USB外設(shè)都占用了幾千字節(jié)的FIFO存儲(chǔ)空間，而且分別擁有一個(gè)各自專用的DMA控制器。

　　除多個(gè)SRAM分區(qū)外，該系統(tǒng)還有兩個(gè)AHB總線從控制器。同樣地，這樣的配置準(zhǔn)許不同的總線主控制器并行處理和同步訪問不同的高速外設(shè)，例如，加密處理器和通用輸入輸出端口。AHB從控制器和DMA控制器都是雙端口，這樣設(shè)計(jì)準(zhǔn)許在AHB總線上直接連接DMA控制器與高速外設(shè)，避免在總線矩陣和二級高速至低速橋上因延遲而降低性能。

　　外部存儲(chǔ)器接口又稱“靜態(tài)存儲(chǔ)控制器”，可直接連接不同的異步和同步存儲(chǔ)器、NOR/NAND閃存、SRAM、偽SRAM，甚至還能連接一個(gè)液晶顯示器控制器，外存接口總線頻率最高60MHz，還能通過指令總線（I-bus）獲取CPU內(nèi)核指令。

　　存儲(chǔ)器加速器

　　意法半導(dǎo)體的自適應(yīng)實(shí)時(shí)（ART）存儲(chǔ)器加速器（如下圖所示）可讓Cortex-M3內(nèi)核釋放最高的處理性能，雖然閃存本身需要等待狀態(tài)，但是，引入這項(xiàng)技術(shù)后，STM32-F2以120 MHz的速度從閃存執(zhí)行代碼無等待狀態(tài)。

　　存儲(chǔ)器接口是128位寬，每次可取4-8條THUMB2指令。如果執(zhí)行線性代碼，因?yàn)轭A(yù)取指功能，即便閃存速度只是內(nèi)核的四分之一，代碼執(zhí)行也不會(huì)出現(xiàn)等待狀態(tài)。

　　然而，如果執(zhí)行轉(zhuǎn)移或跳轉(zhuǎn)指令，需要立即取出轉(zhuǎn)移或跳轉(zhuǎn)目標(biāo)地址的數(shù)據(jù)，這樣，存儲(chǔ)器的等待狀態(tài)會(huì)增加系統(tǒng)開銷，這就是ART及其64項(xiàng)高速指令緩存發(fā)揮作用的地方。如果非順序指令第一次出現(xiàn)，這條指令將從存儲(chǔ)器中取出并保存在64 項(xiàng)高速緩存的一個(gè)存儲(chǔ)項(xiàng)內(nèi)。在下一次出現(xiàn)時(shí)，該指令將從高速緩存中直接取出，沒有等待狀態(tài)。

　　這個(gè)指令高速緩存還有一個(gè)LRU即最近不常用機(jī)制，因此，假如一個(gè)應(yīng)用軟件的轉(zhuǎn)移指令超過64條，最近常用的新指令將取代最近不常用的指令。這個(gè)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，即便中斷服務(wù)處理程序被加速器覆蓋，這個(gè)機(jī)制仍然能夠支持各種轉(zhuǎn)移指令。

　　最常用的8行數(shù)據(jù)項(xiàng)目像高速指令緩存一樣，但是用于暫存最常用的數(shù)據(jù)庫，可以使D-bus總線立即充滿數(shù)據(jù)。

　　工業(yè)協(xié)議棧和固件

　　IXXAT為 STM32開發(fā)的IEEE 1588 PTP協(xié)議

　　測量系統(tǒng)、電信設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)或汽車系統(tǒng)等分布式應(yīng)用設(shè)備對精確時(shí)序機(jī)制的要求越來越高。IEEE 1588的精確時(shí)序協(xié)議（PTP）通過以太網(wǎng)使分布式設(shè)備的時(shí)序同步精度達(dá)到納秒級，從而滿足分布式應(yīng)用系統(tǒng)的要求。

　　IXXAT自動(dòng)化技術(shù)有限公司開發(fā)的IEEE 1588協(xié)議軟件讓設(shè)備廠商能夠輕松、快速地開發(fā)IEEE 1588兼容設(shè)備，這款軟件的源代碼采用C語言，可實(shí)現(xiàn)在任何平臺上。

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

　　因?yàn)楣δ茇S富，連續(xù)升級，占有率高，IXXAT的IEEE 1588協(xié)議軟件已成為1588協(xié)議軟件市場的主要參考標(biāo)準(zhǔn)。最新的1.03版IEEE 1588已支持新的IPv6標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將逐漸被新系統(tǒng)所采用。這個(gè)解決方案的模塊化軟件結(jié)構(gòu)包含基本包和可選擴(kuò)展文件，例如，用于IPv6、IEEE 802.3和Unicast的文件，讓包與專門應(yīng)用及其資源能夠?qū)崿F(xiàn)最佳匹配。