Från och med den första STM32F103 2007 har den tolvåriga utvecklingen gjort STM32-familjen till den mest framgångsrika MCU-serien under det nya seklet. Med introduktionen av flerkärniga och utökade kringutrustning har STM32: s självuppgradering inte slutat. Nu är införandet av heterogena kärnor på väg att bli en annan viktig nod i STM32-utvecklingen och den nya MPU kommer att bryta ut på grundval av MCU.
Introduktion av heterogen kärna
Den senaste medlemmen i STM32-familjen är mikroprocessorfamiljen STM32MP1 som kombinerar kärnorna Cortex-A och Cortex-M.
Cortex-M är en dedikerad MCU-kärna i ARM-processorer, Cortex-A är en applikationsprocessorkärna, och nu är Apple A-serien, Qualcomm Snapdragon, Huawei Kirin-processor i mobiltelefoner baserad på Cortex-A-arkitektur. Introduktion av Cortex-A i MCU, det vill säga introduktion av heterogen beräkning i MCU.
”MPU är faktiskt väldigt komplicerat. Efter en lång period av tänkande och verifiering kommer det att ta hela fem år att mogna och marknadsföra. ”Sylvain RAYNAUD, STM32 Mikroprocessor Produktmarknadsföringschef, STMicroelectronics Microcontroller Division Detta indikeras.
STM32MP1-familjen av mikroprocessorer integrerar två 650 MHz Arm Cortex-A7 applikationsprocessorkärnor och en högpresterande Arm Cortex-M4 mikrokontroller-kärna som körs på 209MHz. Samtidigt är STM32MP1 inbäddat i GPU för att stödja mänskliga-maskinens skärmgränssnitt.
Avdelningen med tre kärnor är tydlig, A7-kärnan kör Linux, GPU ansvarar för visningsfunktioner och M4-kärnan utför traditionella kontrollfunktioner. De tre kärnorna kommunicerar genom en unik IPCC-mekanism och är utrustade med krypteringsåtgärder. "De kommunicerar i en brevlåda och sedan lagras kommunikationsdata i SRAM." Sylvain RAYNAUD förklarade.
För att förhindra prestandaflaskhalsar och problem med bandbredd i MPU-systemet stöder STM32MP1 prisvärt DDR SDRAM-minne, inklusive DDR3, DDR3L, LPDDR2, 533MHz 32/16-bitars LPDDR3. Dessutom stöder STM32MP1 olika flashminnesprodukter: eMMC, SD-kort, SLC NAND, SPI NAND och Quad-SPI NOR-blixt.
Arkitektoniskt sett är STM32MP1 både flexibel och energieffektiv. I fullhastighetsdrift är dual-core Cortex-A7 + 3D GPU helt öppen, med en processorhastighet på 2470DMIPS och en Cortex-M4-del med en bearbetningshastighet på 260DMIPS. I lågeffektläge går Cortex-A7 i standby-läge, och endast Cortex-M4 kör och förbrukar 1/4 av det normala läget. Om du vill gå in i fullt standby-läge är strömförbrukningen bara 1/2500 från föregående läge.
Från standby-läge till full hastighet fungerar STM32MP1 mycket bra. Det tar bara 1 sekund att återgå till Linux-gränssnittet och 3-tal kan återgå till 3D-grafikprogramgränssnittet.
Det är också viktigt att de rika kringutrustning utrustade med STM32MP1 kan tilldelas A7 eller M4 online. Dessa kringutrustning inkluderar USB 2.0, Gigabit Ethernet GMAC, CAN FD och flera standard I2C-, UART- och SPI-gränssnitt, samt en rad analoga kringutrustning.
På grund av den ökade komplexiteten designade ST också en dedicerad strömhanterings-IC (PMIC) STPMIC1 för STM32MP1. Den integrerar fyra DC / DC-buck-omvandlare, sex LDO-regulatorer, en DC / DC boost-omvandlare, och USB VBUS och universalströmbrytare för att ge STM32MP1 och andra komponenter på kortet. Erforderlig spänningsskena.
Vi introducerar en ny kärna och utvidgar applikationsutrymmet för STM32. Sylvain RAYNAUD avslutar: "För kunder som tidigare har använt mikroprocessor + MCU-applikationer kan STM32MP1 göra detta med ett enda chip; medan kunder tidigare har använt MPU kan STM32MP1 användas för MCU-applikationer."
Arbetar med Linux, med stöd av mogen ekologi
Införandet av Cortex-A7-kärnan har också introducerat Linux för utvecklare. För att påskynda projektutvecklingen släppte ST en mainstream-open source Linux-distribution OpenSTLinux Distribution. OpenSTLinux har godkänts av Linux-gemenskapen som Linux Foundation, Yoctoproject® och Linaro. Den här utgåvan innehåller alla grundläggande komponenter som krävs för att köra programvaran på applikationsprocessorns kärna.
"När vi stöder hela Linux-utvecklingskällan är vi helt kompatibla med open source-programvarestandarder, inklusive Linux Foundation och Yocto Project." Sylvain RAYNAUD sa: "Eftersom Linux har mycket öppen källkod har kunderna ett dåligt val. För detta ändamål bygger ST Yocto ett projekt som gör det möjligt för kunder att använda utvecklingspaketet på ett stabilt och enkelt sätt."
Samtidigt levereras STM32MP1 också förinstallerat med säkerhetsoperativsystemet OP-TEE. "Om kunder måste betala för sina egna säkerhetsapplikationer har ST redan löst problemet för kunder att använda det gratis krypterade operativsystemet." Sylvain RAYNAUD förklarade orsaken.
På Cortex-A7-sidan kan OpenSTLinux användas. På Cortex-M4-sidan kan det föregående STM32Cube-verktyget användas. Enligt Sylvain RAYNAUD finns det många referenskoder och drivrutiner i STM32Cube som stöder kunder, inklusive många API: er för perifer åtkomst och olika mellanprogram. Alla dessa är programvaruutvecklingssatser med ST-kvalitetssäkring, med mycket vänliga affärsvillkor, vilket gör det enkelt för kunderna att använda.
När det gäller verktygsutvecklingsverktyg erbjuder ST tre utvecklingsskivor: en fullständig kartong, en upptäcktsbräda (endast grundläggande kringutrustning) och en tredjeparts prototyp / produktionskort. Dessa tre brädor finns i STM32 Tmall flaggskeppsbutik.
För att stödja användarutveckling har ST också distribuerat en super tredjepartsplattform på global skala, främst stöd för GUI, kryptering och utbildning. Dessutom har ST etablerat en dedikerad wikisida för att stödja STM32MP1-kunder för Linux-relaterad utveckling.
Även om födelsetiden för STM32MP1 inte är lång har den bildat en komplett produktserie. För närvarande har STM32MP1 tre produktlinjer: 157, 153, 151. Bland dem är 151 utrustad med Cortex-A7 + Cortex M4; 153 lägger till CAN FD och dual-core Cortex A7; 157 är den högsta prestanda i den aktuella serien, med dual-core Arm Cortex-A7 + Cortex-M4 + 3D GPU, Support för DSI och CAN FD.
Antagandet av en heterogen arkitektur är ett initiativ från STM32 för att möta den ökade efterfrågan på människa-datorinteraktion. För framtida produktplanering, sade Sylvain RAYNAUD: "Seriens framtid kommer att utvecklas i två riktningar: hög prestanda, säkerhet, funktionalitet och kostnadseffektivisering. Potentiella applikationer som industri, konsumentelektronik, sjukvård och intelligens Hem, STM32MP1 kan vara perfekt stöds."