高性能嵌入式處理器的架構(gòu)與原理解析(三)
SPI/I2C:
4 個 SPI 接口,支持雙線 / 四線模式,最高速率 60Mbps,可連接高速 ADC、顯示屏等外設(shè);
4 個 I2C 接口,支持 SMBus/PMBus 協(xié)議,速率達 1Mbps,支持 10 位地址擴展,適合連接多個傳感器(如溫濕度、加速度計)。
實時控制接口
定時器:最多 18 個通用定時器(TIM)和 2 個高級定時器(TIM1、TIM8),支持:
高精度 PWM 輸出:分辨率達 16 位,死區(qū)時間可調(diào)(最小 16ns),適合電機驅(qū)動(如三相逆變器的 6 路 PWM 信號);
編碼器接口:可連接增量式編碼器,計數(shù)頻率達 1MHz,用于電機轉(zhuǎn)速和位置測量;
脈沖捕獲:支持輸入捕獲和比較輸出,可測量外部信號的頻率和占空比(如超聲波傳感器的回聲脈沖)。
ADC/DAC:
3 個 16 位 ADC,支持 24 個通道,采樣率最高 3.6MSPS,可配置為同步采樣或掃描模式,配合 DMA 實現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)的高速采集(如電機的三相電流檢測);
2 個 12 位 DAC,輸出速率 4.3MSPS,支持波形生成(如正弦波、三角波),可用于信號源或模擬控制(如可編程電源)。
DMA 控制器:2 個 DMA 控制器(DMA1、DMA2)和 1 個 BDMA 控制器,共 16 個通道,支持存儲器 - 外設(shè)、存儲器 - 存儲器的數(shù)據(jù)傳輸,傳輸速率達 240MB/s,可卸載 CPU 的數(shù)據(jù)搬運任務(wù)(如將攝像頭數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)?SRAM)。
多媒體接口
攝像頭接口(DCMI):支持 8/10/12/16 位并行數(shù)據(jù)輸入,最高像素時鐘 85MHz,可連接 VGA(640×480)攝像頭,配合 DMA 實時傳輸圖像數(shù)據(jù),適合機器視覺應(yīng)用(如物體識別、二維碼掃描)。
LCD 控制器(LTDC):支持最高 1024×768 分辨率的 TFT 顯示屏,24 位 RGB 色彩深度,幀速率達 60fps,支持圖層疊加和 alpha 混合,可驅(qū)動觸摸屏(如電容式觸摸屏控制器),適合工業(yè) HMI(人機界面)。
安全與低功耗:工業(yè)級可靠性保障
STM32H7 針對工業(yè)環(huán)境的嚴苛需求,在安全機制和功耗控制方面進行了全面優(yōu)化,確保設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定運行和長效工作。
安全特性:多層次防護機制
硬件加密引擎:集成 AES-128/256、DES/3DES、SHA-1/SHA-256 加密算法加速器,支持硬件隨機數(shù)生成器(TRNG),可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸加密(如物聯(lián)網(wǎng)通信)、固件加密存儲和安全認證(如設(shè)備身份驗證)。
安全啟動:支持多級引導(dǎo)加載(BSL),可驗證固件的數(shù)字簽名(基于 ECC 或 RSA 算法),防止惡意代碼注入,確保設(shè)備僅運行經(jīng)過授權(quán)的程序,符合工業(yè)安全標準(如 IEC 61508)。