STMicro STM32G5 : ไมโครคอนโทรลเลอร์ Cortex-M33 ความเร็ว 280 MHz สำหรับงานควบคุมมอเตอร์และ Digital Power

STM32G5 Series เป็นตระกูลไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) รุ่นใหม่จาก STMicroelectronics ใช้ Arm Cortex-M33 ความเร็วสูงสุด 280 MHz ออกแบบมาสำหรับระบบจ่ายไฟอุตสาหกรรม อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ เครื่องชาร์จ EV หุ่นยนต์ และระบบควบคุมมอเตอร์ โดยมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าเมื่อเทียบกับ STM32G4 ที่เปิดตัวในปี 2021

MCU ตระกูลใหม่นี้มาพร้อม Flash สูงสุด 512KB และ SRAM 112KB พร้อม ECC มี High-Resolution Timer (HRTIM) ความละเอียด 111 ps และเอาต์พุต PWM สูงสุด 12 ช่องในบางรุ่น รวมถึง ADC ความละเอียด 12-bit รองรับความเร็วสูงสุด 5 MSPS นอกจากนี้ยังมีอินเทอร์เฟซสำหรับ Position Encoder, Programmable Logic Array (PLA) จำนวน 16 องค์ประกอบ, ตัวเร่งการคำนวณ CORDIC และ FMAC รวมถึงระบบรักษาความปลอดภัย Arm TrustZone, Secure Boot และการรองรับ Post-Quantum Cryptography

สเปคของซีรีส์ STM32G5 มีดังนี้

MCU Core
- CPU Arm Cortex-M33 แบบ 32-bit ความเร็วสูงสุด 280 MHz รองรับ TrustZone, FPU แบบ Single-precision, DSP Instructions และ MPU
- Instruction Cache 8 KB และ Data Cache 4 KB (เฉพาะ STM32G55x/56x)
- CCM-SRAM สำหรับเร่งการทำงานของ Routine ขนาด 20 KB หรือ 32 KB (20 KB ใน STM32G53x/54x และ 32 KB ใน STM32G55x/56x)
- ประสิทธิภาพ – 1,136 CoreMark (4.059 CoreMark/MHz) และ 420 DMIPS
Mathematical Accelerators
- CORDIC Accelerator สำหรับคำนวณฟังก์ชันตรีโกณมิติ
- สูงสุด 2x FMAC (Filter Mathematical Accelerator) สำหรับประมวลผล Digital Filter (1x ใน STM32G53x/54x และ 2x ใน STM32G55x/56x)
- Programmable Logic Array (PLA) มี Programmable Logic Elements 16 ชุด, อินพุต 128 ช่อง และเอาต์พุต 16 ช่อง (เฉพาะ STM32G55x/56x)
หน่วยความจำ
- Dual-bank Flash Memory พร้อม ECC และ Read-while-write ขนาด 64–512 KB (STM32G5x4) และ 128–512 KB (STM32G5x3)
- SRAM พร้อม ECC ขนาด 60 KB (STM32G53x/54x) หรือ 112 KB (STM32G55x/56x)
- Data Flash ความทนทานสูงสุด 48 KB ต่อ Bank รองรับการเขียน 100,000 รอบ (สูงสุด 24 KB ต่อ Bank ใน STM32G53x/54x)
- OTP Memory (One-time Programmable) ขนาด 1 KB
- อินเทอร์เฟซ XSPI รองรับหน่วยความจำภายนอก PSRAM, NOR/NAND Flash, HyperRAM และ HyperFlash (เฉพาะ STM32G55x/56x)
Peripherals
- สูงสุด 103x GPIO รองรับ Interrupt และส่วนใหญ่ทนแรงดัน 5V (สูงสุด 62 พอร์ตใน STM32G53x/54x)
- สูงสุด 4x I2C สูงสุด รองรับ SMBus/PMBus (2x ใน STM32G53x/54x)
- 1x I3C
- 16 หรือ 32x Backup Registers ขนาด 32-bit ( 16x STM32G53x/54x และ 32x STM32G55x/56x )
- สูงสุด 3x USART, 3x UART และ 1x LPUART (2x USART ใน STM32G53x/54x)
- สูงสุด 3x SPI รองรับ 2x Full-duplex I2S (สูงสุด 2x ใน STM32G53x/54x)
- สูงสุด 3x FDCAN (1x ใน STM32G53x/54x)
- USB 2.0 Full-Speed รองรับ Host/Device (เฉพาะ STM32G55x/56x บางแพ็กเกจ)
- USB Type-C Power Delivery รองรับ USB PD 3.1 (เฉพาะ STM32G55x/56x บางแพ็กเกจ)
- 2x Position Encoder Interface รองรับ Hiperface DSL และ EnDat 3.0 (เฉพาะ STM32G55x/56x)
- 2x DMA Controller
อนาล็อก
- สูงสุด 3x ADC 12-bit ความเร็ว 5 MSPS รองรับสูงสุด 39 ช่อง พร้อม Hardware Oversampling (2x STM32G53x/54x มี ADC รองรับสูงสุด 23 ช่อง)
- DAC 12-bit จำนวน 8 ช่อง (External แบบ Buffered 2 ช่อง และ Internal 6 ช่อง)
- 8x Analog Comparator ความหน่วงในการตอบสนอง 20 ns
- 3x Operational Amplifier รองรับ Programmable Gain Amplifier (PGA) (เฉพาะ STM32G55x/56x)
- Internal Voltage Reference Buffer รองรับ 1.8V, 2.048V, 2.5V และ 2.9V
- Digital Temperature Sensor
Timers
- 1x High-Resolution Timer (HRTIM) รองรับ PWM สูงสุด 12 ช่อง ความละเอียด 111 ps (จำนวนเอาต์พุตใน STM32G5x4 ขึ้นอยู่กับรุ่น)
- สูงสุด 3x Advanced Motor-Control Timer แบบ 16-bit (2x ใน STM32G53x/54x)
- สูงสุด 4x General-purpose Timer แบบ 32-bit (1x ใน STM32G53x/54x)
- 9x General-purpose Timer แบบ 16-bit
- สูงสุด 4x Basic Timer แบบ 16-bit (2x ใน STM32G53x/54x)
- 1x Low-power Timer แบบ 16-bit
- 2x SysTick Timerและ 2x Watchdog Timer
- Real-time Clock (RTC) รองรับปฏิทินและระบบแจ้งเตือน
ความปลอดภัย
- Arm TrustZone แยกพื้นที่หน่วยความจำและ Peripheral ที่ปลอดภัย
- Secure Firmware Installation (SFI), Secure Boot, Secure Firmware Update และ Debug Authentication
- ST Immutable Root of Trust (STiRoT) และ Hardware Unique Key (HUK) ในรุ่นที่รองรับ Cryptographic
- AES Cryptographic Accelerator (STM32G544/563/564 โดยความสามารถแตกต่างกันตามรุ่น)
- Public Key Accelerator (PKA), HASH Accelerator และ True Random Number Generator (TRNG) โดยความสามารถด้าน Cryptography แตกต่างกันตามรุ่น
- On-the-fly Decryption (OTFDEC) สำหรับหน่วยความจำ XSPI ภายนอก (เฉพาะ STM32G56x รุ่น Cryptographic)
- Secure Hide Protection (HDP) และ Flash Read/Write Protection
- Active Tamper Detection
- Unique Device ID ขนาด 96-bit และ CRC Calculation Unit
- รองรับ Post-Quantum Cryptography (PQC) ผ่าน Software Library
Clocks
- Internal Oscillator: 64 MHz HSI, 48 MHz HSI48 และ 32 kHz LSI
- External Oscillator: 4–50 MHz HSE และ 32.768 kHz LSE
การดีบัก – Serial Wire Debug (SWD), JTAG, Embedded Trace Macrocell (ETM) และการยืนยันตัวตนสำหรับดีบักแบบปลอดภัย
ระบบไฟเลี้ยง
- แรงดันไฟเลี้ยง – 2.7V ถึง 3.6V
- มี LDO หรือ SMPS step-down regulator ในตัว (ขึ้นอยู่กับรุ่นและแพ็กเกจ)
- โหมดประหยัดพลังงาน Sleep, Stop และ Standby
- Power-on reset (POR), power-down reset (PDR) และ Programmable Voltage Detection
- Backup Registers แบบ 32-bit จำนวน 32 ชุด
แพ็กเกจ – มีให้เลือกตั้งแต่ 32 ถึง 128 ขา
- xQFPN32 – 5 × 5 มม. (เฉพาะ STM32G5x4)
- UFQFPN40 – 5 × 5 มม.
- UFQFPN48 / LQFP48 – 7 × 7 มม.
- LQFP64 – 10 × 10 มม.
- LQFP80 – 12 × 12 มม.
- LQFP100 – 14 × 14 มม.
- UFBGA121 – 6 × 6 มม.
- LQFP128 – 14 × 14 มม.
- มีตัวเลือกแบบ exposed pad ในบางรุ่น ได้แก่ TQFP48-EP, TQFP64-EP, LQFP80-EP, LQFP100-EP และ LQFP128-EP
อุณหภูมิใช้งาน – -40°C ถึง +125°C (ขึ้นอยู่กับรุ่น)
การรับรองมาตรฐาน – อยู่ระหว่างดำเนินการขอการรับรอง SESIP Level 3 และ PSA Certified Level 3

แผนภาพบล็อกของ STM32G5 — แผนภาพบล็อกของซีรีส์ STM32G5

ตระกูล STM32G5 แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มย่อย โดย STM32G5x3 รองรับ Flash 128–512KB แต่ไม่มี High-Resolution Timer (HRTIM) ส่วน STM32G5x4 รองรับ Flash 64–512KB และมี HRTIM ทั้งสองกลุ่มรองรับ SRAM สูงสุด 112KB โดยจำนวน ADC, Timer, อินเทอร์เฟซสื่อสาร และ Peripheral จะแตกต่างกันตามรุ่น

ด้านซอฟต์แวร์ ST มี STM32CubeG5 พร้อม HAL2, Low-level Drivers, Middleware และตัวอย่างโปรเจกต์ รวมถึง STM32CubeMX2 สำหรับกำหนดค่าและสร้างโค้ด, STM32CubeIDE สำหรับพัฒนาโปรแกรม, X-CUBE-MCSDK สำหรับ Motor Control และ X-CUBE-DPOWER สำหรับ Digital Power

บริษัทยังได้เปิดตัวบอร์ดพัฒนาสำหรับซีรีส์นี้ด้วยจำนวน 3 รุ่น ได้แก่

NUCLEO-G564RE เป็น บอร์ด Nucleo-64 ใช้ STM32G564RE มี ST-LINK Debugger ในตัว รองรับ Arduino Uno V3 และ ST morpho expansion headers
B-G564E-MC1S เป็น Discovery Kit สำหรับพัฒนาระบบควบคุมมอเตอร์ รองรับ Position Encoder อย่าง EnDat 3 และ HIPERFACE DSL
B-G564E-DPOW1 เป็น Discovery Kit สำหรับพัฒนาระบบ Digital Power โดยขณะเปิดตัวยังระบุสถานะ Coming Soon

เมื่อเปรียบเทียบกับ STM32G4 รุ่นใหม่ STM32G5 มีประสิทธิภาพ CoreMark เพิ่มจาก 569 เป็น 1,136 คะแนน, HRTIM มีความละเอียดดีขึ้นจาก 184 ps เป็น 111 ps ในรุ่นที่รองรับ และ ADC เพิ่มความเร็วจาก 4 MSPS เป็น 5 MSPS

ปัจจุบัน STM32G5 เข้าสู่กระบวนการผลิตแล้ว โดยมีราคาเริ่มต้นประมาณ $1.034 ต่อชิ้น เมื่อสั่งซื้อจำนวน 10,000 ชิ้นขึ้นไป ส่วนบอร์ด NUCLEO-G564RE และ B-G564E-MC1S มีราคา $47.59 และ $78.61 ตามลำดับ เมื่อซื้ออย่างน้อย 2 บอร์ดจาก ST eStore สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติม ทั้งเอกสาร datasheet, รุ่นย่อยของสินค้า และทรัพยากรสำหรับการพัฒนา มีอยู่ในหน้าผลิตภัณฑ์ STM32G5, บล็อกเปิดตัว และบล็อกด้านความปลอดภัย

นอกจากนี้ ST ยังมีแผนเปิดตัว STM32G5D แบบ Dual-core ในปี 2027 โดยจะเพิ่ม Hardware Acceleration สำหรับ Post-Quantum Cryptography (PQC) รองรับอัลกอริทึมมาตรฐาน NIST ได้แก่ ML-KEM, ML-DSA และ SLH-DSA ขณะที่ STM32G5 รุ่น Single-core ปัจจุบันยังต้องประมวลผลอัลกอริทึมเหล่านี้ผ่านซอฟต์แวร์เท่านั้น