STM32F4シリーズとは?仕様・機能・評価ボード・開発環境・対応OSを紹介

STM32ファミリは、STマイクロエレクトロニクス(以下ST社)のARM Cortex-Mを搭載した汎用マイクロコントローラです。
その中でもCortex-M4を搭載し、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)とFPU(浮動小数点ユニット)命令による高度な機能を備えた高性能マイコン「STM32F4」シリーズを紹介します。

STM32F4の製品ライン

製品ライン 概要
STM32F401 メモリ・サイズ / 価格 / 動作時消費電力 / 性能においてバランスのとれたSTM32F4アクセス・ライン
STM32F405/415 STM32F4シリーズの基本ライン
STM32F407/417 STM32F405/415にEthernet MAC & カメラ・インタフェースを追加したSTM32F4基本ライン
STM32F410 STM32F4シリーズの中で最小の消費電流とパッケージを提供するSTM32F4アクセス・ライン
STM32F411 STM32F401をベースに動作時消費電力と性能のバランスを強化したSTM32F4アクセス・ライン
STM32F412 STM32F411に外部メモリ・インタフェース & Quad SPIを追加し内蔵メモリ・サイズを増やしたSTM32F4アクセス・ライン
STM32F413/423 STM32F412より内蔵メモリ・サイズを増やしDAC出力を追加したSTM32F4アクセス・ライン
STM32F427/437 Chrom‑ART Accelerator™(2Dグラフィック処理機能付DMA)を搭載したSTM32F4高性能ライン
STM32F429/439 STM32F427/437にTFT-LCDコントローラを追加したSTM32F4高性能ライン
STM32F446 最大動作周波数180MHzによる高性能とメモリ・サイズ / 機能 / 価格のベストバランスを提供するライン
STM32F469/479 STM32F4シリーズで最大サイズのSRAMを備え全ての周辺機能を搭載した高集積製品ライン

出典:STM32F4シリーズ

STM32F4の仕様

出典:STM32F4シリーズ

STM32F4とは

STM32ファミリの製品ラインアップ

STM32ファミリのマイコンは、主に下記の5つに分類されています。

  • 幅広いアプリケーションの開発を容易にする「マイクロプロセッサ」例:STM32MP1
  • 最大1082 CoreMarkの高性能を実現した「ハイパフォーマンスマイコン」
  • 汎用マイコンである「メインストリームマイコン」
  • 消費電力を抑えた「超低消費電力マイコン」
  • マイコンと無線トランシーバを集積したSoC「ワイヤレスマイコン」例:STM32WB、STM32WL
SoC(読み方:エスオーシー、ソック)とは

SoCとは、プロセッサの種類の一つ。SoCとは、システムに必要なあらゆる機能を1つのチップ上に搭載したもの。SoCは、「システムを一つのチップ上に載せる」を意味する「System on a Chip」の略。システム全体をチップ上に搭載することで、小型化が可能になるというメリットがある。また、システムの内部接続により消費電力も抑えられる。

半導体のSoC(システムオンチップ)、システムLSIとは?定義・意味・特徴をわかりやすく解説

STM32F4シリーズは、高性能な「ハイパフォーマンスマイコン」に属します。

STM32F4とは

STM32F4シリーズは、ARM® Cortex®-M4をベースとし、ST独自の不揮発性メモリ・テクノロジおよびFlashアクセラレータであるARTアクセラレータTMにより、最大動作周波数180MHzでのFlashメモリからの命令実行で、Cortex-M4マイコン最高クラスのベンチマーク・スコア最大225DMIPS/608CoreMarkを実現します。また、マルチレイヤのバスマトリックスにより、処理性能だけでなく、データのスループットも大幅に向上します。
STM32F4シリーズは11個の互換製品ラインで構成され、マイコンのリアルタイム制御機能およびDSP、浮動小数点演算器(FPU)による信号処理性能を兼ね備えています。

出典:STM32F4シリーズ

ハイパフォーマンスマイコンは、高性能で充実した機能と豊富なコネクティビティを持つマイコンです。その中でも、STM32F4シリーズは、DSPやFPUなどの高い性能に特化したものです。

DSPの詳細については、下記の記事をご覧ください。

DSP(デジタルシグナルプロセッサ・Digital Signal Processor)とは?定義・機能・特徴をわかりやすく解説

STM32F4シリーズの入手方法

STM32F4シリーズのマイコンは、ST社の販売代理店や下記のオンラインショップなどで購入できます。

STM32F4の開発環境

STM32F4に対応した代表的な開発環境は、以下の通りです。

  • IAR Embedded Workbench for ARM
  • Arm Keil MDK
  • STM32CubeIDE
  • SW4STM32
  • Embedded Studio

STM32F4評価ボード

メーカー純正評価ボードのEVAL・DISCOVERY・Nucleo

STM32F4評価ボードには、下記の3種類があります。

  • EVAL(エバル)ボード
  • Discovery(ディスカバリー)ボード
  • Nucleo(ニュークリオ)ボード

これらは、ST社から提供される純正の評価ボードであり、USBケーブルやPCを用意するだけで、簡単・安価に開発をスタートできます。

DISCOVERY・Nucleoの特徴

EVAL、DISCOVERY、Nucleoには、それぞれ次の特徴があります。

EVALの特徴
  • LCDやUSBコネクタなどの機能が豊富なため、ボード上で実際にアプリケーションを開発することが可能
  • STM32F4のほぼ全ての機能が評価可能
DISCOVERYの特徴
  • EVALボードに比べて安価
  • 実装されているデモサンプルが豊富
  • STM32F4単体評価に最適
Nucleoの特徴
  • DISCOVERYボードに比べて安価
  • Arduino互換のPinヘッダーを搭載
  • メーカーズなどのプロトタイプ向け

以上のように、デバイスのフル機能を評価したい場合はEVAL、STM32F4の単体評価をしたい場合はDiscovery、Arduino互換ボードを使ったプロトタイプ開発をしたい場合はNucleoを選択します。

STM32F4に対応したEVALボード

STM32F4シリーズが評価できるEVALボードは6種類用意されています。

搭載マイコン データシート
STM3240G-EVAL STM32F407IG STM3240G-EVALのデータシート
STM3241G-EVAL STM32F417IG STM3241G-EVALのデータシート
STM32429I-EVAL STM32F429NI STM32429I-EVALのデータシート
STM32439I-EVAL STM32F439NI STM32439I-EVALのデータシート
STM32446E-EVAL STM32F446ZE STM32446E-EVALのデータシート
STM32469I-EVAL STM32F469NI STM32469I-EVALのデータシート

STM32F4に対応したDISCOVERYボード

STM32F4シリーズが評価できるDISCOVERYボードは4種類用意されています。

搭載マイコン データシート
32F411EDISCOVERY STM32F411VET6 32F411EDISCOVERYのデータシート
32F429IDISCOVERY STM32F429ZIT6 32F429IDISCOVERYのデータシート
32F469IDISCOVERY STM32F469NIH6 32F469IDISCOVERYのデータシート
STM32F4DISCOVERY STM32F407VGT6 STM32F4DISCOVERYのデータシート

STM32F4に対応したNucleoボード

STM32F4シリーズが評価できるNucleoボードは9種類用意されています。

搭載マイコン データシート
NUCLEO-F401RE STM32F401RE Nucleoのデータシート(共通)
NUCLEO-F410RB STM32F410RB Nucleoのデータシート(共通)
NUCLEO-F411RE STM32F411RE Nucleoのデータシート(共通)
NUCLEO-F412ZG STM32F412ZG Nucleoのデータシート(共通)
NUCLEO-F413ZH STM32F413ZH Nucleoのデータシート(共通)
NUCLEO-F429ZI STM32F429ZI Nucleoのデータシート(共通)
NUCLEO-F439ZI STM32F439ZI Nucleoのデータシート(共通)
NUCLEO-F446RE STM32F446RE Nucleoのデータシート(共通)
NUCLEO-F446ZE STM32F446ZE Nucleoのデータシート(共通)

STM32F4の対応OS

STM32F4に対応しているOSは以下のとおりです。

  • ThreadX
  • embOS
  • embOS-MPU
  • embOS-safe
  • μT-Kernel
  • MicroEJ
  • NORTi Oceans
  • NORTi Professional II
  • UCT μT-Kernel 2.0
  • TOPPERS-Pro/ASP
  • TOPPERS-Pro/HRP2
  • FreeRTOS
  • μC3(マイクロ・シー・キューブ)/Compact(弊社製品)
  • μC3(マイクロ・シー・キューブ)/Standard(同上)

弊社製品「μC3(マイクロ・シー・キューブ)」のご紹介

マイコン向け超軽量カーネルを採用したRTOS「μC3(マイクロ・シー・キューブ)/Compact」

μC3(マイクロ・シー・キューブ)/Compactは、マイコン内蔵の小さなメモリだけで動作するように最適化された、コンパクトなμITRON4.0仕様のRTOSです。

μC3/Compactは、ソースコードに直接コンフィグレーションを行うのではなく、付属のコンフィグレータによりGUIベースでRTOS、TCP/IP、デバイスのコンフィグレーションからベースコードの自動生成まで行います。

μC3/Compactの4つの特長

小さいフットプリント
マイコンの小さなROM/RAMのみで動作するように最適化された最小2.4Kbyteのコンパクトなカーネル。メモリ容量が小さい安価なデバイスを使用する事ができます。
μC3/Configurator付属
選択・設定するだけでベースコードが生成できるコンフィギュレーションツール。開発時間の大幅な短縮や、コーディングミスの減少が可能。RTOSの初心者でも簡単に開発をスタートすることができます。
豊富なCPUサポート
業界随一のCPUサポート実績があり、技術サポートも充実しています。CPUの選択肢を広げ、機会費用を抑える事ができます。業界随一のCPUサポート実績があり、技術サポートも充実しています。ご使用予定のデバイスで直ぐに開発着手が可能で、ご質問に対して24時間以内の1次回答を徹底しています。
省電力対応
デフォルトで省電力機能がついているため、システム全体の省電力に貢献します。

詳しい資料をご希望の方は、下記より製品ガイドをダウンロードしてください。

資料ダウンロード(無料)

高性能リアルタイム処理向けRTOS「μC3(マイクロ・シー・キューブ)/Standard」

μC3(マイクロ・シー・キューブ)/Stndardは、μITRON4.0のスタンダードプロファイルをベースに、32/64ビットプロセッサが搭載された組込みシステム向けのRTOSです。

μC3/Standardは、高性能プロセッサがより高度なリアルタイム制御に耐えられるよう、割込み禁止時間を極力なくし、割込み応答性を最重要課題として設計したRTOSです。

ARM Cortex-Aシリーズ、ARM Cortex-Rシリーズだけでなく、高性能な ARM Cortex-MやRenesas RXシリーズにも対応しています。

μC3/Standardの4つの特長

32/64bitの高性能プロセッサに最適化
割り込み応答性を高め、32/64bitの高性能プロセッサ向けに最適化されたμITRON4.0仕様のカーネル。
豊富なプロセッサ・サポート
業界随一のプロセッササポート実績があり、技術サポートも充実しています。CPUの選択肢を広げ、機会費用を抑える事ができます。業界随一のCPUサポート実績があり、技術サポートも充実しています。ご使用予定のデバイスで直ぐに開発着手が可能で、ご質問に対して24時間以内の1次回答を徹底しています。
マルチコア対応
組込み機器向けに最適なAMP型カーネル。マルチコアによって、リアルタイム性能を強化します。
豊富なデバイスドライバを用意
I2C, SPI, GPIO, SDなどのデバイスドライバをオプションで用意。(UART, Timer, INTCはμC3に、EthernetドライバはμNet3に付属しています。)

詳しい資料をご希望の方は、下記より製品ガイドをダウンロードしてください。

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μC3のライセンスの種類・詳細

ライセンスの種類

ライセンスの種類は3つあります。

  • 研究開発用プロジェクトライセンス
  • 開発量産用プロジェクトライセンス
  • プラットフォームライセンス

研究開発用プロジェクトライセンス

研究開発用プロジェクトライセンスは、研究開発のみ可能なライセンスです。ライセンス購入時の段階で、製品化まで見えていない場合や、フィジビリティスタディの場合にお勧めです。

研究開発用プロジェクトライセンスのライセンス費用は、このあとご紹介する開発量産用プロジェクトライセンスの60%の価格です。

有償の保守契約に加入中の場合、開発量産用プロジェクトライセンスのライセンス費用の40%オフの価格でアップグレードが可能です。

開発量産用プロジェクトライセンス

開発量産用プロジェクトライセンスは、研究開発から量産販売までが可能な標準的なライセンスとなります。開発量産用プロジェクトライセンスの対象製品の範囲には、1種類の製品型番だけでなく、その製品ファミリ(派生機種)が含まれます。

有償の保守契約に加入中の場合、プラットフォームライセンスのライセンス費用との差額でアップグレードが可能です。

プラットフォームライセンス

プラットフォームライセンスは、プロジェクトライセンスの対象範囲を広げたライセンスです。プラットフォームライセンスの対象製品は、1種類の製品ファミリだけでなく、複数の製品ファミリが範囲となります。サイトライセンスではございません。

※弊社のライセンスはプロジェクトライセンスの形式を採っております。ご購入時に該当プロジェクトの名称をご登録頂く必要があり、その際、「計測機器」などの抽象的な名称ではなく、具体的な名称を頂戴しております。

お客様のご要望をお聞きした上で適切な範囲を設定させて頂きますので、先ずは、担当営業にご相談下さい。

ポイント
  • 研究開発用プロジェクトライセンス:製品化まで見えていない場合や、フィジビリティスタディの場合にお勧めなライセンス
  • 開発量産用プロジェクトライセンス:研究開発から量産販売までが可能な標準的なライセンス
  • プラットフォームライセンス   :1種類の製品ファミリだけでなく、複数の製品ファミリを範囲とするライセンス

ライセンスの詳細

  • ライセンス費用の金額・計算方法:ライセンス購入時の固定の一括払いのみでご使用いただけます
  • 開発人数制限 :無(ただし同プロジェクト内)
  • 提供形態 :ソースコード
  • 使用範囲 :定義されたプロジェクト内
  • 使用CPU :型番固定ではなくCPUシリーズ(例:STM32F4シリーズ)
  • μC3/ConfiguratorはCPUシリーズ毎に用意されています

ライセンスの価格などの詳細については、下記より製品ガイドをダウンロードしてご覧ください。

資料ダウンロード(無料)

保守について

製品定価には契約日の翌月1日から6ヶ月分の無償保守が含まれています。その後、有償で保守を継続することが可能です。

また、年間保守費用は製品定価の40%になります。

無償保守期間終了後、継続して有償保守サービスにご加入いただいた場合は、製品定価の20%になります。(ただし、初年度分の保守とライセンスをセットで購入された場合は、初年度分に限り製品定価の15%になります。)

*研究開発用プロジェクトライセンスの保守費用は開発量産用プロジェクトライセンスの定価の20%になります。

保守サービスには以下が含まれています。

  • メールによる技術サポート(1営業日以内に1次回答)
  • 製品の無償バージョンアップ

STM32F4とμC3/Compactの導入事例

  • 無線機メーカー製 海洋無線機器、海外業務用無線機
  • 総合電機メーカー製 ホームエネルギーマネジメントシステム
  • 総合電機メーカー製 X線高電圧発生装置

など

STM32F4とμC3/Standardの導入事例

  • 計量・包装機器メーカー製 包装機
  • 計量・包装機器メーカー製 ウェイトチェッカー

など