Итак, у меня есть самая топовая плата STM32F746G-Discovery с процессором новой серии F7, и это — первый в России обзор этой платы. Её пока нет ни у кого больше.

packed

Плата приехала в обычном пластмассовом кейсе, как и все другие платы Дискавери. Сбоку есть краткий перечень её фич:

  • Процессор STM32F746NGH6 — TFBGA-216, 216 мегагерц и 462 DMIPS.
  • Самый новый программатор/отладчик ST-Link/V2.1, которого раньше не было ни в одной Дискавери.
  • WQVGA TFT ЖК-дисплей диагональю 4.3 дюйма и ёмкостным тач-скрином
  • 128 Мбит SDRAM (из них доступно только 64) и 128 Мбит Flash, подключенная по Quad-SPI
  • Поддержка S/PDIF, стоит крутой аудиокодек и два MEMS-микрофона
  • 3 USB-порта (порт программатора, USB-FS и USB-HS)
  • Гнездо microSD карты
  • Аудио вход и выход
  • Колодка пинов, совместимая с Ардуино
  • MIPI-порт камеры
  • RJ-45 Ethernet

Картину дополняет надпись «High-perfomance», и это реально так — прежняя топовая плата F429Discovery обеспечивала «всего лишь» 225 DMIPS, более чем в два раза меньше. Плюс к тому она имела довольно маленький экранчик с плохими углами обзора.

На новой плате установлен большой и красивый 4.3″ экран от компании Rockchip.

Внутренности

Посмотрим, какие компоненты находятся на плате.

top

На верхней стороне расположен дисплей с тач-скрином и два MEMS-микрофона. Но самое интересное — на нижней стороне платы:

bottom

Снизу расположено всё то богатство, которое делает новую плату Discovery такой желанной: мощный МК, High Speed USB с внешним PHY, SDRAM и Flash-память, новый отладчик ST-Link V2.1, крутой аудиокодек и прочие плюшки. Пройдём по всем компонентам по очереди.

Процессор

2015-08-02 21.32.05

Процессор STM32F746NGH6U на ядре ARM Cortex-M7 с частотой 216 МГц, математическим сопроцессором (FPU) одинарной точности и DSP-процессором, а также с модулем MPU (memory protection unit), позволяющим увеличить безопасность приложений. Память чипа состоит из 1 мегабайта флеша, 340 килобайт SRAM, 80 килобайт кеша второго уровня CCM (64 килобайт кеш данных и 16 килобайт кеш инструкций) и 4 килобайт резервного RAM. Конечно, это количество можно существенно расширить подключением внешней памяти по интерфейсам Quad-SPI или FSMC (тогда внешняя память отображается на общее адресное пространство).

Также в ядре есть ART-ускоритель, 8 килобайт кеша первого уровня, а новый конвеер здорово увеличил свою эффективность до 2.14 DMIPS/МГц, таким образом частота 216 МГц даёт нам эпические 462 DMIPS.

В чипе есть три 12-бит АЦП, два ЦАП, RTC, 13 16-битных таймеров общего назначения, 2 advanced-control таймера, генератор случайных чисел и кучу интерфейсов (25 модулей). Ещё можно отметить интерфейс камеры, 168 GPIO, интерфейсы для цифрового звука (SAI и S/PDIF), USB-HS со встроенным PHY, Ethernet-MAC и отдельный интерфейс дисплея с ускорителем графики и Chrom-ART функциями.

Чип тактируется от внешнего 25 МГц кварца, конечно внутри можно использовать ФАПЧ для умножения частоты.

Оперативная память

2015-08-02 21.33.08

SDRAM MT48LCM32B2B5 объёмом 128 мегабит в корпусе VFBGA, частотой тактирования 166 МГц и шириной шины 32 бита, что даёт скорость передачи до 5 ГБит/с. Конечно, на этой плате вряд ли возможно достичь таких скоростей — но это не умаляет её достоинств.

Схема подключения SDRAM к STM32F746:

sdram_sch

Flash-память

2015-08-02 21.36.09

Стоит чип N25Q128A13EF840E от компании Micron: NOR-flash память размером 128 мегабит в корпусе V-PDFN-8 с QuadSPI-интерфейсом и частотой тактирования вплоть до 108 МГц, что при ширине шины 4 бита даёт скорость передачи 432 Мбит/с.

Схема её подключения к STM32F746:

flash_sch

Внутрисхемный программатор/отладчик

2015-08-02 21.36.51

Новый ST-Link V2.1 даёт возможность просто копировать файл прошивки в виртуальную «флешку» и так прошивать контроллер.

Схема ST-Link:

stlink_sch

Ethernet PHY и разъём

2015-08-02 21.35.10

LAN8742 — самый новый 10/100 Мбит/с Ethernet PHY от компании Microchip, по сравнению с популярным LAN8720 в нём добавлены функции Wake-on-LAN, энергосберегающая технология flexPWR и автоопределение типа кабеля. Он по-прежнему производится в корпусе QFN-24: вся линейка LAN87xx — это самые маленькие Ethernet PHY на рынке.

Развязывающий трансформатор встроен в Ethernet-разъём, упрощая разводку и удешевляя BOM.

Также теперь чётко определена задержка сигнала в кристалле, благодаря этому можно строить более точные системы передачи сигналов времени (IEEE1588), а LDO на все необходимые напряжения сделаны внутри микросхемы.

Теперь LAN8742 просыпается только тогда, когда ему приходят данные, предназначенные лично ему. Всё остальное время он находится во сне, реализуя заветы Ленина стандарта 802.11az.

Вот схема Ethernet-модуля на LAN8742:

ethernet_sch

rainbow_dashНаконец-то мы с тобой сделаем хороший пример с Ethernet.

High speed USB

2015-08-02 21.36.33

USB PHY USB3320C тоже делает Microchip/SMSC (как и Ethernet PHY), и в нём тоже есть технология flexPWR. Он предоставляет честный high-speed USB (480 Мбит/с), но тут уже вступают ограничения самого микроконтроллера, который не сможет прогонять такой объём данных.

Схема подключения интерфейса USB3320C:

usb_sch

Аудиокодек

2015-08-02 21.34.49

Крутой аудиокодек WM8994 от признанных мастеров жанра Wolfson (аудиофилы оценят!)

Многоканальный аудиокодек с двумя АЦП и четырьмя ЦАП, каждый по 24 бит! Обещают SNR 100дБ.

Есть интерфейс цифрового микрофона (как раз для MP34DT01) с функцией активации голосом.

Мощность выходного усилителя динамиков — 2 * 2Вт в классе D или AB, плюс усилитель наушников в классе W.

Есть встроенный 5-диапазонный 6-канальный эквалайзер.

Схема подключения кодека WM8994:

codec

MEMS-микрофоны

2015-08-02 21.38.44

MEMS-микрофоны MP34DT01 от ST, питаются от 3.3В, и выдают PDM-сигнал:

Этот тип передачи аудиоданных интересен тем, что он является одновременно и цифровым, и аналоговым. Если его пропустить через НЧ-фильтр, получится аналоговый сигнал, который можно напрямую усиливать и подавать на наушники.

Они напрямую подключены к аудиокодеку WM8994, но могут использоваться и контроллером STM32F746.

micro_codec

Правда, футпринт явно требует разводки на многослойной плате, чтобы утащить сигналы сразу на нижний слой. Наверное, это сделано для уменьшения радиошума от ВЧ-интерфейса микрофона.

mems_micro

rainbow_dashПо-моему, ты давно должен написать статью про эти микрофоны!

Слот microSD-карты

2015-08-02 21.37.26

Схема подключения SD-слота к STM32F746:

sd_sch

Ардуино-совместимый разъём

arduino

Да, ST решила окучить рынок самодельщиков, и поставила на плату разъём Arduino. Спорное решение, особенно если учесть что он поставлен ВМЕСТО гребёнки со всеми выводами контроллера, давно уже ставшей привычным и стандартным решением.

Я не шучу. Гребёнки со всеми контактами действительно нет.

Схема ардуино-гребёнки:

arduino_sch

Дисплей

Наверное, самое главное на этой плате после процессора :)

RK043FN48H  display

На плате установлен дисплей RK043FN48H от компании Rocktech. На дисплей приклеен ёмкостный тач-скрин с контроллером FT5330.

Схема подключения дисплея к STM32F746:

RK043FN48H  schematics

rainbow_dashКакой хороший дисплей! Ты ведь нарисуешь меня на нём, правда?

S/PDIF-разъём

2015-08-02 21.37.46

Разъём камеры MIPI

2015-08-02 21.37.38

Схема подключения MIPI-камеры к STM32F746:

camera_sch

Есть интересное мнение, согласно которому из этого порта можно сделать внешний расширитель портов GPIO, которого теперь так не хватает.

Примеры

По умолчанию в плату прошит пример, слушающий звук с микрофонов и показывающий на дисплее его осциллограмму:

demo