Анбоксинг и обзор STM32F746G-Discovery — новой отладочной платы от ST

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.

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.

Содержание:

Внутренности

Посмотрим, какие компоненты находятся на плате.

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

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

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

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:

Flash-память

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:

Внутрисхемный программатор/отладчик

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

Схема ST-Link:

Ethernet PHY и разъём

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:

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

High speed USB

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:

Аудиокодек

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:

MEMS-микрофоны

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.

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.

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

Слот microSD-карты

Схема подключения SD-слота к STM32F746:

Ардуино-совместимый разъём

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: