STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 是 ST 的首款系統級封裝 （SiP），結合了三相 BLDC（無刷直流）電動機驅動器和 STM32 Cortex-M0 微控制器 （MCU）。無論我們談論的是智能工業、無人機還是3D 打印機，僅舉幾例，電機控制都是塑造我們這個十年的許多創新的核心。然而，工程師面臨的最重大挑戰之一是他們必須提高設計的智能性，同時縮小最終產品的尺寸。這通常意味著添加更多組件以增加計算吞吐量，同時使電路板更小且電氣效率更高。

因此，STSPIN32F0和STSPIN32F0A是真正獨特的解決方案，可以克服這種折衷，這要歸功于它們的微型 7 mm x 7 mm 封裝，其中包含模擬和數字 IC。基本含義是智能現在更接近電機并且獨立于中央計算單元。因此，該設計更加靈活和自主，從而提高了性能和診斷能力，因為它可以實時響應外部事件。

這兩種電機控制都非常引人注目，因為它們包括一個具有 600 mA 電流吸收和源電流的三相柵極驅動器、運算放大器以及一個比較器。在數字方面，ST 使用其STM32F031C6，其運行頻率為 48 MHz，并提供 4 KB 具有硬件奇偶校驗功能的 SRAM 以及用于運行應用程序的 32 KB 閃存。該器件還具有 16 個 GPIO 端口，并與當今一些最搶手的接口兼容，例如 I2C、SPI 和 USART。所選擇的 STM32 MCU 也是獨一無二的，因為它的溫度范圍非常寬（介于 –40 oC 和 +125 oC 之間），確保 STSPIN32F0 可以在非常多的情況下工作。

為什么是單片機？

STSPIN32F0 的主要模塊

ARMv7 微控制器為設計增加了極大的靈活性。以前，工程師必須要么添加一個外部處理器，使他們的電路板更加復雜、昂貴和耗電，要么接受嚴格的限制。由于 STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 的效率和尺寸，它們現在可以兩全其美。例如，MCU 的存在意味著工程師無需任何額外組件即可快速使用矢量控制（也稱為磁場定向控制或 FOC）。 這種方法顯著提高了精度，并且在使用無傳感器 BLDC 電機時是絕對必須的。簡而言之，FOC 使用相位上的電流來創建由兩個坐標系（α 軸和 β 軸）表示的定子參考系。然后，算法生成一個向量，該向量以高精度表示應用于轉子的運動。

STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 中的 STM32 MCU 在實現經常被忽視但在智能行業中絕對重要的安全功能方面也至關重要。入侵機器人的應用程序可能會嚴重損害工廠的運營，例如，不僅會造成財務損失，還會造成人身傷害。這就是為什么使用的 MCU為 Flash 存儲器提供讀寫保護模式的原因。在生產過程中，ST 在系統內存中對引導加載程序進行編程，以防止其受到回火的影響。然后，工程師只需遵循組件的文檔，就可以選擇他們熟悉的保護級別 。

STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 怎么能如此通用？

STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 令人印象深刻的另一個原因是它們可以用于許多不同的設備。從廚房機器人到電動工具，從便攜式真空吸塵器到干手器，或者從咖啡機到工業應用，它們的模擬 IC 旨在適應廣泛的用例。例如，STSPIN32F0 可接受低至 8 V 或高至 45 V 的工作電壓。另一方面，STSPIN32F0A 的工作電壓為 6.7 V，這 使其適用于電池供電的應用，相當于兩個LiPo（鋰聚合物）電池。此外，使用 DC/DC 降壓轉換器時，兩者均可輸出 3.3 V，使用 LDO 線性穩壓器時可輸出 12 V。

除了不同的工作電壓外，STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 的運算放大器（op-amps）也有所不同。前者使用四個軌到軌運算放大器和專用解碼邏輯來支持使用模擬霍爾效應傳感器的電機。另一方面，知道自己的設計永遠不需要模擬霍爾效應傳感器的工程師可以傾向于 STSPIN32F0A。它的三個軌到軌運算放大器將提供檢測分流電阻器電流所需的所有信號調理。

內置許多安全功能

STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 還具有各種功能，旨在保護系統免受故障影響，無論應用如何。例如，DC/DC 和 LDO 穩壓器旁邊的熱傳感器在過熱時會觸發關機。同樣，模擬 IC 集成了一個防止過流的比較器，并且可以使用 MCU 設置電流閾值以使其適應特定的用例。最后，所有電源都有欠壓鎖定 （UVLO） 保護。這在電池供電的設備中尤為重要，因為未能快速適應源的低電平可能會損壞某些組件。

此外，STSPIN32F0A 還引入了可通過串行接口訪問的片上引導加載程序。它的存在意味著工程師可以在現場下載或上傳他們的固件，以添加功能或即時糾正錯誤，使任何補丁或升級部署變得輕而易舉。此外，如果團隊最終設計連接設備，他們可以實施無線更新。因此，如果存在安全漏洞，維護人員可以更快地響應漏洞。

ST 生態系統

為了幫助開發人員快速啟動他們的原型，ST 推出了STEVAL -SPIN3201，這是一款包含 STSPIN32F0 的評估板，以及包含 STSPIN32F0A的STEVAL- SPIN3202。兩者都使用STD140N6F7 MOSFET。與競爭對手相比，這是一個巨大的優勢，因為工程師不必先提出電路板，然后開始為其開發，工程師可以立即處理他們的應用程序，并使用更少的迭代更快地調整他們的最終設計，從而減少時間市場。此外，ST-LINK-V2 確保所有調試操作和固件上傳到電路板只需要使用提供的 USB 連接器將其鏈接到 PC。

ST 還以STSW-STM32100 SDK的形式提供其磁場定向控制算法的開源版本，遠遠超越其競爭對手。因此，STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 不僅可以輕松實現矢量控制，而且由于開發人員可以訪問實現本身，因此事情變得更加簡單。STSPIN32F0 還有一個開源固件示例，即STSW-SPIN3201，帶有預編譯的二進制文件，以確保團隊無需輸入任何代碼即可開始測試電路板。該軟件包括一個圖形用戶界面，因此工程師只需鍵入其設備的參數并自動生成頭文件。

審核編輯：郭婷