В данной разработке лабораторного стенда используются микроконтроллеры STM32. Выбор пал именно на эти контроллеры из-за наличия в них интегрированной периферии – расширенных таймеров, которые позволяют формировать ШИМ – сигнал для управления 3-фазными двигателями, а именно такой ШИМ является целью исследований в лабораторных работах.
Микроконтроллеры STM32 выполнены на базе ядра ARM Cortex. На первый взгляд разница между микроконтроллерами STM32 и микроконтроллерами другой фирмы не видна, набор встроенных УВВ (устройств ввода-вывода) такие как АЦП, таймеры общего назначения, I2C, SPI, CAN, USB и часы реального времени имеют и самые обыкновенные микроконтроллеры. Но если рассматривать каждое из этих УВВ более детально станет очевидно, что в STM32 они устроены гораздо сложнее. Например, АЦП – аналогово – цифровой преобразователь имеет разрядность в 12 бит, а также имеет встроенный датчик температуры и поддерживает несколько режимов преобразования входных данных. Таймеры оснащены блоками захвата и сравнения и могут быть использованы как отдельно, так и синхронно, что позволяет создавать большие массивы таймеров. В STM32, как было сказано ранее, имеются, так называемые, расширенные таймеры (advanced timers), их используют для управления электродвигателями. Для этого у них предусмотрено шесть комплементарных ШИМ-выводов с программируемым мертвым временем (dead-time) [20].
В отличие от других микроконтроллеров в STM32 предусмотрен модуль DMA – прямой доступ к памяти, каждый канал данного модуля может быть использован для передачи данных между регистрами любого из УВВ и запоминающими устройствами.
Еще одним плюсом микроконтроллеров STM32 является сочетание характеристик малого энергопотребления и довольно высокой производительности. Они способны работать всего лишь от 2В-ого источника питания на тактовой частоте 72Мгц и потреблять в активном состоянии всего лишь 36мА, если же использовать поддерживаемые ядром Cortex экономные режимы работы, то можно снизить энергопотребление до ничтожных 2мА.
За безопасность в данном типе микроконтроллеров отвечают два сторожевых таймера (watchdog), которые позволяют в случае ошибки исполнения программы перезагрузить микроконтроллер автоматически и продолжить выполнение.
При разработке лабораторного стенда использовались микроконтроллеры STM32F103C8T6 и STM32F407VGT6.
Микроконтроллер STM32F103C8T6 имеет 64Кб Flash – памяти и тактовую частоту ядра 72МГц. Выполнен на базе процессора ARM Cortex M3 и имеет 32-х битную архитектуру. Имеет в наличии один расширенный таймер TIM1 с помощью которого можно генерировать 3-х фазный ШИМ сигнал.
Микроконтроллер STM32F404VGT6 имеет 1Мб Flash- памяти и тактовую частоту ядра 192Мгц. В отличие от предыдущего STM32F4VGT6 выполнен на базе процессора ARM Cortex M4, который так же имеет 32-х битную архитектуру. В наличие имеется уже два расширенных таймера, а также двухканальный ЦАП, который будет использоваться в исследованиях.