2018 年底，意法半导体 (ST) 在其 STM32 产品系列中增加了一系列微控制器。此举向外界释放了一个非常明确的信号——STM32 MCU从“F”系列到“G”系列的主流系列升级之旅已经全面开启。未来，越来越多的“G”代新单片机系列的出现将不会是一件令人意外的事情。

果然，半年后，系列来了。

新人新面貌

ST官方将G4系列定位为“主流MCU”系列电源控制器，可视为升级，但保持了高度的兼容性。产品设计弥补了前者在性能和外设资源方面的不足，满足细分市场的开发需求，同时让开发者有机会将之前的设计顺利过渡到新一代MCU平台，从而提高电机控制的性能。、工业设备、仪器仪表和测量、高端消费产品、数字电源（高频数字开关电源、功率因数补偿）等领域，帮助用户实现差异化性能和更高的开发效率。

该系列基于Arm-M4高速内核，具有浮点单元和DSP扩展指令集支持功能，性能测试结果如下。之所以没有使用-M33内核，意法半导体微控制器事业部数字电源和电机控制市场经理微控制器产品经理Jean-Marc给出的解释是，虽然M33的安全性更强，但成本会比M4高。更高，所有内核、总线、外设和连接都必须支持 Arm 架构。考虑到设计的复杂性和上市时间，ST决定继续使用M4内核。

Jean-Marc，微控制器产品经理，数字电源和电机控制营销经理，微控制器部门，意法半导体

值得一提的是，除了用于提升-cache动态和静态内存访问性能的ART 和 (CCM-SRAM)之外，该系列还首次推出了两款新器件。硬件数学加速器：滤波算法加速器（-Math，FMAC）和坐标旋转数字计算（）专用引擎，计算效率至少比Arm内核高3倍。示例包括电机控制应用中的旋转和矢量三角函数，以及一般对数、双曲线和指数函数、信号调节 IIR/FIR 滤波算法或数字功率 3p/3z 控制器，以及卷积和相关函数等矢量函数。此外，

引入这么多加速器的目的一定是为了提升系统级性能。但 Jean-Marc 认为，系统级性能不仅取决于 CPU 的计算速度和指令处理效率，还与外设密切相关。因此，该系列在模拟外设中集成了多达25个芯片，包括一个具有12个独立通道的高分辨率定时器，每个通道具有184ps的分辨率，并具有温度漂移和电压漂移的自补偿功能；5 个 16 位分辨率定时器 12 位模数转换器 (ADC)，具有 400 万次/秒的硬件过采样功能；6个高速、高增益带宽运算放大器，可提供内部1%增益设置；7 1500 万次/秒12 数模转换器（DAC）；

为了使开发人员能够应对最新的网络安全挑战，G4 系列设计了一个可扩展的安全存储区域，用于存储密钥等敏感信息，并提供 AES-256 加密引擎、唯一的设备 ID 代码和硬件随机数生成器 (TRNG) ）。此外，双Bank Flash机制也具有创新性。用户可以在一个bank上运行加载的应用程序，在另一个bank上在线加载新版本的固件程序。升级加载完成后，可以通过设置寄存器进行即时切换。两家银行之间的地址，从而实现在线固件升级。

在运行模式下，G4系列的动态能效为160μA/MHz。虽然比不上STM32低功耗产品线，但还是比上一代高出2.7倍，至少是传统DSP产品的两倍。改进。这在数字电源应用场景中极为关键，因为要实现 95% 甚至 98% 以上的转换效率，数字设备上的能量损耗不容忽视。

ST将计划中的G4系列152款产品分为三大产品线：高精度PWM型、性能型和入门型。与产品的唯一区别是有无高精度计时器。入门级性能不低于前两者，但模拟外设会有所精简。

为了帮助应用开发，STM32 开发生态系统增加了支持 MCU 的开发板、评估板和软件包。此外，还有一套专门用于电机控制的开发板和软件开发包，还有一本用户手册——专为高精度定时器的使用量身定做，详细介绍了高精度定时器的使用方法和使用方法。数字电源拓扑。配置方法。

促进数字电源转换

众所周知，传统的数字电源控制器大多采用“DSP+模拟”架构，而本系列采用“MCU+DSP”架构。这是否意味着未来的数字电源控制器技术将发生重大变化？Jean-Marc的观点是，在“DSP+模拟”架构中，用户主要使用DSP厂商的私有内核，相对封闭，资源由DSP厂商控制，但实际上用户更喜欢使用ARM通用- 目的核心。一个；其次，随着技术和性能的提升，目前MCU内核的DSP性能已经不逊色于传统DSP器件，整体功耗表现可能会更好。如果数字电源转换效率要达到95-98%，那么设计者必须考虑核心控制器系统的能耗；第三，数字电源用户在设计产品时，所使用的产品不仅仅是电源控制器，还包括人机界面等诸多方面，如果还停留在传统DSP的使用上，设计者必须预留单独的开发环境和相应的工程师团队。但是如果切换到 Arm 生态系统，就可以对所有不同的项目开发使用相同的工具、开发环境和使用习惯，这一点非常重要。如果仍停留在传统DSP的使用上，设计者必须为其预留单独的开发环境和相应的工程师团队。但是如果切换到 Arm 生态系统，就可以对所有不同的项目开发使用相同的工具、开发环境和使用习惯，这一点非常重要。如果仍停留在传统DSP的使用上，设计者必须为其预留单独的开发环境和相应的工程师团队。但是如果切换到 Arm 生态系统，就可以对所有不同的项目开发使用相同的工具、开发环境和使用习惯，这一点非常重要。

事实上，早在2014年，ST就发布了针对数字电源市场的第一款产品电源控制器，但Jean-Marc表示ST当时是数字电源主控市场的新人，实力不足以撼动已经形成的垄断。数字信号处理器产品。在接下来的 5 年里，ST 先用 3 年时间收集客户反馈，再用 2 年时间设计新 IP，直到 .

随着该系列的发布，STM32产品线实现了数字电源市场高、中、低应用的全覆盖。其中，采用-M4内核，配置v1数模部分（全功能高精度定时器），精度217ps，主要服务于低端应用；采用-M7核心，算力更强，只配置数字部分配置，精度2ns。，主要服务于高端应用；该系列是一个延续，可以满足中端市场的应用。

意法半导体中国区微控制器产品营销经理彭祖年

不过，意法半导体中国区微控制器产品产品市场经理彭祖年强调，数字电源是一个总称，不同的电源和拓扑对相关资源的要求也不同。因此，G4系列的推出并不意味着该系列的完全替代。，但做了相应的改进，以覆盖更复杂的数字电源应用场景。