Freescale bekommt Konkurrenz STMicroelectronics und Texas Instruments präsentieren Cortex-M4-Mikrocontroller

Cortex-M3-basierende Controller gibt es mittlerweile von fast jedem großen Controller-Hersteller, bei Cortex-M4 war bis vor kurzem nur Freescale Semiconductor aktiv. Doch das hat sich geändert, denn mit STMicroelectronics und Texas Instruments haben jetzt zwei große Halbleiterhersteller fast zeitgleich eigene Cortex-M4-basierenden Familien vorgestellt.

STMicroelectronics hat seine Cortex-M4-basierende Mikrocontroller-Familie auf den Namen »STM32 F4« getauft. Sie umfasst vier Untergruppen, wobei Renaud Bouzereau, Marketing Product Line Manager für 32-Bit-Mikrocontroller bei STMicroelectronics, betont, dass alle Controller bereits in Serie gefertigt werden. Selbst Distributoren hätten die Produkte bereits in ihren Lagern vorrätig. ST adressiert mit den neuen Controller Anwendungen beispielsweise Motorregler, Medizintechnik und Sicherheits-Equipment. Sie sind zur STM32-F2-Serie pin- und software-kompatibel.

Auffällig an den neuen ST-Controllern ist die hohe Taktfrequenz. Mit 168 MHz liegt das Unternehmen in jedem Fall über seinen Konkurrenten - die erste Familie von Cortex-M4-Controllern von Texas Instruments arbeitet mit 80 MHz, Freescale gibt die Taktfrequenz bei den High-End-Kinetis-Serien K60 und K70 mit max. 150 MHz an. Deshalb betont Bouzereau, dass die ST-Familie die derzeit leistungsstärkste Cortex-M4-Familie am Markt sei. Er erklärt aber auch, dass die Spitzenposition bei der Performance nicht nur auf der höchsten Taktfrequenz beruhen würde. Denn wenn der Zugriff auf den Flash-Speicher nicht mit dem Core mithalten kann, nutzt auch die hohe Taktfrequenz nichts.

Deshalb hat STMicroelectronics seine Controller mit dem bereits 2010 eingeführten ART Accelerator ausgestattet, wodurch die Controller ein Programm bis zu 168 MHz aus dem Flash ausführen können, ohne lästige Wait states. Bouzereau: »STMicroelectronics erzielt dank dem AR Accelerator und der höchsten Taktgeschwindigkeit die besten Benchmark-Werte bei Coremark und Dhrystone.« Konkret liegen die ST-Controller laut Coremark-Angaben bei 2,16 CoreMark/MHz, also der CoreMark selbst dann bei rund 363. Mit Blick auf konkurrierende Lösungen von Freescale erklärt Bouzereau, dass deren schnellste Cortex-M4-MCUs zwar auch schon mit 150 MHz aufwarten können, aber ihnen würde die Beschleunigung des Flash-Zugriffs fehlen, so dass diese Controller in der Summe nur auf einen CoreMark-Wert von rund 300 kämen.

ST setzt für die Kommunikation auf dem Chip auf eine siebenstufige AHB-Bus-Matrix (32 Bit) in Kombination mit diversen DMA-Controllern, wodurch es möglich ist, mehrere Operationen und Datentransfers gleichzeitig auszuführen.
Im Gegensatz zu manchen Cortex-M4-Controllern von Freescale hat ST alle neuen Con-troller mit einer Floating-Point-Unit (FPU mit einfacher Genauigkeit) ausgestattet und laut Bouzereau gibt es keine Pläne, in Zukunft Cortex-M4-MCUs ohne FPU auf den Markt zu bringen. Sein Argument: Die Die-Fläche, die dafür aufgewendet wird, ist so gering, dass es preislich keinen Unterschied macht, ob die FPU integriert ist oder nicht.