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ST STM32F091VCH6 32ビット・メインストリームARM Cortex-M0アクセス・ラインMCU

深セン明佳大電子有限公司は、電子部品の専門ディストリビュータとして、高性能、豊富なペリフェラル、低消費電力を備えた32ビット・マイクロコントローラであるARM Cortex-M0コアをベースとするSTのSTM32F091VCH6 32ビット・メインストリームMCUを長期にわたって供給しており、産業制御、民生用電子機器、IoT分野で幅広い応用の可能性を示しています。

製品概要とコア・アーキテクチャ

STM32F091VCH6は、高性能チップのSTM32F0シリーズ製品ラインに属するSTのメインストリーム32ビット・マイクロコントローラで、バランスの取れた性能構成とコスト効率により、組み込みシステム設計において重要な位置を占めています。

コア・アーキテクチャの面では、STM32F091VCH6は48MHzのARM Cortex-M0プロセッサ・コアを搭載しています。 このアーキテクチャはARMのエントリー・レベル設計に属していますが、0.95 DMIPS/MHzという優れた効率を実現するためにSTによって最適化されています。 このプロセッサは3段パイプライン設計を採用し、Thumb-2命令セットをサポートすることで、コード密度の優位性を維持しながら、Cortex-M3レベルに近い性能を実現しています。 特に注目すべき点は、最大32のプログラマブル優先割り込みソースを管理するネステッド・ベクタ・インタラプト・コントローラ（NVIC）を統合し、リアルタイム・アプリケーションに信頼性の高い応答保証を提供していることです。

メモリ構成の面では、STM32F091VCH6は256KBのフラッシュ・メモリと32KBのSRAMを備えており、この組み合わせにより、比較的複雑な制御アルゴリズムやマルチタスク・アプリケーションに対応することができます。フラッシュ・メモリはリード・アクセラレーションをサポートしているため、待機時間ゼロのステート・アクセスが可能で、48MHzのフルスピードでのコード実行効率を保証する一方、SRAMはハードウェア・パリティを備えています。 SRAMはハードウェア・パリティ機能を備えており、過酷な電磁環境におけるシステムの信頼性を高めます。 さらに、STM32F091VCH6は、通信スタックまたは特定のデータ・バッファリング・ニーズに使用できる専用の8KB SRAMエリアを提供します。

パッケージとピンアウトに関して、STM32F091VCH6はLQFP100パッケージで提供され、最大87本のGPIO（汎用入出力）ピンを備えています。 STM32F091VCH6チップの動作温度範囲は、-40℃～+85℃の工業規格をカバーし、-40℃～+105℃の拡張工業規格温度範囲にも対応しています。

周辺インターフェイスと機能

STM32F091VCH6マイクロコントローラは、豊富なペリフェラル・インターフェース構成で知られており、複雑な組み込みシステムの多様なニーズに対応できます。

通信インターフェースとして、STM32F091VCH6は、同期/非同期通信、LINマスター・スレーブ・モード、IrDA赤外線エンコード/デコード、スマート・カード・モードをサポートする最大8つのUSARTインターフェースを統合しています。 USARTインターフェースのうち3つは、スマート・カード・リーダーに直接接続するためのISO7816プロトコルをサポートしています。 さらに、STM32F091VCH6は、2つのSPIインタフェース（18Mbit/s）と2つのI2Cインタフェース（Fast Mode Plus 1Mbit/sをサポート）を備えており、センサー・ネットワーク、ディスプレイ・モジュール、その他の周辺機器に柔軟な接続ソリューションを提供します。 特に、STM32F091VCH6には、最大1Mbit/sの通信レートをサポートするCAN 2.0Bアクティブ・コントローラが搭載されており、産業オートメーション、カーエレクトロニクス、およびCANバス通信を必要とするその他のアプリケーション・シナリオに簡単に統合できます。

アナログ機能モジュールは、STM32F091VCH6のもう1つのハイライトです。 このチップには、16個の外部チャネルと3個の内部チャネル（温度センサ、内部基準電圧、VBATモニタリング）を備えた12ビットADCコンバータが内蔵されており、変換レートは1MSPSで、ハードウェア・オーバーサンプリングをサポートしているため、実効分解能を16ビットに高めることができます。 STM32F091VCH6マイクロコントローラは、アナログ負荷を直接駆動したり、制御信号を生成したりするためのさまざまなトリガ・モードと波形生成機能をサポートする2つの12ビットDACチャネルも統合しています。 プログラマブル・ゲイン・アンプ（PGA）およびコンパレータとともに、これらのアナログ周辺回路は、幅広いセンシングおよび制御システム用の完全なシグナル・チェーン・ソリューションを形成します。

タイミングおよび制御サブシステムとして、STM32F091VCH6は、以下を含む7つの16ビット・タイマと1つの32ビット・タイマを提供します：

1個のアドバンスド・コントロール・タイマ（TIM1）は、6個のPWM出力とデッドタイム挿入をサポートし、モータ制御アプリケーションに適しています。

32ビット・カウント機能付き汎用タイマ（TIM2）×1個

汎用タイマ5個（TIM3/TIM14/TIM15/TIM16/TIM17）

システムの信頼性を高める独立ウォッチドッグ・タイマ1個とウィンドウ・ウォッチドッグ・タイマ1個

オペレーティング・システムのビートまたは精密遅延用の24ビットSysTickタイマ1個

クロック・システム設計は、STM32F091VCH6 の柔軟性を反映しています。 このチップは、4-32MHz の外部水晶発振器と 16MHz/48MHz の内蔵 RC 発振器をサポートし、クロック逓倍用に内蔵 PLL を備えています。 さらに、32kHzの低速外部水晶発振器（LSE）と内部低速RC発振器（LSI）を内蔵し、リアルタイム・クロック（RTC）と低消費電力モード用のクロック源を提供します。 このマルチクロック・ソース設計により、低消費電力アプリケーション・シナリオを満たしながら、性能要件を満たすことができます。

パワー・マネージメントと低消費電力機能

STM32F091VCH6は、パワー・マネージメントに優れています。 高度なパワー・アーキテクチャで設計されたマイクロコントローラは、2.0V～3.6Vの幅広い電圧供給範囲をサポートしており、リチウムイオン・バッテリから直接電源を供給したり、さまざまな安定化電源と組み合わせて使用したりできます。

STM32F091VCH6は、アプリケーションの要件に応じてシステムの消費電力を最適化するために、柔軟に選択できるさまざまな低消費電力モードを提供します：

スリープ・モード：CPUのみが動作を停止し、ペリフェラルは動作し続け、ウェイクアップ時間は非常に短い。

ストップ・モード：SRAMとレジスタは保持され、メイン・クロックはオフになり、1.8Vドメインは標準的な消費電流わずか10μAでパワーダウンします。

スタンバイ・モード：最低電力状態、バックアップ・ドメインとオプションのRTCのみ電力供給、消費電流はわずか2μA

VBATモード：専用ピンを介してバッテリーから給電され、RTCとバックアップ・レジスタのみが維持されます。

ダイナミック電圧レギュレーションは、STM32F091VCH6のもう1つの省エネ機能です。 チップにはプログラマブル電圧レギュレータ（PWR）が内蔵されており、CPUの動作周波数に応じてカーネル電圧を動的に調整し、消費電力を最小限に抑えながらパフォーマンスを確保します。 例えば、CPUが48MHzでフルスピード動作している場合、レギュレータは1.8Vのコア電圧を供給します。一方、低周波数動作時には、電圧を自動的に1.5Vまたは1.2Vに下げることができ、ダイナミック消費電力を大幅に削減します。

電力監視のために、STM32F091VCH6は、パワーオンリセット（POR）/パワーダウンリセット（PDR）回路、プログラマブル電圧検出器（PVD）、および低消費電力のBOR（ブラウンアウトリセット）機能を集積しています。 これらの機能により、電源変動時やバッテリ電力低下時のシステムの確実な動作が保証され、特にポータブル機器やバッテリ駆動機器に適しています。 STM32F091VCH6は、外部割り込みまたは特定のイベントによる停止モードからのウェイクアップもサポートしており、ウェイクアップ時間は5μs未満で、高速応答と低消費電力の完璧なバランスを実現しています。

アプリケーション・シナリオ

STM32F091VCH6 は、バランスの取れた性能構成と豊富な周辺リソースを備えているため、さまざまな産業分野で幅広いアプリケーションの可能性を発揮します。

産業制御分野は、このマイクロコントローラの典型的なアプリケーション・シナリオです。 CANインタフェースと多重化USARTにより、PLC（プログラマブル・ロジック・コントローラ）や産業用ロボット制御ユニットに最適です。 これらのアプリケーションでは、STM32F091VCH6はフィールドバス通信、（高度なタイマーPWM出力による）多軸モーター制御、（12ビットADCによる）各種センサー信号の取得を同時に処理できます。 例えば、自動化された生産ラインでは、このチップは温度や圧力などのパラメーターをリアルタイムで監視し、CANバス経由でホスト・コンピューターと通信してクローズド・ループ制御を行うことができます。

コンシューマ・エレクトロニクス・アプリケーションも、STM32F091VCH6の機能セットの恩恵を受けている。 スマート・ホーム・デバイスでは、このマイクロコントローラは、PWM経由でLEDの調光やモーターの速度制御（スマート・ファンなど）を可能にし、I2Cインターフェースを使用して環境センサーに接続し、SPI経由でTFTディスプレイを駆動します。 その低消費電力特性は、ワイヤレス・リモコン、インテリジェント・ドアロック、その他のバッテリー駆動機器に特に適しており、スタンバイ電流はマイクロアンペアと低く、製品寿命を大幅に延ばすことができます。

STM32F091VCH6は、マルチ・プロトコルをサポートしているため、シリアル通信からWiFi/Bluetooth通信を実現するゲートウェイ・デバイスを構築することができます。8個のUSARTインターフェイスにより、複数のModbus RTUデバイスを同時に接続することができ、内蔵のCRC計算ユニットによりデータの整合性が保証されます。 IoTエッジノードでは、チップはデータ取得、プロトコル変換、ローカル処理タスクを引き受けることができ、クラウドの負担を軽減します。

医療用エレクトロニクス分野では、STM32F091VCH6の高精度ADCとハードウェア・キャリブレーション機能が特に必要とされている。 また、SRAMのハードウェア・パリティ機能により、重要な医療データの信頼性と関連する医療機器安全規格への準拠が保証されます。