Fra den første STM32F103 i 2007, har den tolv år lange utviklingen gjort STM32-familien til den mest suksessrike MCU-serien i det nye århundre. Med introduksjonen av multi-core og utvidede periferiutstyr har STM32's selvoppgradering ikke stoppet. Nå er introduksjonen av heterogene kjerner i ferd med å bli en annen viktig knutepunkt i historien til STM32-utvikling, og den nye MPU vil bryte ut på grunnlag av MCU.
Vi introduserer heterogen kjerne
Det nyeste medlemmet av STM32-familien er mikroprosessorfamilien STM32MP1 som kombinerer Cortex-A og Cortex-M kjerner.
Cortex-M er en dedikert MCU-kjerne i ARM-prosessorer, Cortex-A er en applikasjonsprosessorkjerne, og nå er Apple A-serien, Qualcomm Snapdragon, Huawei Kirin-prosessor i mobiltelefoner basert på Cortex-A-arkitektur. Vi introduserer Cortex-A i MCU, det vil si introduserer heterogen databehandling i MCU.
“MPU er faktisk veldig komplisert. Etter en lang periode med tenking og verifisering vil det ta hele fem år å modne og markedsføre. ”Sylvain RAYNAUD, STM32 Mikroprosessor Produktmarkedsføringssjef, STMicroelectronics Microcontroller Division Dette er indikert.
STM32MP1-familien av mikroprosessorer integrerer to 650MHz Arm Cortex-A7 applikasjonsprosessorkjerner og en høy ytelse Arm Cortex-M4 mikrokontrollerkjerne som kjører på 209MHz. Samtidig er STM32MP1 også innebygd i GPU for å støtte skjermgrensesnittet mellom mennesker og maskiner.
Divisjonen med tre kjerner er oversiktlig, A7-kjernen kjører Linux, GPU er ansvarlig for skjermfunksjoner, og M4-kjernen utfører tradisjonelle kontrollfunksjoner. De tre kjernene kommuniserer gjennom en unik IPCC-mekanisme og er utstyrt med krypteringstiltak. "De kommuniserer i en postkasse, og deretter lagres kommunikasjonsdataene i SRAM." Sylvain RAYNAUD forklarte.
For å forhindre ytelsesflaskehalser og problemer med båndbredde i MPU-systemet, støtter STM32MP1 rimelig DDR SDRAM-minne, inkludert DDR3, DDR3L, LPDDR2, 533MHz 32/16-bit LPDDR3. I tillegg støtter STM32MP1 en rekke flashminneprodukter: eMMC, SD-kort, SLC NAND, SPI NAND og Quad-SPI NOR-blits.
Arkitektonisk er STM32MP1 både fleksibel og energieffektiv. I fullhastighetsdrift er dual-core Cortex-A7 + 3D GPU helt åpen, med en prosessorhastighet på 2470DMIPS og en Cortex-M4-del med en behandlingshastighet på 260DMIPS. I laveffektmodus går Cortex-A7 over i ventemodus, og bare Cortex-M4 kjører, og bruker 1/4 av normal modus. Hvis du vil gå i full ventemodus, er strømforbruket bare 1/2500 av forrige modus.
Fra standby-modus til full hastighet fungerer STM32MP1 veldig bra. Det tar bare 1 sekund å gå tilbake til Linux-grensesnittet, og 3s kan gå tilbake til 3D-grafikkprogramgrensesnittet.
Det er også viktig at de rike periferiutstyrene utstyrt med STM32MP1 kan tilordnes A7 eller M4 online. Disse perifere enhetene inkluderer USB 2.0, Gigabit Ethernet GMAC, CAN FD og flere standard I2C, UART og SPI-grensesnitt, samt en rekke analoge periferiutstyr.
På grunn av den økte kompleksiteten designet ST også en dedikert strømstyrings IC (PMIC) STPMIC1 for STM32MP1. Den integrerer fire DC / DC Buck-omformere, seks LDO-regulatorer, en DC / DC boost-omformer, og USB VBUS og universelle strømbrytere for å gi STM32MP1 og andre komponenter på tavlen. Den nødvendige spenningsskinnen.
Vi introduserer en ny kjerne og utvider applikasjonsområdet til STM32. Sylvain RAYNAUD konkluderer: "For kunder som tidligere har brukt mikroprosessor + MCU-applikasjoner, kan STM32MP1 gjøre dette med en enkelt brikke; mens kunder tidligere har brukt MPU, kan STM32MP1 brukes til MCU-applikasjoner."
Jobber med Linux, støttet av moden økologi
Innføringen av Cortex-A7-kjernen har også introdusert Linux for utviklere. For å få fart på prosjektutviklingen, ga ST ut en mainstream open source Linux-distribusjon OpenSTLinux Distribution. OpenSTLinux er godkjent av Linux-samfunnet som Linux Foundation, Yoctoproject® og Linaro. Denne utgivelsen inneholder alle grunnleggende komponenter som kreves for å kjøre programvaren på applikasjonsprosessorens kjerne.
"Når vi støtter hele Linux-utviklingskilden, er vi fullt kompatible med open source programvarestandarder, inkludert Linux Foundation og Yocto Project." Sylvain RAYNAUD sa: "Fordi Linux har mye åpen kildekode, har kunder et dårlig valg. For dette formål bygger ST Yocto et prosjekt som lar kundene bruke utviklingssettet på en stabil og enkel måte."
Samtidig kommer STM32MP1 også forhåndsinstallert med sikkerhetsoperativsystemet OP-TEE. "Hvis kunder må betale for sine egne sikkerhetsapplikasjoner, har ST allerede løst dette problemet for at kundene skal bruke det gratis krypterte operativsystemet." Sylvain RAYNAUD forklarte årsaken.
På Cortex-A7-siden kan OpenSTLinux brukes. På Cortex-M4-siden kan det forrige STM32Cube-verktøyet brukes. I følge Sylvain RAYNAUD er det mange referansekoder og drivere i STM32Cube som støtter kunder, inkludert mange API-er for perifert tilgang og forskjellige mellomvare. Alle disse er programvareutviklingssett med ST kvalitetssikring, med meget vennlige forretningsbetingelser, noe som gjør det enkelt for kundene å bruke.
Når det gjelder maskinvareutviklingsverktøy, tilbyr ST tre utviklingsplater: et tavle med full funksjonalitet, et oppdagelsesbrett (bare grunnleggende periferiutstyr) og et tredjeparts prototype / produksjonstavle. Disse tre brettene er tilgjengelige i flaggskipbutikken STM32 Tmall.
For å støtte brukerutvikling har ST også distribuert en super tredjepartsplattform på global skala, hovedsakelig støttet GUI, kryptering og opplæring. I tillegg har ST etablert et dedikert wiki-nettsted for å støtte STM32MP1-kunder for Linux-relatert utvikling.
Selv om fødselstiden til STM32MP1 ikke er lang, har den dannet en komplett produktserie. For tiden har STM32MP1 tre produktlinjer: 157, 153, 151. Blant dem er 151 utstyrt med Cortex-A7 + Cortex M4; 153 legger til CAN FD og dual-core Cortex A7; 157 er den høyeste ytelsen i den nåværende serien, med dual-core Arm Cortex-A7 + Cortex-M4 + 3D GPU, Support for DSI og CAN FD.
Adopsjonen av en heterogen arkitektur er et initiativ fra STM32 for å imøtekomme det økte etterspørselen etter samspill mellom mennesker og datamaskiner. For fremtidig produktplanlegging sa Sylvain RAYNAUD: "Framtidens serie vil utvikle seg i to retninger: høy ytelse, sikkerhet, funksjonalitet og optimalisering av kostnadskraft. Potensielle applikasjoner som industri, forbrukerelektronikk, helsevesen og intelligens. Hjem, STM32MP1 kan være perfekt støttes."