Beginnend met de eerste STM32F103 in 2007, heeft de twaalfjarige ontwikkeling van de STM32-familie de meest succesvolle MCU-serie in de nieuwe eeuw gemaakt. Met de introductie van multi-core en uitgebreide randapparatuur is de zelf-upgrade van de STM32 niet gestopt. Nu wordt de introductie van heterogene kernels een ander belangrijk knooppunt in de geschiedenis van STM32-ontwikkeling, en de nieuwe MPU zal uitbreken op basis van MCU.
Introductie van heterogene kernel
Het nieuwste lid van de STM32-familie is de STM32MP1-microprocessorfamilie die de Cortex-A- en Cortex-M-kernen combineert.
Cortex-M is een speciale MCU-kern in ARM-processors, Cortex-A is een applicatieprocessor-kern, en nu zijn de Apple A-serie, Qualcomm Snapdragon, Huawei Kirin-processor in mobiele telefoons gebaseerd op Cortex-A-architectuur. Cortex-A introduceren in de MCU, dat wil zeggen het introduceren van heterogene computing in de MCU.
“De MPU is eigenlijk heel ingewikkeld. Na een lange periode van nadenken en verificatie, duurt het vijf jaar om te rijpen en op de markt te brengen. ”Sylvain RAYNAUD, STM32 Microprocessor Product Marketing Manager, STMicroelectronics Microcontroller Division Dit is aangegeven.
De STM32MP1-serie microprocessors integreert twee 650-MHz Arm Cortex-A7-processorprocessor-kernen en een hoogwaardige Arm Cortex-M4-microcontroller-kern met een snelheid van 209 MHz. Tegelijkertijd is STM32MP1 ook ingebed in de GPU ter ondersteuning van de displayinterface tussen mens en machine.
De drie-kerndivisie is duidelijk, de A7-kernel draait op Linux, de GPU is verantwoordelijk voor weergavefuncties en de M4-kern voert traditionele besturingsfuncties uit. De drie kernen communiceren via een uniek IPCC-mechanisme en zijn uitgerust met coderingsmaatregelen. "Ze communiceren in een mailbox en vervolgens worden de communicatiegegevens opgeslagen in het SRAM." Sylvain RAYNAUD uitgelegd.
Om prestatieknelpunten en bandbreedteproblemen in het MPU-systeem te voorkomen, ondersteunt de STM32MP1 betaalbaar DDR SDRAM-geheugen, inclusief DDR3, DDR3L, LPDDR2, 533 MHz 32/16-bit LPDDR3. Bovendien ondersteunt de STM32MP1 een verscheidenheid aan flash-geheugenproducten: eMMC, SD-kaart, SLC NAND, SPI NAND en Quad-SPI NOR-flash.
Architectonisch is de STM32MP1 zowel flexibel als energiezuinig. Bij volledige snelheid is de dual-core Cortex-A7 + 3D GPU volledig open, met een processorsnelheid van 2470DMIPS en een Cortex-M4-gedeelte met een verwerkingssnelheid van 260DMIPS. In de energiebesparende modus schakelt de Cortex-A7 over naar de stand-bymodus en werkt alleen de Cortex-M4 met 1/4 van de normale modus. Als u de volledige stand-bymodus wilt activeren, is het stroomverbruik slechts 1/2500 van de vorige modus.
Van stand-bymodus tot volledige snelheid, de STM32MP1 presteert zeer goed. Het duurt slechts 1 seconde om terug te keren naar de Linux-interface en 3s kunnen terugkeren naar de 3D grafische applicatie-interface.
Het is ook van cruciaal belang dat de rijke randapparatuur die is uitgerust met de STM32MP1 online kan worden toegewezen aan A7 of M4. Deze randapparatuur omvat USB 2.0, Gigabit Ethernet GMAC, CAN FD en meerdere standaard I2C-, UART- en SPI-interfaces, evenals een reeks analoge randapparatuur.
Vanwege de toegenomen complexiteit heeft ST ook een specifiek power management IC (PMIC) STPMIC1 voor de STM32MP1 ontworpen. Het integreert vier DC / DC-buckconverters, zes LDO-regelaars, één DC / DC-boostconvertor en USB VBUS en universele stroomschakelaars om STM32MP1 en andere componenten op het bord te leveren. De vereiste spanningsrail.
Introductie van een nieuwe kernel en uitbreiding van de toepassingsruimte van STM32. Sylvain RAYNAUD concludeert: "Voor klanten die eerder microprocessor + MCU-toepassingen hebben gebruikt, kan de STM32MP1 dit met een enkele chip doen; terwijl klanten eerder MPU hebben gebruikt, kan STM32MP1 worden gebruikt voor MCU-toepassingen."
Werken met Linux, ondersteund door volwassen ecologie
De introductie van de Cortex-A7-kernel heeft ook Linux geïntroduceerd bij ontwikkelaars. Om de projectontwikkeling te versnellen, heeft ST een reguliere open source Linux-distributie OpenSTLinux Distribution uitgebracht. OpenSTLinux is goedgekeurd door de Linux-gemeenschap zoals Linux Foundation, Yoctoproject® en Linaro. Deze release bevat alle basiscomponenten die nodig zijn om de software op de kern van de applicatieprocessor te draaien.
"Bij het ondersteunen van de volledige Linux-ontwikkelingsbron zijn we volledig compatibel met open source softwarestandaarden, inclusief de Linux Foundation en het Yocto Project." Sylvain RAYNAUD zei: "Omdat Linux veel open source code heeft, hebben klanten een slechte keuze. ST is daarom Yocto bouwt een project waarmee klanten de ontwikkelkit op een stabiele en eenvoudige manier kunnen gebruiken."
Tegelijkertijd wordt STM32MP1 ook vooraf geïnstalleerd met het beveiligingsbesturingssysteem OP-TEE. "Als klanten moeten betalen voor hun eigen beveiligingstoepassingen, heeft ST dit probleem al opgelost voor klanten om het gratis gecodeerde besturingssysteem te gebruiken." Sylvain RAYNAUD legde de reden uit.
Aan de Cortex-A7-kant kan OpenSTLinux worden gebruikt. Aan de Cortex-M4-kant kan de vorige STM32Cube-tool worden gebruikt. Volgens Sylvain RAYNAUD zijn er in STM32Cube veel referentiecodes en stuurprogramma's die klanten ondersteunen, waaronder veel API's voor perifere toegang en verschillende middleware. Dit zijn allemaal software-ontwikkelingskits met ST-kwaliteitsborging, met zeer vriendelijke zakelijke voorwaarden, waardoor het voor klanten gemakkelijk te gebruiken is.
Op het gebied van hardware-ontwikkelingstools biedt ST drie ontwikkelborden: een bord met alle functies, een detectiekaart (alleen basisrandapparatuur) en een prototype / productiebord van derden. Deze drie boards zijn verkrijgbaar in de STM32 Tmall flagship store.
Om de ontwikkeling van gebruikers te ondersteunen, heeft ST ook een super extern platform op een wereldwijde schaal geïmplementeerd, dat voornamelijk GUI, codering en training ondersteunt. Daarnaast heeft ST een speciale wikisite opgezet om STM32MP1-klanten te ondersteunen voor Linux-gerelateerde ontwikkeling.
Hoewel de geboortetijd van STM32MP1 niet lang is, heeft het een complete productserie gevormd. Momenteel heeft STM32MP1 drie productlijnen: 157, 153, 151. Daaronder is 151 uitgerust met Cortex-A7 + Cortex M4; 153 voegt CAN FD en dual-core Cortex A7 toe; 157 is de hoogste prestatie in de huidige serie, met dual-core Arm Cortex-A7 + Cortex-M4 + 3D GPU, ondersteuning voor DSI en CAN FD.
Het gebruik van een heterogene architectuur is een initiatief van STM32 om de toegenomen vraag naar interactie tussen mens en computer aan te pakken. Voor de toekomstige productplanning zei Sylvain RAYNAUD: "De toekomst van de serie zal zich in twee richtingen ontwikkelen: hoge prestaties, beveiliging, functionaliteit en optimalisatie van kostenvermogen. Potentiële toepassingen zoals industrie, consumentenelektronica, gezondheidszorg en intelligentie Home, STM32MP1 kan perfect zijn ondersteund."