Когда я выбирал контроллер для очередной поделки, я наткнулся на резкий дефицит разного рода AVR’ок. Я начал искать, чем их заменить, и нашел stm8.

stm8 – это относительно новое семейство микроконтроллеров от компании STMicroelectronics. В нем воплощено чуть ли не все, чего можно ожидать от 8 битных чипов. Конечно-же, у каждого контроллера есть свои плюсы и свои минусы.

Плюсы и минусы

Естественно, плюсы и минусы я оцениваю по применимости в моих проектах, для вас они могут отличаться в ту или иную сторону. Я буду сравнивать с AVR, потому, как на них многие уже скушали небольшую собачку.

Плюсы:

1. Цена. Не смотря на мало распространенность, stm8 стоит по три копейки за ведро.
2. Еще одна цена. Отладочные платы и отладчики стоят копейки. Можно забыть про всю ту ораву самопальных программаторов, что расплодились для AVR’ов. Также, можно забыть про программаторы без отладчиков – за минимальные деньги все включено.
3. У stm8 в отличии от AVR нет фьюзов. И это меня очень радует. Теперь вся программа действительно содержится в одном hex файле. Ну согласитесь, фьюзы в AVR– чистейшее зло!
4. Есть очень дешевые контроллеры с 12-битными АЦП и ЦАПами, и это – очень хорошо!
5. Классный отладочный интерфейс. Задумка об отладке по одному проводу у AVR была хороша, но чтобы ее включить, приходилось подключать еще три. В итоге, JTAG был не намного хуже пресловутого debugWire. ST довела идею до логического завершения. Отладка по двум проводам. Супер!
6. Работает от пяти вольт. Не знаю, можно ли это назвать достоинством в нынешнем мире, но олдфагам это точно понравится.
7. Встроенный bootloader. Умеет загружать программы по uart, spi, can, i2c.
8. На халяву дается библиотека драйверов периферии.

Недостатки:

1. Нет контроллеров в маловыводных корпусах (типа so8).
2. Нет контроллеров с USB. ST предлагает пересаживаться на ее кортексы, если нужен USB.
3. Не слишком пока распространены. Соответственно, и доставать сложно, и цены выше, чем могли бы быть.

Семейства

Существует 3 семейства stm8.

1. stm8s – “стандартные” контроллеры общего применения, обычно 10 битная аналоговая периферия, среднее по современным стандартам энергопотребление. Диапазон питания – 2.95 – 5.5в
2. stm8l – “low-power” контроллеры с низким потреблением, 12 битный аналог, улученная электромагнитная совместимость. Диапазон питания – 1.8-3.6в. По сравнению со стандартными контроллерами, тут добавляется небольшая кучка периферии, в частности, DMA.
3. stm8a – “автомобильные” – все сосредоточено на безопасности и CAN’е. Котроллеры выдерживают больше издевательств над ножками, чем обычные, работают при 145 градусах,   Диапазон питания – 2.95 – 5.5в

Названия

Без лишних слов:

Структура документации

В принципе, всего кроме этого раздела можно было и не писать. Документация у ST довольно неплохая. Главное знать, что и где искать. (Примеры будут для контроллера, который валяется у меня прямо сейчас на столе — stm8l152c4)

Заходим на страничку интересующего вас контроллера. (вот тут https://www.st.com/mcu/ выбираем нужное семейство и контроллер, к примеру, stm8l152c4).

В отличии от Atmel’a, дядьки из ST поступили умнее, и разбили документацию на несколько частей. В даташите они приводят только отличие конкретного контроллера от всей остальной линейки. В даташите нужно искать электрические параметры, размер памяти, список периферии.

Немного ниже есть reference manual – это документация на всю линейку. Тут описывается переферия и регистры. Вообщем то, что нужно нормальному сишнику для программирования.

Если полистать ниже, то можно наткнуться на Errata sheet. Ошибок много, но серьезных практически нет.

Если ты – сумасшедший ассемблерщик (С), и этого тебе не хватило, то, в разделе Programming Manual, можно найти документ STM8 CPU programming manual. Это — описание самого ядра, набора инструкций, их таймингов, итп.

Библиотека

ST сделала такую штуку, которая называется STM8x Firmware library. Это – суть фрэймворк для микроконтроллеров.

Давайте, к примеру, запустим АЦП

Красиво, не правда ли? Конечно, скорость работы с использованием такого “фрэймворка” будет ниже, чем без, но, как завещал Кнут – “premature optimization is the root of all evil”. Если будет совсем медленно, функции библиотеки всегда можно подменить своими.

Такая библиотека позволяет не только поднять скорость разработки, но и облегчает миграцию  между процессорами.

Документация на библиотеку, хоть и doxygen’овская, но довольно хороша!

Средства отладки

Как я и обещал, тут все очень хорошо. Есть два основных средства

• stm8s-discovery. Стоит 10$ + жадность продавца. Включает в себя полноценный программатор и небольшую отладочную плату. Стоимость деталей программатора в Киеве намного больше 10$, поэтому разнообразные самопальные программаторы сразу отпадают. Я купил себе такую и не жалею. Намного более стоящее приобретение, чем тот-же avr dragon.

  Кстати! Отладчик построен на контроллере STM32F103C8T6. На отладочной плате разведен JTAG, и, поэтому, ее можно использовать как отладочную для stm32. Прошивка потеряется, но, учитывая, что весь discovery стоит как один STM32F103C8T6, можно на это забить. Зато есть USB, внешние проводки, светодиоды. Вообщем, discovery — мегавещь.

  

• st-link стоит побольше, чем stm8-discovery, зато программирует все, что выпускает stm, включая stm32. St-link может стать очень хорошей покупкой, если у вас нет arm-программатора.

   

  

Компиляторы

1. Первое, и главное для меня, IAR выпускает компилятор для stm8. Бесплатный умеет до 8 кбайт или до 30 дней. Ходят слухи, что плохие люди его взламывают. Наверняка, это только слухи 🙂
2. Собственно, сама ST выпускает среду ST Visual Develop, в которой можно заюзать компилятор от Raisonance (ограничение — 16к) или Cosmic software (ограничение — 32k)

Так как я уже использовал IAR для других архитектур, я даже и не смотрел в сторону пункта 2.

Краткое описание

Давайте краткой пройдемся по любопытным аспектам stm8.

Ядро.

Это 8-битное CISC ядро. Почему не RISC? Как я понимаю, это было сделано для того, чтобы как можно сильнее ужать инструкции. Чего только стоит команда деления 16 на 16 бит, которая, правда, исполняется 16 тактов.

Набор регистров очень похож на семейство 6800 Моторолы. По сравнению с AVR регистров очень мало вот они:

 
Уже кажется, что stm8 хуже AVR? А вот и нифига! Stm8 умеет обращаться к памяти с такой-же скоростью, как AVR к регистрам! Вот это мне очень нравится! И это, как по мне, очень большой плюс архитектуры.

Платой за такую гибкость адресации является трехступенчатый конвейер, в отличии от двухступенчатого у AVR. А это, в свою очередь, значит, что любые инструкции перехода будут исполнятся за 2-3 цикла вместо 1-2 у AVR.

На аппаратном уровне реализован самый используемый в си режим адресации – указатель стека+смещение. К примеру, вот такая адская инструкция:

ADD A,($12,SP)

Складывает содержимое памяти по адресу (указатель стека + 0x12) с регистром A. И делает она это все за один такт. Это – серьезный шаг по оптимизации контроллера под си-программы.

Еще очень крутая особенность – это способ входа в прерывание. Существует несколько наборов регистров – для основной программы, и для каждого уровня прерываний. Эти наборы процессор сам переключает при срабатывании прерывания. Итог – экономия 18 тактов на прерывание и 9 байт стека. Правда, почему-то, эта фишка реализована не у всех контроллеров.

Ребята из stm сразу поняли, что с 8 битным адресным пространством сейчас ловить нечего, и подняли количество бит аж до 24. В итоге, можно адресовать до 16мегабайт пространства без каких-либо заморочек.

Хоть stm8 и обладает гарвардской архитектурой, данные и код размещаются в одном пространстве, что, в отличии от AVR, позволяет подгружать код с какого нибуть внешнего источника.

По драйстоуну скорость stm8 на 10% выше, чем у AVR при той-же частоте. Максимальная частота в линейке на 20% выше, чем у мег с тиньками. В итоге, производительность, в пределе, может на 30% превышать производительность AVR.

Тактирование.

В отличии от AVR, где тактирование жестко прошивается фьюзами, у stm8 скорость можно менять в процессе работы. В низкожрущих применениях это бывает нужно. Притом, при сбое генератора, контроллер переключется на RC и выпадает в прерывание. В итоге, система не останется без управления.

Вообще, во всем stm8 прослеживается повышенные требования к электромагнитной совместимости и надежности. Явно целили на военку, промышленность и автомобили.

Низкое потребление.

Ну, это не совсем модуль, но все равно, потреблению тут уделено много внимания, и организована очень, как по мне, офигительная штука. Суть ее в том, что есть специальный таймер, который периодически пробуждает процессор из тотальной спячки. Таймер, естественно, сделан так, чтобы кушать поменьше.

Чтобы вы долго не искали, типичное потребление:

(семейство STM8S, при 3.3в питании)

(семейство STM8L, при 3.3в питании)

Как видно, у семейства stm8l значительно лучше с потреблением, чем у stm8s

Контроллер биппера.

Я так понимаю, что эту штуку они тупо для поржать сделали 🙂 Специальная периферия, которая выдает меандр выбираемой из ряда 1-2-4кГц частоты для пищалки. Зачет!

Остальное.

Естественно, это не все. Есть еще куча стандартных интерфейсов – UART’ы, SPI’и, I2C, CAN, итп.
Есть EEPROM, таймера, три типа вочдогов, ну, и куча другой приятности.

STM8S-Discovery + IAR

Небольшой ролик о том, как выглядит отладка в этой связке. Для того, чтобы рассмотреть буквы, смотреть лучше в 720p.

Видушников с самой платкой не будет, фотик снимает слишком ужасно. Если вдруг (ну, а вдруг!), вы хотите исправить ситуацию, всегда можно скинутся. 🙂

Заключение

Вот, собственно, и все, что я имел рассказать. Я не вижу особого смысла плодить еще одни курс типа “AVR для новичков”, только о stm8.

Процессоричик приятный. Как по мне, даже приятнее того-же AVR. Главные недостатки – отсутствие мелких корпусов и маленькая популярность, надеюсь, скоро решатся. Останутся одни достоинства.