ST, ARM9 기반 범용 플래시 MCU 발표

이더넷, 대용량 메모리, ARM9E 코어 통합

STMicroelectronics(www.st.com, 이하 ST)는 이더넷 연결, ARM9E 프로세서 코어, 대용량 내장형 SRAM 및 플래시 메모리를 통합한 플래시 마이크로컨트롤러(MCU)를 발표했다.이번에 발표한 STR910F 시리즈는 고성능 임베디드 제어 애플리케이션을 겨냥하여 저렴하면서도 풍부한 메모리 용량을 제공하고, 특히 이더넷 연결을 이용할 수 있게 개발됐다. 이와 관련 ST의 스튜어트 맥라렌(Stuart McLaren) 마이크로컨트롤러 사업부 첨단 MCU 수석 기술 마케팅 매니저는 “POS 단말기, 자판기, 산업용 제어기, 공장자동화 기기, 직렬 프로토콜 게이트웨이, 빌딩 자동화, 보안 애플리케이션, 휴대용 기기 같은 애플리케이션이 점점 더 높은 성능과 네트워크 연결을 요구하고 있으며 더욱 더 큰 내장형 플래시와 SRAM 메모리를 필요로 하고 있다”면서 “STR910F 시리즈는 기존 ARM7 기반 시장에서 고효율이 필요한 애플리케이션에 이상적인 제품이다”라고 설명했다.ARM9 기반 플래시 MCUARM7TDMI 기반의 STR7xx MCU 후속 제품인 STR910F 시리즈는 ARM966E-S 프로세서 코어를 채택했다. 이 CPU 코어는 2개의 분리된 내부 버스를 사용하여 명령과 데이터 메모리에 액세스하므로 코드와 데이터에 동시 액세스할 수 있다. 이들 메모리는 각각 고속 액세스용으로 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 구현한다. 그 결과 96MHz에서 96MIPS의 최대 코드 실행과 CPU 코어 및 SRAM 사이의 극히 효율적인 데이터 이동이 가능하다고 ST측은 설명했다.또한 ARM966E-S 코어는 단일 사이클 DSP(Digital Signal Processing) 명령어를 지원하므로, STR910F는 제어 및 신호처리 요구사항을 만족시켜 준다. 스튜어트 맥라렌 마케팅 매니저에 따르면, 단일 사이클 DSP 명령어 지원으로 경쟁사 대비 6배의 속도 향상을 실현했다.대용량 메모리 지원전통적으로 ARM9E 코어는 MMU(Me- mory Management Unit)가 지원돼 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 설계됐다. 캐시가 장착된 MMU 대신 STR910F는 소형 RTOS(Real-Time Operating Systems)에 최적화된 단순한 메모리 모델을 지원한다. 또한 프리패치 큐(pre-fetch queue) 및 브랜치 캐시(branch -cache) 시스템이 적용된 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 애플리케이션과 함께 RTOS 및 TCP/IP 스택을 지원한다. SRAM 크기는 최대 96KB로서 오늘날 판매되는 범용 ARM 기반 플래시 MCU 중에서 가장 크다.SRAM은 배터리 또는 배터리 입력 핀에 연결된 수퍼 커패시터로 보호되며, 보안 애플리케이션의 경우 STR910F의 변조 감지 입력 핀의 신호에 반응하여 SRAM의 내용이 자동으로 삭제되도록 선택할 수 있다. 한편 플래시 메모리의 크기는 최대 544KB이며, 기록 시 읽기(read-while-write) 메모리의 듀얼 뱅크로 구성되어 원격 펌웨어 업데이트 및 EEPROM 에뮬레이션을 위한 IAP (In-Application Programming)를 지원한다. SRAM과 플래시 메모리는 각각 명령 또는 데이터 용도로 사용될 수 있다.효율적인 DMA와 고속 신호 전달STR910F에는 다수의 고속 통신 채널이 있으며, 이들을 지원하기 위한 최대 9개의 완전한 기능을 갖춘 DMA(Direct Memory Access) 채널이 있어 주변기기와 메모리 사이의 데이터 이동이 CPU에 공개되므로 CPU가 포괄적인 실시간 제어 작업을 수행할 수 있다. DMA 하나는 이더넷 지원용이며 나머지 8개의 DMA는 주변장치 지원용으로 사용된다.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 91Mbps의 이동을 단지 10%의 CPU 로딩으로 지원할 수 있다.뛰어난 연결성STR910F MCU 시리즈는 이더넷 MAC를 비롯해 주변기기 전체를 지원한다. 주변기기에는 USB Full Speed, CAN 2.0B, 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 트레이스 인터페이스, 최대 80개의 범용 I/O(GPIO)가 해당된다. 특히 I/O는 3V로 동작하면서도 5V까지 지원한다.전력관리또한 STR910F 제품군은 ST의 전력관리 기술을 활용하여 뛰어난 절전 및 감독 기능을 제공한다. 전력 소비를 동적으로 조정할 수 있으므로 CPU는 언제든지 시스템과 주변 클록을 게이팅하고 확장하여 일반적으로 동작 모드에서 MHz 당 1.3mA, 슬립 모드에서 55μA의 전류를 소모한다. 아이들 모드에서는 일반적으로 MHz 당 0.7mA의 전류를 소모한다. STR910F는 장애로 인해 장치의 주전원이 차단되거나 없어지는 경우 자동으로 배터리 공급 핀으로 연결되어 실시간 클록이 계속 작동되도록 한다. 내장형 실시간 클록에는 일반적으로 외부 RTC 장치에서만 있는 기능이 갖춰져 있다. 완전한 캘린더와 경보 기능이 있으므로 Tamper 입력 핀 상의 이벤트에 시간을 표시하며 -40℃~+85℃의 전 온도범위의 배터리 공급 핀에 1μA 이하의 전류를 유도한다. 이러한 기능을 통해 배터리를 이용하는 휴대용 보안 애플리케이션에 적합하다.포괄적인 툴 및 펌웨어 라이브러리 지원STR910F 사용자들은 2006년 5월 중순부터 미화 199달러부터 시작되는 Hi-Tex, IAR, Keil, Raisonance의 스타터 키트를 통해 ST 및 서드파티로부터 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 포함돼 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(Confi- guration 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 제공되고 있다.6개의 제품이 모두 무연(lead-free) 패키지로 제공된다. 이 제품들은 LQFP80과 LQFP128 패키지로 공급되며, LQFP128 패키지는 이더넷 MII(Media Independent Interface)와 외부 메모리 버스 인터페이스를 제공한다. SRAM은 64K~96KB이며 플래시 메모리는 288K~544KB이다. -40℃~+85℃에서 코어는 1.8V +/- 10%, I/O 링은 2.7V~3.6V에서 작동한다.

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김가희 (webmaster@techworld.co.kr)

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