2022STM32中国线上技术周|Day1 工业与能源-Q&A答疑汇总

在STM32诞生15周年之际，意法半导体首次举办 "STM32中国线上技术周"。通过本次线上技术大会，意法半导体展示了STM32嵌入式技术创新和生态，同时带来意法半导体工业、汽车等更广泛领域的产品演示以及技术解决方案，向观众展示ST更全面的生态系统战略。此篇推文总结了线上技术周第一天的QA答疑汇总以供参考，分为在线演讲与方案演示两个部分。

在线演讲 QA

• STM32塑造智能工业控制平台

问

ST 在光伏逆变器现在常用有那些MCU系列？未来主推那些型号?

STM32在光伏逆变器市场有着优秀的表现， 整体上绝大部份的光伏逆变器客户都在使用着STM32, 在人机界面、通讯、监控模块部分主要在使用STM32F1/F4/G4/H7/F2 等系列， 现在已经成为市场上主流和优选。在光伏逆变核心主控方面， 主要在使用STM32G4/H7两个系列， 现在已经成为几家头部客户的优选和正在取代传统DSP进入了的平台化阶段， 对于众多客户的新的设计，我们也建议广大客户使用我们的更具有高性价比的STM32G0/G4/H7 MCU ， 至于未来主推哪些型号， 我们建议我们的用户根据自己产品SPEC要求，比如MCU 的资源和外设封装等选择自己适合的具体型号。

答

问

STM32目前在工业自动化伺服领域知名度如何？排名？

目前我们STM32在工业自动化领域可以说是无处不在， 特别是伺服领域我们付出了很多不懈的努力，现在已经成为市场的主流和平台优选， 现在我们可以看到STM32F4/F7/H7这么多年已经被众多用户广泛使用， 现在我们可以说，在伺服领域主控MCU， ST 已经是主要供应商， 而且从市场使用情况看， 已经处于TOP1位置。

答

问

STM32在工控领域生态系统建设有哪些？

关于生态系统建设这个问题， 我们从三个角度来看，

I. 芯片本身， 我们有着丰富的STM32产品线， 产品可以覆盖从低端到高端， 低成本到好性能， 简单应用到负责应用的全方面的MCU/MPU平台， 产品应用广泛覆盖光伏，电机控制，电源，自动化领域的平台要求；

II 硬件方面：我们分别针对各个STM32系列， 开发出一系列的NUCLEO 板， 评估版， 开发板，可以方面用户的评估开发，加快产品的上市；

III. 软件解决方案方面， 我们有针对电机控制的MCSDK 电机开发软件库，而且目前代码是完全开放的， 我们有针对HMI显示应用的图形用户界面TOUCHGFX , 有针对数字电源的评估套件，在功能安全方面， 特别是CLASS B, SIL 方面， 我们有针对几乎所有STM32系列，有通过TUV认证的符合IEC61508标准的软件包等，我们致力于把STM32打造成工业应用领域的百宝箱。

答

问

STM32H7怎么能达到ns级别的延时，配置Systick嘛，有这个例程嘛？

如果主频是550MHz的STM32H723，那么Timer延时最小为1/550MHz = 1.8ns；不过这个是理想情况，还要考虑指令的执行占用周期去配置。

答

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问

STM32G4、STM32H7相比于STM32F4有什么优势呢？

STM32G4的模拟远远强于STM32F4；STM32H7的主频，资源超过STM32F4，同时STM32H7是双精度浮点，有双核产品。

答

问

有步进电机驱动的解决方案吗？

有专用的步进电机驱动芯片，在ST官网搜索Step Motor可以找到资料。

答

问

有没有功能安全类的MCU？

针对STM32MCU，我们可以提供CLASS B符合IEC60730 ，SIL 2/SIL3，符合IEC61508(SIL2/SIL3)， 并且通过TUV 认证（SIL2/SIL3)的功能安全软件包（CLASS B . SIL2/SIL3)，并且提供一系列的说明应用文档。

答

问

ST MCU gpio输出一串预设的数字序列最快能达到多少频率？是哪个型号？

实际翻转可以很大，主频400MHz，最快200MHz的Timer翻转，但受限于IO口的电容，需实际去配置端口。

答

问

有些工业产品功能简单，不需要很高性能MCU，但又需要简单人机界面，采用分辨率较低的OLED，采用哪种GUI合适？

推荐touchgfx，基于STM32G0即可完成GUI的设计与显示驱动。

答

问

HAL库对比标准库有哪些优势？可移植性怎么样？

易读性，可移植性更好，开发者基本不需要再关注最底层的寄存器操作。

答

• ST传感器赋能工业物联网

问

请问STM32G4、STM32H7的数学加速器挂在总线上，是如何保证计算结果的实时性呢？

数学加速器是内核之外的硬核，不影响内核的运行。

答

问

高精度pwm支持高精度周期调整吗？

调频调宽都支持。

答

问

STM32G4的三角函数加速是怎么用的，官方提供库吗？

三步走，配置，参数输入，最终取得结果；在培训文档中有；STM32Cube库有示例代码，Cordic单元。

答

问

STM32G4的皮秒定时器如何实现？

内部包含高精度定时器，精度可以达到ps。

答

问

STM32H7有复杂的总线结构，总是担心总线之间会打架，造成运行性能下降，编程时应该注意哪些方面呢？

总线内部还有仲裁机制，一般情况下无需关注总线的冲突。

答

• 新功能，新体验——X-CUBE-MCSDK

问

MCSDK现在完全开源的吗 ？

目前官网上可以下载到三个版本，5.4.8 ， 5.Y.4 ，6.0 ，其中5.4.8 和5.Y.4 都分两个版本可供下载，一个是可以直接下载的带算法库的版本，一个需要邮箱去直接申请的源码版本。6.0的话只有一个版本，大家可以直接下载源代码。

答

问

STM32G4在电机控制上有什么优势 ？

STM32G4是ST的主流产品，采用的是arm M4的内核，主频可以达到170M。具有ART falsh加速器，CCMSRAM，可以把电机运算的高频任务放入里面执行 ，Cordic数学运算器，可以用来做电机控制的三角函数等数学计算，还有FMAC数字滤波器。除此之外，还有丰富的模拟外设，比如12bit的ADC ,运放器和比较器。

答

问

MCSDK上现在有集成PFC算法吗 ？

目前只有一个基于F3的带单路PFC控制的示例代码 ，当然我们后续会对更多的型号进行支持。

答

问

做并网PFC时电网锁相要用到atan2/sin/cos等三角函数，这这些函数的运算时间大概多久？是算法还是查表实现的？精度怎么样？之前用过M3来调用math库里面的atan2函数，运算时间大概20us，20k开关频率一般一个控制周期才50us，基本不能用，自己做了个查表函数精度差.

使用STM32G4的cordic计算三角函数，可以做到ns级就完成一个sin，cos的计算。

答

问

STM32G4能不能做多路的LED驱动，调光深度做到65536 ，刷新频率做到40K?

使用高精度定时器可以实现。

答

问

伺服位置环算法，是从那个mcsdk版本开始有的？workbench5.4 调试界面，没有位置环调试选项

调试界面的话，请使用SDK5.y或者SDK6.0的Pilot，调试GUI可以自由选择，位置控制可以选择提供的PositionControlApp。

答

问

只支持单电机控制吗？

SDK5.Y和6.0目前只支持单电机，后续会更加丰富。如果目前需要使用双电机，请使用SDK5.4.x版本。

答

问

对于直线电机的控制STM32Cube有例程吗？

如果选用绝对位置编码器可以是使用目前的SDK，如果是相对位置编码器，需要初始位置，可以在代码里做一些改动。

答

问

STM32G4对应电机驱动的载频有限制吗 ，不能超过20k hz?

对载频没有限制， 60k也可以，对最大调制索引有限制，需要大于81%

答

问

碳化硅mos管和普通mos差别在哪里？

最重要的是SiC MOS的反向恢复特性要比Si MOS更好，而且其Rdson在高温下也能保持较低的值，可以更好的应用在开关电源中。

答

问

SIC MOS的VGS比普通的要高一些吗？

SiC MOS的工作电平一般推荐是18V，从而获得较低的Rdson，但其门限电压要比Si MOS要低。

答

问

在开发调试ST FOC时，有什么方法将内部变量监控起来？

可以使用SDK5.y和SDK6提供的Motor Pilot工具。不仅可以监控低频任务中的变量，还可以监控高频任务中的变量，也可以自己添加变量进行监控。

答

• 基于STM32的工业电机解决方案和实现高性能绿色能源的功率器件

问

ST家用空调室外机基于STM32G4解决方案的特点有哪些？

分以下几个方面来回答这个问题：

首先从整体上讲，它是一个满足不同功率段（从1kw到7kw）、不同硬件架构需求的解决方案（这是指可以控制电机的数目可以选择1.2.3及PFC架构可以选单通道或交错式PFC；

其次，高集成度，STM32G4除了有加速计算性能的Cordic、CCRAM、浮点处理器等，还集成了运放、比较器等丰富的模拟外设。配合ST SLLIMM IPM、VIPER等，可以使减少PCB面积，降低外围器件的数目，同时也易于工厂的生产；

第三，高运算性能，STM32G4 MCU 具有170兆的主频，在控制三个电机的同时，交错式PFC的PWM频率可达80k或更高, 这样的处理性能，为更智能、更节能的电机控制模型算法提供了硬件基础；

第四，丰富的生态系统包括，工具软件像STM32CUBEMX、power studio在线仿真工具等，同时，有完整的专利算法用于，压缩机转矩补偿、降低噪音和抖动的谐波补偿、室外风机的顺、逆风启动算法等，多名经验丰富的电机控制专家团队持续的研发。

答

问

ST冰箱电机控制硬件和软件未来发展的方向是什么？

目前我们STSPIN32F0601这颗SIP，集成了MCU和预驱，在冰箱市场取得了很好效果和积极的反馈，和分离的方式相比较，使用SIP可以减少PCB尺寸，减少器件个数，减少layout时间，降低layout的难度，降低信号干扰，方便生产加工等等，

具有这么多的优点，我们还会持续更新这个产品上的产品。我们的STSPIN32G0601， 内部集成STM32G031，STM32M0+内核，64M主频，64kflash，在10月份可以有样品提供，明年量产；

在功率器件部分我们的STD8N60DM2 8A的mosfet在冰箱市场上相对于使用IGBT的方案取得了更高的效率，更加节能。在高效节能方案中，我们会主推这系列的mosfet；

软件上，我们一直在不断丰富我们的算法，将更节能、更加安全和更加方便客户使用的软件功能提供给大家。

答

问

ST SLLIMM 2代 系列IPM有什么特点？

包含两个SDIP2x-26L IPM 封装版本：全塑封模组和DBC(铜基板）封装。

高灵活性

这个系列的产品涵盖多种电流及封装类型，能够适应客户不同的设计规格需求及封装要求；

高效

导通损耗和开关损耗之间的最佳折中,具有杰出的鲁棒性和EMI行为使新的产品在提高压缩机、泵、风机的效率以及在开关频率到20khz的任何电机驱动电路和应用的功率范围都能到300W到3kW。

答

问

每个ADC只支持一个外部触发，我实现了1路的电感电流中点采样，但其他3路都会在第一路中点触发ADC采样

你可以使用ADC的discontinous模式，ADC的触发源可以是多个触发事件的“OR”, 每次触发都启动一组channel的采样。

答

问

请问用ST IGBT应用于高压电机，还需要增加隔离电路吗？

大功率的需要加隔离减少干扰，像十几千瓦以上的。小功率的一般是通讯隔离，不需要再隔离。

答

• 3kW通讯电源设备中基于STM32G4的数字电源解决方案

问

在数字电源应用中，怎么实现多路PWM定点触发ADC采样？比如说我要做4路交错buckboost并联，怎么实现四路电感电流采样都在中点触发？

可以使用高精度定时器，让定时器工作的updown计数方式，固定在per点触发ADC采样即可, 交错的相移可以通过master定时器的同步事件来设定。

答

问

高集成是否把驱动、PFC、LLC都集成在一起？

高集成主要是采样，比较器，放大器，运算单元和通讯等的集成。目前的解决方案是分立实现的，ST也有适用于小功率的集成PFC和LLC功能的控制IC可以选用。

答

问

碳化硅MOS的寄生二极管与普通MOS的一样吗？

SIC MOS的二极管反向恢复要远远好于Si MOS，因此这使得Sic MOS在开关电源中的应用越来越广泛。

答

问

在数字电源中，关键技术是驱动、PFC、LLC，ST为什么不想办法把这些能集成了呢？

从功率等级的角度来说，高功率目前还很难是高集成，300w 以内吧，有集成了pfc,llc 和驱动的设计，比如说ST的 STNRG 系列芯片。

答

方案演示 QA

问

STKNX有什么特别的优势？

首先ST可以提供非常完整的KNX有线方案和KNX无线方案,这里包含有核心的KNX收发器STKNX和S2-LP，运行KNX协议栈的STM32MCU,以及ST的TVS,隔离器件以及各种高效的电源芯片。这里特别提一下我们的STKNX，它是一个通过了KNX协会认证，支持KNX TP1-256的收发器,所需外围电路非常少，不需要外接晶振，支持最大从KNX总线获取30mA的电流，包含两个集成式稳压器可用于外部用途。

除了提供完整的硬件方案，ST的KNX协议合作伙伴也可以给大家提供基于ST KNX方案的协议栈开发的支持。尤其是对于KNX TP协议栈的支持，我们有非常好的国内协议栈合作伙伴，他们最近几年已经非常成功的帮助许多新的KNX客户推出KNX产品，获得了很好的评价。

答

问

Demo板可用于单电阻和三电阻，那这两种采样方式时，运放增益一样吗？

运放增益不用改变。单电阻是三电阻的电流检测范围的3倍。

答

问

如何才能获取ClassB和SIL功能安全设计包？

对于ClassB功能安全设计包，客户可以直接在ST的官网申请下载。对于SIL功能安全设计包，其中的MCU功能安全手册（safety manual）可以从ST官网直接下载，其他的安全文档以及自检库都需要先联系我们的sales签署NDA才能获得。

答

问

SDK生成代码的电流环带宽有多大？怎么进一步提高？

在隔离采样方式下，可以采用双更新的方式来提高电流环带宽，也就是在波峰和波谷分别进行电流环采样和控制，但是下桥电阻采样方式因为只能在下桥开通时进行采样，因而无法使用双更新方式，可以考虑一些更加先进的电流控制算法，例如一些非常规PID算法，以及电流预测控制等。

答

问

ST有什么样的KNX方案可以提供？

ST可以提供非常完整的KNX有线方案和KNX无线方案,这里包含有核心的KNX收发器STKNX和S2-LP，运行KNX协议栈的STM32MCU，以及ST的TVS、隔离器件以及各种高效的电源芯片。

答

问

在工业领域，ST主打IO-LINK吗？

ST拥有完整的从主站到从站的方案。

答

问

KNX运用范围广么，兼容性怎么样?

现在应用非常广，现在很多大型的机场，地铁站都已经用到了KNX。由于KNX是一个全球开放式的标准，所有KNX产品的兼容性也是非常的好。

答

问

基于ST的KNX方案开发产品，ST可以提供哪些方面的技术支持？

可以提供硬件的参考设计，评估板以及相应的软件开发包和使用文档。

答

问

KNX是一个什么的协议?

KNX是用于家居和楼宇自动化的开放式标准。

答

问

Demo板可用于单电阻和三电阻，那这两种采样方式时，运放增益一样吗？

运放增益不用改变。

答

问

Stm stdio可以用监控

STM studio的监控采样速度比较慢，推荐使用SDK5.y和SDK6.0中的Motor Pilot。

答

问

在开发调试ST FOC时，有什么方法将内部变量监控起来？

可以使用SDK5.y和SDK6提供的Motor Pilot工具。不仅可以监控低频任务中的变量，还可以监控高频任务中的变量，也可以自己添加变量进行监控。

答

问

但是每个ADC只支持一个外部触发，我实现了1路的电感电流中点采样，但其他3路都会在第一路中点触发ADC采样。

你可以使用ADC的discontinous模式，ADC的触发源可以是多个触发事件的“OR”，每次触发都启动一组channel的采样。

答

问

我在Workbench里面看到STM32G4只有STM32G431CB、STM32G431RB、STM32G744QE几个型号可选，是不是G4只有它们适合跑FOC？

不是的，目前SDK中提供的MCU都是我们调试过的，如果需要使用其他G4系列的产品，可以用引脚差不多的现在提供的MCU去生成一个工程，在cubemx中选择自己需要使用的MCU后导入刚才的工程。具体可以参考以下文档：“使用Cubemx生成未在MC的Workbench中包含的芯片的FOC代码”。

答