STMicroelectronics, 저가형 내장 플래시 마이크로컨트롤러에 이더넷, 대용량 메모리 및 ARM9E 코어 구현

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2006-05-09 10:17

서울--(뉴스와이어)--세계 최고의 반도체사 중 하나인 STMicroelectronics는 이더넷 연결, ARM9E 프로세서 코어 및 대용량 내장형 SRAM과 플래시 메모리를 범용 플래시 마이크로컨트롤러 제품군에 통합시킨 최초의 기업이 되었다.

STR910F 시리즈는 ARM 기반 플래시 MCU 중 새로운 기준의 가격 대비 성능 및 연결성을 구현하여 시스템 설계자들에게 강력한 내장형 제어 어플리케이션을 저가형 LAN (Local Area Network) 또는 인터넷 노드로 변환할 수 있는 여러 새로운 가능성을 창출해 주었다.

STR910F 시리즈는 특별히 고성능 내장형 제어 어플리케이션에 대한 수요가 증가함에 따라 이를 충족시키고 이더넷 연결을 이용할 수 있도록 개발되었다. STR910F 시리즈는 ST의 성공적인 ARM7TDMI 기반 MCU의 STR7XX 시리즈에서 자연스럽게 확장 및 추가되었다. POS (Point-of-Sale) 단말기와 주변 장치, 자판기, 산업용 제어기 및 공장 자동화 기기, 직렬 프로토콜 게이트웨이, 건물 자동화, 보안 및 감시 어플리케이션, 휴대용 기기와 같은 어플리케이션은 점차 더 높은 성능과 네트워크 연결을 요구하고 있다. 또한 이들 어플리케이션은 더욱 큰 내장형 프로그램/데이터 플래시와 특히 SRAM 메모리를 필요로 한다.

STR910F 제품은 ARM7TDMI 코어와 비교할 때 상당한 장점을 갖춘 ARM966E-S™ 코어를 채택하고 있다. ARM966E-S™ CPU 코어는 2개의 분리된 내부 버스를 사용하여 명령과 데이터 메모리에 액세스하므로 코드와 데이터에 동시에 액세스할 수 있다. 이들 메모리는 각각 고속 액세스용으로 고도로 최적화된 TCM (Tightly-Coupled Memory) 인터페이스를 통해 코어에 부착된다. STR910F는 고속 버스트 플래시 메모리를 명령 TCM에, 지연이 없는 SRAM은 데이터 TCM에 배치하는 방식으로 이러한 아키텍처를 개발한다.

그 결과 96MHz에서 96MIPS의 피크 코드 실행 (범용 플래시 ARM 기반 MCU로서는 최고 피크 성능)과 CPU 코어 및 SRAM 사이의 극히 효율적인 데이터 이동이 가능해진다. 반면 ARM7TDMI CPU 코어는 명령과 데이터 메모리를 액세스하기 위해 단일 버스를 공유하므로 동시 액세스가 불가능하다. 또한 ARM966E-S™ 코어는 단일 사이클 DSP (Digital Signal Processing)를 지원하므로 STR910F는 제어 및 신호 처리 요구사항을 모두 만족시켜 분리된 DSP와 제어 프로세서 기반의 기존 솔루션에 비해 확실한 장점을 제공한다. ARM966E-S™ 코어의 이와 같은 모든 장점들로 인해 STR910F 제품군은 내장형 플래시 32비트 마이크로컨트롤러 시장에서 최고의 위치를 차지하고 있다.

전통적으로 ARM9E 코어는 복잡한 MMU (Memory Management Unit)가 장착된 ROM이 없는 마이크로프로세서를 구축할 때 사용되는데, 이 MMU는 외부 플래시 메모리에서 부팅 시 로드되는 내부 캐시와 외부 동기 RAM과 연동된다. 그러나 STR910F는 기존의 캐시와 외부 메모리 비용을 들이지 않고도 ARM9E 코어의 많은 장점을 이용할 수 있도록 설계되어 소형의 단일 장치 플래시 MCU를 구현한다. 캐시가 장착된 MMU 대신 STR910F는 소형 RTOS (Real-Time Operating Systems)에 최적화된 단순한 메모리 모델을 지원한다. 또한 프리패치큐 (pre-fetch queue) 및 브랜치 캐시 (branch-cache) 시스템이 적용된 혁신적인 메모리 가속기를 사용하여 기존 캐시 메모리보다 효율적인 실시간 제어 기능을 수행하므로 버스트 플래시 메모리에서 비순차적 코드 실행 중의 성능을 강화한다.

STR910F는 대용량 메모리를 이용하여 복잡한 제어 어플리케이션과 함께 RTOS 및 TCP/IP 스택을 지원한다. SRAM 크기는 최대 96Kbyte로서, 오늘날 판매되는 모든 범용 ARM 기반 플래시 MCU 중에서 가장 큰 SRAM으로서 더욱 빠른 직렬 통신을 가능하게 해주는 대형 패킷 버퍼에 이상적인 제품이다. 특별히 이 SRAM은 배터리 또는 배터리 입력 핀에 연결된 수퍼 캐패시터로 보호되며, 보안 어플리케이션의 경우 STR910F의 변조 감지 입력 핀의 신호에 반응하여 SRAM의 내용이 자동으로 폐기되도록 선택할 수 있다. 플래시 메모리의 크기는 최대 544Kbyte이며 기록 시 읽기 (read-while-write) 메모리의 듀얼 뱅크로 구성되어 원격 펌웨어 업데이트 및 EEPROM 에뮬레이션을 위한 강력한 IAP (In-Application Programming)를 지원한다. SRAM과 플래시 메모리는 각각 명령 또는 데이터 용도로 사용될 수 있다.

STR910F에는 다수의 고속 통신 채널이 있으며 이들을 지원하기 위한 최대 9개의 완전한 기능을 갖춘 DMA (Direct Memory Access) 채널이 있어 주변 기기와 메모리 사이의 데이터 이동이 CPU에 공개되므로 CPU가 포괄적인 실시간 제어 작업을 수행할 수 있다. 이러한 DMA 컨트롤러는 효과적으로 AHB (Advanced High-performance Bus)와 APB (Advanced Peripheral Bus) 상의 주변기기들이 SRAM에 대해 마스터로 작동할 수 있게 해주므로 극히 단순화된 데이터 흐름을 위해 특별히 설계된 중재기를 통해 CPU와 함께 SRAM 액세스를 공유한다. 예를 들어 이더넷 DMA 컨트롤러는 MAC (Media Access Controller)와 SRAM 사이의 가공되지 않은 (raw) 이더넷 프레임 91 Mbp의 이동을 단지 10%의 CPU 로딩으로 지원할 수 있다.

STR910F MCU 시리즈는 이더넷 MAC는 물론 주변기기 전체를 지원한다. 주변기기에는 USB Full Speed, CAN, UART/IrDA 3개, SPI 2개, I2C 2개, 8채널 10비트 ADC, 16비트 타이머 4개, 3상 AC 모터 제어 장치, 저전압 리셋 (Low Voltage Reset) 및 BOD (Brown-out Detect)를 이용한 완벽한 감독 기능, 완전한 기능을 갖춘 실시간 클록, 외부 메모리 인터페이스, ETM9 디버그 및 추적 인터페이스, 최대 80의 5V 내성 I/O가 해당된다.

ST 마이크로컨트롤러 사업부의 ARM9 기반 제품 담당 마케팅 매니저인 마크 루츠 (Mark Rootz)는 “STR910F는 ARM 코어를 범용 및 어플리케이션별 마이크로컨트롤러로 구현하는 기술에 대한 오랜 경험 등 ST만의 다양한 강점을 결합한 제품이다. 내장형 이더넷, USB, CAN에 연결되어 있을 뿐 아니라 ARM966E-S 코어와 업계 최대의 내장형 메모리가 결합된 이 시리즈는 내장형 제어 전 영역의 어플리케이션에 이상적인 제품이다”라고 설명했다.

또한 STR910F 제품군은 ST 의 전력 관리 부문의 강점을 활용하여 놀라운 절전 및 감독 기능을 보여준다. 전력 소비를 동적으로 조정할 수 있으므로 CPU는 언제든지 시스템과 주변 클록을 게이팅하고 확장하여 일반적으로 55μA밖에 소요되지 않는 Sleep 모드와 같이 성능 요구와 전력 소비 간의 균형을 이룰 수 있다. 장애로 인해 장치의 주 전원이 차단되거나 없어지는 경우 STR910F는 자동으로 배터리 공급 핀으로 연결되어 실시간 클록이 계속 작동되도록 한다. 내장형 실시간 클록에는 일반적으로 외부 RTC 장치에서만 발견되는 기능이 갖춰져 있다. 완전한 캘린더와 경보 기능이 있으므로 Tamper 입력 핀 상의 이벤트에 시간을 표시하며 -40°C ~ +85°C의 전 온도 범위의 배터리 공급 핀에 1μA 이하의 전류를 유도한다. 이러한 기능을 통해 STR910F는 배터리를 이용하는 휴대용 보안 어플리케이션에 이상적이다.

STR910F 사용자들은 2006년 5월 중순부터 미화 199달러부터 시작되는 Hi-Tex, IAR, Keil, Raisonance의 스타터 키트를 통해 ST 및 써드파트로부터 포괄적인 지원을 받을 수 있다. 키트에는 컴파일러와 디버거 (코드 크기 제한), JTAG 디버깅 및 프로그래밍 케이블, 코드 사례 및 기타 설계 시작에 필요한 모든 하드웨어가 들어 있다. ST는 STR910F의 모든 인터페이스와 I/O의 광범위한 실행과 하드웨어 평가를 위해 미화 249달러에 평가 보드인 STR910-EVAL을 제공한다. 이더넷, USB, CAN 및 HAL (Hardware Abstraction Layer) 라이브러리에 기반을 둔 기타 모든 주요 칩 기능을 위한 데모 코드는 ST에서 무료로 제공된다. STR910F의 유연한 I/O 매트릭스와 클록 기능 구성을 지원하기 위해 ST는 그래픽을 통한 핀 기능과 클록 배포 선택 시 사용되는 무료 소프트웨어 도구인 CAPS (Configuration and Programming Software)를 제공한다. CAPS는 모든 핀과 클록 선택을 반영하는 C 헤더 파일을 자동으로 생성하여 시간을 절약하고 오류를 예방한다. RTOS와 TCP/IP 지원은 CMX, Micrium, Segger, Keil, NexGen Software에서 5월 중순부터 제공될 예정이며 2006년에 그 외 다수가 추가될 것이다.

6개의 제품이 모두 무연 (lead-free) 패키지로 제공된다. 이 제품들은 LQFP80과 LQFP128의 패키지로 공급되며, LQFP128 패키지는 이더넷 MII (Media Independent Interface)와 외부 메모리 버스 인터페이스를 제공한다. SRAM은 64K ~ 96Kbyte이며 플래시 메모리는 288K ~ 544Kbyte이다. -40oC ~ +85oC에서 코어는 1.8V +/- 10%, I/O 링은 2.7V ~ 3.6V에서 작동된다.

STR910F 제품은 2006년 5월부터 판매될 예정이며, 가격은 1만개 단위로 STR910FM32X6의 경우 개당 6.99달러에서 시작된다.

ST마이크로일렉트로닉스 개요
ST마이크로일렉트로닉스는 혁신적인 반도체 솔루션을 다양한 전자 애플리케이션 분야의 고객들에게 제공하고 있는 세계적인 선도업체이다. ST는 자사의 방대한 기술, 설계 전문기술 및 IP 포트폴리오 통합, 전략적 협력업체와 강력한 제조시설 등을 활용하여 멀티미디어 컨버전스 및 전력 애플리케이션 분야에서 명실상부한 선도업체가 되는 것을 목표로 하고 있다. ST의 2010년도 매출은 103억 5,000만 달러이다. ST에 대한 보다 상세한 정보는 www.st.com를 참조하라.

웹사이트: http://www.st.com