معرفی میکروکنترلر STM8: ویژگی‌ها، کاربردها و مزایا

میکروکنترلرهای STM8 محصول شرکت STMicroelectronics (STM)، از نوع 8 بیتی و عمومی هستند. ST عمدتاً به‌خاطر خانواده‌ی 32 بیتی ARM Cortex یعنی STM32 شناخته می‌شود و اغلب وقتی درباره‌ی محصولات ST صحبت می‌شود، اشاره به STM32هاست؛ اما میکروکنترلرهای STM8 نیز بسیار قدرتمند و از نظر تعداد ویژگی‌های سخت‌افزاری غنی هستند. به جز هسته‌ی ARM و معماری 32 بیتی و برخی تفاوت‌های جزئی، در عمل بسیاری از ماژول‌ها و پرِیفرال‌ها بین STM8 و STM32 شباهت دارند.

از نظر من، در بسیاری زمینه‌ها STM8ها با میکروکنترلرهای محبوب 8 بیتی مانند PIC و AVR قابل رقابت‌اند و گاهی حتی بهتر هم عمل می‌کنند. اما برخلاف PIC و AVR، بیشتر مدل‌های STM8 را معمولاً در بسته‌بندی‌ های SMD (مونتاژ سطحی) دیده‌ام. تعداد اندکی از آنها به صورت PDIP / سوراخ‌دار (through-hole) عرضه می‌شوند. به نظرم همین عامل یکی از دلایل کم‌طرفداری آنها بین صنایع کوچک و سازندگان خانگی است؛ چون علاقه‌مندان دوست دارند ابتدا روی بردبرد (breadboard) سریعاً پروتوتایپ بسازند و سپس برای تولید اقدام کنند.

برای رفع این مشکل، ST چند برد ارزان‌قیمت STM8 Discovery (Disco) ارائه کرده است تا شروع کار ساده‌تر شود. علاوه بر این، تعداد زیادی برد بریک‌اوت ارزان از تولیدکنندگان چینی نیز در بازار وجود دارد.

STM8 چیست؟

میکروکنترلر STM8 یک خانواده از میکروکنترلرهای 8 بیتی شرکت STMicroelectronics است که به دلیل ترکیب منحصربه‌فردی از قیمت پایین، قابلیت اطمینان بالا و امکانات سخت‌افزاری غنی، به یکی از گزینه‌های جذاب در میان میکروکنترلرهای عمومی تبدیل شده است. این تراشه‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که بتوانند در پروژه‌های مختلف از نمونه‌های صنعتی تا محصولات مصرفی و آموزشی مورد استفاده قرار گیرند.

میکروکنترلرهای STM8 با وجود اینکه ساده‌تر از خانواده‌های 32 بیتی مانند STM32 هستند، بسیاری از ویژگی‌های مشابه را ارائه می‌دهند. برای مثال، ماژول‌های جانبی (peripherals) متنوعی مانند تایمرها، ADC، UART، SPI و I2C در این خانواده تعبیه شده‌اند که به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد بدون نیاز به قطعات اضافه، طراحی‌های پیچیده‌تری پیاده‌سازی کنند. یکی از مهم‌ترین مزایای STM8 پشتیبانی از ولتاژهای 3.3 ولت و 5 ولت است که آن را برای طیف وسیعی از مدارها سازگار می‌کند. علاوه بر این، وجود سیستم‌های داخلی مانند brown-out detection و fail-safe clock system تضمین می‌کند که دستگاه در شرایط نامطلوب مانند نویز الکترومغناطیسی یا خرابی منبع کلاک خارجی، عملکرد پایدار خود را حفظ کند.

خانواده STM8 به سه بخش اصلی تقسیم می‌شود: STM8S برای کاربردهای عمومی و کم‌هزینه، STM8A برای صنعت خودرو با پشتیبانی از پروتکل‌های ارتباطی CAN و LIN، و STM8L برای پروژه‌هایی که نیاز به مصرف توان بسیار پایین دارند. وجود نسخه‌های خاصی مانند STM8T برای کاربردهای تاچ خازنی نیز دامنه‌ی این خانواده را گسترده‌تر کرده است. به دلیل همین تنوع و قیمت اقتصادی، STM8 در مقایسه با رقبای سنتی مانند AVR و PIC یک انتخاب هوشمندانه به شمار می‌رود. همچنین، بردهای آموزشی ارزان‌قیمت مانند STM8 Discovery یادگیری و شروع کار با این میکروکنترلرها را بسیار ساده کرده‌اند. بنابراین اگر به دنبال میکروکنترلری پایدار، ارزان و پرامکانات هستید، خانواده STM8 می‌تواند بهترین گزینه برای شما باشد.

تجربه نویسنده و ابزارهای توسعه

من قبلاً با AVR، PIC، 8051، STM32، MSP430، TivaC و غیره کار کرده‌ام. در ابتدا تصور می‌کردم یادگیری STM8 اتلاف وقت است: منحنی یادگیری سخت، ابزارها و روش‌های متفاوت. اما کم‌کم متوجه شدم که STM8ها بسیار کاربردی‌اند و پیچیدگی‌شان چندان زیاد نیست. عامل اصلی که من را به سمت STM8 کشاند، قیمت پایین آنها بود زیرا بسیار اقتصادی‌اند.

پس از جستجو متوجه شدم چند کامپایلر C برای STM8 وجود دارد؛ برای من داشتن کامپایلر رایگان مهم بود تا از نرم‌افزارهای کرک‌شده استفاده نکنم. در نتیجه، ابزارهایی مثل ST Visual Develop و Cosmic COSC compiler را پیدا کردم که در آن زمان رایگان بودند (Cosmic قبلاً تجاری بود اما بعدها رایگان شد). یکی از آسان‌ترین کارها هم خرید برد STM8S Value Line Discovery و دانلود ابزارهای لازم از سایت‌ها بود.

خانواده‌ی STM8

امروزه بیش از صد میکروکنترلر STM8 موجود است. می‌توان خانواده‌ی STM8 را به سه گروه کلی تقسیم کرد:

• STM8S — میکروکنترلرهای عمومی، قابل‌اطمینان و همه‌منظوره (گروه اصلی و رایج؛ موضوع این مقاله).
• STM8A — نسخه‌های ویژه‌ی خودرو با اینترفیس‌هایی مانند CAN و LIN؛ مقاوم در برابر دماهای بالا و شرایط سخت صنعتی (قابلیت تحمل دماهای بالاتر از 100°C در برخی مدل‌ها).
• STM8L — نسخه‌های کم‌مصرف مناسب کاربردهای باتری-محور؛ مصرف بسیار کم در حالت idle/sleep. (همچنین نسخه‌های کم‌مصرف مخصوص خودرو با نام STM8AL وجود دارند.)
• علاوه بر این، یک شاخه برای کاربردهای تاچ خازنی با نام STM8T وجود دارد.

ویژگی‌ها و مزایا

قابلیت‌ها و مزایای STM8 بسیار متنوع‌اند و فقط با بررسی عمیق‌تر آشکار می‌شوند. چند نکته‌ی مهم:

• تغذیه با ولتاژهای 3.3V یا 5V و مدارهای brownout detection داخلی. نسخه‌های کم‌مصرف می‌توانند در ولتاژهای پایین‌تر نیز کار کنند.
• بردهای Discovery رسمی ST دارای جامپرهای انتخاب ولتاژ برای تنظیم سطح تغذیه‌اند.
• مقاومت بالا در برابر اختلالات EMI و احتمال بسیار کم از دست‌رفتن برنامه (program corruption).
• سیستم حفظ پایداری کلاک (fail-safe clock) که تضمین می‌کند در صورت خرابی منبع کلاک خارجی، سیستم متوقف یا قفل نشود.
• مجموعه‌ی گسترده‌ای از ماژول‌های داخلی که در بسیاری موارد بیش از سایر میکروکنترلرهای ۸-بیتی رقباست.
• قیمت پایین نسبت به امکانات ارائه‌شده، از نظر اقتصادی گزینه‌ی بسیار مناسبی برای تولید و پروژه‌های صنعتی یا مصرفی است.
• طراحی شده برای محیط‌های صنعتی و شرایط سخت با ترکیب‌های متنوع از امکانات سخت‌افزاری.

سوالات متداول درباره میکروکنترلرهای STM8

در ادامه ۵ پرسش پر تکرار کاربران و علاقه‌مندان به میکروکنترلر STM8 را همراه با پاسخ‌هایی کاربردی و سئو شده می‌خوانید. این بخش برای کسانی طراحی شده که به دنبال شروع کار با این خانواده یا مقایسه آن با سایر میکروکنترلرها هستند.

1. میکروکنترلر STM8 چیست و چه کاربردی دارد؟

STM8 یک میکروکنترلر 8 بیتی از شرکت STMicroelectronics است که به دلیل قیمت مناسب، امکانات سخت‌افزاری گسترده و پایداری بالا، در پروژه‌های صنعتی، آموزشی و تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

2. تفاوت اصلی STM8 با STM32 چیست؟

STM32 مبتنی بر معماری 32 بیتی ARM Cortex است و برای پروژه‌های پرقدرت و پیچیده استفاده می‌شود. در مقابل، STM8 ساده‌تر، ارزان‌تر و مناسب پروژه‌های سبک‌تر یا کاربردهایی است که مصرف انرژی پایین و هزینه کمتر اهمیت دارد.

3. آیا STM8 برای شروع یادگیری میکروکنترلر مناسب است؟

بله. با وجود منابع محدود نسبت به AVR یا Arduino، STM8 برای یادگیری اصول برنامه‌نویسی میکروکنترلرها گزینه‌ای عالی است، به‌ویژه به خاطر بردهای ارزان STM8 Discovery که محیط آموزشی مناسبی فراهم می‌کنند.

4. از چه ابزارها و کامپایلرهایی برای STM8 می‌توان استفاده کرد؟

ابزارهای رایگان مانند ST Visual Develop (STVD) و کامپایلر Cosmic از محبوب‌ترین گزینه‌ها هستند. این ابزارها توسط خود ST پشتیبانی می‌شوند و به راحتی قابل دانلود و نصب هستند.

5. خانواده STM8 شامل چه زیرگروه‌هایی است؟

این خانواده سه شاخه‌ی اصلی دارد:

• STM8S: همه‌منظوره و عمومی
• STM8A: ویژه صنعت خودرو با پروتکل‌های CAN/LIN
• STM8L: کم‌مصرف برای پروژه‌های باتری‌محور

این سوالات متداول به شما کمک می‌کند تا دید کلی نسبت به میکروکنترلرهای STM8 داشته باشید و تصمیم بگیرید که آیا این خانواده برای پروژه‌ی شما مناسب است یا خیر.