Alkaen ensimmäisestä STM32F103: sta vuonna 2007, kaksitoistavuotinen kehitys on tehnyt STM32-perheestä uuden vuosisadan menestynein MCU-sarja. Moniytimisten ja laajennettujen oheislaitteiden käyttöönoton myötä STM32: n itsensä päivitys ei ole pysähtynyt. Nyt heterogeenisten ytimien käyttöönotosta on tulossa toinen tärkeä solmu STM32-kehityksen historiassa, ja uusi MPU hajoaa MCU: n perusteella.
Esittelyssä heterogeeninen ydin
STM32-perheen uusin jäsen on STM32MP1-mikroprosessoriperhe, joka yhdistää Cortex-A- ja Cortex-M-ytimet.
Cortex-M on omistettu MCU-ydin ARM-prosessoreissa, Cortex-A on sovellusprosessorin ydin, ja nyt Apple A -sarja, Qualcomm Snapdragon, Huawei Kirin -prosessori matkapuhelimissa perustuvat Cortex-A-arkkitehtuuriin. Esittelyssä Cortex-A MCU: han, toisin sanoen heterogeenisen laskennan tuominen MCU: hon.
”MPU on oikeastaan hyvin monimutkainen. Pitkän ajattelun ja todentamisen jälkeen kestää kokonaiset viisi vuotta kypsymiseen ja markkinointiin. ”Sylvain RAYNAUD, STM32-mikroprosessorituotteiden markkinointipäällikkö, STMicroelectronics-mikrokontrolleridivisioona Tämä on merkitty.
STM32MP1-mikroprosessorien perhe integroi kaksi 650MHz Arm Cortex-A7 -sovellusprosessorin ydintä ja korkean suorituskyvyn Arm Cortex-M4-mikro-ohjaimen ytimen, joka toimii taajuudella 209MHz. Samaan aikaan STM32MP1 on upotettu myös GPU: hon tukemaan ihmisen ja koneen näyttöliittymää.
Kolmen ytimen jako on selkeä, A7-ydin käyttää Linuxia, GPU vastaa näyttötoiminnoista ja M4-ydin suorittaa perinteisiä ohjaustoimintoja. Kolme ydintä kommunikoivat ainutlaatuisen IPCC-mekanismin välityksellä ja on varustettu salaustoimilla. "He kommunikoivat postilaatikossa, ja sitten viestintätiedot tallennetaan SRAM: iin." Sylvain RAYNAUD selitti.
Suorituskyvyn pullonkaulojen ja kaistaleveysongelmien estämiseksi MPU-järjestelmässä STM32MP1 tukee edullista DDR SDRAM -muistia, mukaan lukien DDR3, DDR3L, LPDDR2, 533MHz 32/16-bittinen LPDDR3. Lisäksi STM32MP1 tukee erilaisia flash-muistituotteita: eMMC, SD-kortti, SLC NAND, SPI NAND ja Quad-SPI NOR-salama.
Arkkitehtonisesti STM32MP1 on sekä joustava että energiatehokas. Täysinopeuksisessa toiminnassa kaksoisytiminen Cortex-A7 + 3D GPU on täysin auki prosessorin nopeudella 2470DMIPS ja Cortex-M4-osalla prosessointinopeudella 260DMIPS. Virransäästötilassa Cortex-A7 siirtyy valmiustilaan ja vain Cortex-M4 käynnistyy, kuluttaen 1/4 normaalitilasta. Jos haluat siirtyä täyteen valmiustilaan, virrankulutus on vain 1/2500 edellisestä tilasta.
STM32MP1 toimii valmiustilasta täyden nopeuden toimintaan erittäin hyvin. Palaaminen Linux-käyttöliittymään vie vain yhden sekunnin, ja 3s voi palata 3D-grafiikkasovellusliittymään.
On myös kriittistä, että STM32MP1: llä varustetut rikkaat oheislaitteet voidaan osoittaa A7: lle tai M4: lle verkossa. Näitä oheislaitteita ovat USB 2.0, Gigabit Ethernet GMAC, CAN FD ja useita vakiona olevia I2C-, UART- ja SPI-liitäntöjä sekä joukko analogisia oheislaitteita.
Lisääntyneen monimutkaisuuden vuoksi ST suunnitteli myös erillisen virranhallinta IC (PMIC) STPMIC1 -laitteen STM32MP1: lle. Siinä on integroitu neljä DC / DC-buck-muuntajaa, kuusi LDO-säädintä, yksi DC / DC-vahvistinmuunnin, USB VBUS ja yleiskytkentäkytkimet STM32MP1: n ja muiden komponenttien aikaansaamiseksi aluksella. Vaadittu jännitekisko.
Esittelemme uuden ytimen ja laajennamme STM32: n sovellusaluetta. Sylvain RAYNAUD päättelee: "Asiakkaille, jotka ovat aikaisemmin käyttäneet mikroprosessori + MCU-sovelluksia, STM32MP1 voi tehdä tämän yhdellä sirulla; kun taas asiakkaat ovat aiemmin käyttäneet MPU: ta, STM32MP1: tä voidaan käyttää MCU-sovelluksiin."
Työskentely Linuxin kanssa, kypsän ekologian tukemana
Cortex-A7-ytimen käyttöönotto on myös tuonut Linuxin kehittäjille. Projektin kehityksen nopeuttamiseksi ST julkaisi valtavirran avoimen lähdekoodin Linux-jakelun OpenSTLinux Distribution. OpenSTLinux on hyväksytty Linux-yhteisössä, kuten Linux Foundation, Yoctoproject® ja Linaro. Tämä julkaisu sisältää kaikki peruskomponentit, joita tarvitaan ohjelmiston suorittamiseen sovellusprosessorin ytimessä.
"Tukeessamme koko Linux-kehityslähdettä olemme täysin yhteensopivia avoimen lähdekoodin ohjelmistostandardien kanssa, mukaan lukien Linux-säätiö ja Yocto-projekti." Sylvain RAYNAUD sanoi: "Koska Linuxissä on paljon avoimen lähdekoodin käyttäjiä, heillä on huono valinta. Tätä varten ST on Yocto rakentaa projektin, jonka avulla asiakkaat voivat käyttää kehityssarjaa vakaasti ja helposti."
Samanaikaisesti STM32MP1 on esiasennettu myös suojauskäyttöjärjestelmän OP-TEE kanssa. "Jos asiakkaiden on maksettava omista suojaussovelluksistaan, ST on jo ratkaissut tämän ongelman asiakkaidensa käyttäessä ilmaista salattua käyttöjärjestelmää." Sylvain RAYNAUD selitti syyn.
Cortex-A7-puolella OpenSTLinuxia voidaan käyttää. Cortex-M4-puolella voidaan käyttää edellinen STM32Cube-työkalua. Sylvain RAYNAUDin mukaan STM32Cube-palvelussa on monia referenssejä ja ohjaimia, jotka tukevat asiakkaita, mukaan lukien monet rajapinnan käyttöliittymät ja erilaiset väliohjelmat. Kaikki nämä ovat ST-laadunvarmistuksella varustettuja ohjelmistokehityspaketteja, joilla on erittäin ystävälliset liiketoimintaehdot, joten asiakkaiden on helppo käyttää niitä.
Laitteistokehitystyökalujen suhteen ST tarjoaa kolme kehityspaneelia: täysikokoinen kortti, etsintätaulu (vain perusoheislaitteet) ja kolmannen osapuolen prototyyppi / tuotantolauta. Nämä kolme taulua ovat saatavana lippulaivamyymälässä STM32 Tmall.
Tukeakseen käyttäjän kehitystä, ST on myös ottanut käyttöön super-kolmannen osapuolen alustan globaalissa mittakaavassa, joka tukee pääasiassa käyttöliittymää, salausta ja koulutusta. Lisäksi ST on perustanut omistetun wiki-sivuston tukemaan STM32MP1-asiakkaita Linux-liittyvään kehitykseen.
Vaikka STM32MP1: n syntymäaika ei ole pitkä, se on muodostanut täydellisen tuotesarjan. Tällä hetkellä STM32MP1: llä on kolme tuotelinjaa: 157, 153, 151. Niistä 151 on varustettu Cortex-A7 + Cortex M4; 153 lisää CAN FD: n ja kahden ytimen Cortex A7: n; 157 on nykyisen sarjan korkein suorituskyky kaksoisytimellä varustetulla Arm Cortex-A7 + Cortex-M4 + 3D GPU: lla, tuella DSI: lle ja CAN FD: lle.
Heterogeenisen arkkitehtuurin omaksuminen on STM32: n aloite vastaamaan ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutuksen lisääntyneeseen kysyntään. Tulevaa tuotesuunnittelua varten Sylvain RAYNAUD sanoi: "Sarjan tulevaisuus kehittyy kahteen suuntaan: korkea suorituskyky, turvallisuus, toiminnallisuus ja kustannustehokkuuden optimointi. Potentiaaliset sovellukset, kuten teollisuus, kulutuselektroniikka, terveydenhuolto ja älykkyyskoti, STM32MP1, voivat olla täydellisiä. tuettu."