Z začetkom prvega STM32F103 leta 2007 je dvanajstletni razvoj družine STM32 naredil najuspešnejšo serijo MCU v novem stoletju. Z uvedbo večjedrnih in razširjenih perifernih naprav se samodejna nadgradnja STM32 ni ustavila. Zdaj bo uvedba heterogenih jeder postala še eno pomembno vozlišče v zgodovini razvoja STM32, novi MPU pa bo izbruhnil na osnovi MCU-ja.
Uvedemo heterogeno jedro
Najnovejši član družine STM32 je družina mikroprocesorjev STM32MP1, ki združuje jedra Cortex-A in Cortex-M.
Cortex-M je namensko jedro MCU v procesorjih ARM, Cortex-A je jedro aplikacijskega procesorja in zdaj Apple A, serija Qualcomm Snapdragon, Quacomm Snapdragon, Huawei Kirin v mobilnih telefonih temeljijo na arhitekturi Cortex-A. Uvedba Cortex-A v MCU, torej uvedba heterogenega računalništva v MCU.
„MPU je pravzaprav zelo zapleten. Po dolgem obdobju razmišljanja in preverjanja bo zorelo polnih pet let. “Sylvain RAYNAUD, vodja trženja mikroprocesorskih izdelkov STM32, oddelek za mikrokontrolerje STMicroelectronics To je označeno.
Družina mikroprocesorjev STM32MP1 združuje dve aplikacijski procesorski jedri 650MHz Arm Cortex-A7 in visoko zmogljivo jedro mikrokontrolerja Arm Cortex-M4, ki deluje na 209MHz. Hkrati je STM32MP1 vgrajen tudi v GPU za podporo zaslonskega vmesnika človek-stroj.
Trodelna delitev je jasna, jedro A7 deluje Linux, za prikazne funkcije je odgovoren GPU, jedro M4 pa tradicionalne nadzorne funkcije. Tri jedra komunicirajo prek edinstvenega mehanizma IPCC in so opremljena z ukrepi šifriranja. "Komunicirajo v nabiralniku, nato pa se komunikacijski podatki shranijo v SRAM." Razložil Sylvain RAYNAUD.
Za preprečitev ozkih grl v zmogljivosti in pasovne širine v sistemu MPU STM32MP1 podpira cenovno ugoden pomnilnik DDR SDRAM, vključno z DDR3, DDR3L, LPDDR2, 533MHz 32/16-bitnim LPDDR3. Poleg tega STM32MP1 podpira različne izdelke za pomnilnik flash: eMMC, SD kartico, SLC NAND, SPI NAND in Quad-SPI NOR bliskavico.
Arhitekturno gledano je STM32MP1 prilagodljiv in energijsko učinkovit. Pri polni hitrosti je dvojedrni Cortex-A7 + 3D GPU popolnoma odprt, s hitrostjo procesorja 2470DMIPS in del Cortex-M4 s hitrostjo obdelave 260DMIPS. V načinu z nizko porabo Cortex-A7 preide v stanje pripravljenosti in deluje le Cortex-M4, pri čemer porabi 1/4 običajnega načina. Če želite preiti v stanje pripravljenosti, poraba energije znaša le 1/2500 prejšnjega načina.
Od stanja pripravljenosti do polne hitrosti STM32MP1 deluje zelo dobro. Za vrnitev na vmesnik Linux potrebuje le 1 sekundo, 3s pa se lahko vrnejo v vmesnik 3D grafične aplikacije.
Ključno je tudi, da lahko bogate periferne enote, opremljene s STM32MP1, dodelite A7 ali M4 prek spleta. Te zunanje naprave vključujejo USB 2.0, Gigabit Ethernet GMAC, CAN FD in več standardnih vmesnikov I2C, UART in SPI ter vrsto analognih zunanjih naprav.
Zaradi povečane zapletenosti je ST oblikoval tudi namenski IC (PMIC) STPMIC1 za upravljanje STM32MP1. Vgrajuje štiri enosmerne / DC pretvornike, šest LDO regulatorjev, en DC / DC ojačevalnik in USB VBUS ter univerzalna stikala za napajanje, ki omogočajo STM32MP1 in druge komponente na plošči. Potrebna napetostna tirnica.
Predstavljamo novo jedro in širimo aplikacijski prostor STM32. Sylvain RAYNAUD zaključuje: "Za kupce, ki so že uporabljali mikroprocesorske + MCU aplikacije, STM32MP1 lahko to stori z enim čipom; medtem ko so kupci že prej uporabljali MPU, potem se STM32MP1 lahko uporablja za MCU aplikacije."
Delo z Linuxom, podprto zrelo ekologijo
Uvedba jedra Cortex-A7 je razvijalcem predstavila tudi Linux. Da bi pospešil razvoj projektov, je ST izdal osrednjo odprtokodno distribucijo Linux OpenSTLinux Distribution. OpenSTLinux je odobril skupnost Linux, kot so Linux Foundation, Yoctoproject® in Linaro. Ta izdaja vsebuje vse osnovne komponente, potrebne za zagon programske opreme v jedru aplikacijskega procesorja.
"Pri podpori celotnemu razvojnemu viru Linuxa smo popolnoma združljivi s programskimi standardi odprtokodne programske opreme, vključno z Linux Foundation in Yocto Projectom." Sylvain RAYNAUD je dejal: "Ker ima Linux veliko odprtokodne kode, imajo stranke slabo izbiro. V ta namen ST je Yocto gradi projekt, ki strankam omogoča uporabo razvojnega kompleta na stabilen in enostaven način."
Hkrati ima STM32MP1 tudi prednameščen varnostni operacijski sistem OP-TEE. "Če morajo stranke plačevati za lastne varnostne aplikacije, je ST že rešil to težavo, da lahko stranke uporabljajo brezplačno šifrirano OS." Razlog je pojasnil Sylvain RAYNAUD.
Na strani Cortex-A7 je mogoče uporabiti OpenSTLinux. Na strani Cortex-M4 je mogoče uporabiti prejšnje orodje STM32Cube. Po besedah Sylvain RAYNAUD obstaja veliko referenčnih kod in gonilnikov v STM32Cube, ki podpirajo stranke, vključno s številnimi API-ji za obrobni dostop in različnimi vmesnimi programi. Vse to so kompleti za razvoj programske opreme z zagotavljanjem kakovosti ST z zelo prijaznimi poslovnimi pogoji, ki strankam olajšajo uporabo.
Kar zadeva orodja za razvoj strojne opreme, ST ponuja tri razvojne plošče: ploščo z vsemi funkcijami, ploščo za odkrivanje (samo osnovne periferne naprave) in prototip / proizvodno ploščo drugega proizvajalca. Te tri plošče so na voljo v vodilni trgovini STM32 Tmall.
Da bi podprl razvoj uporabnikov, je ST uvedel tudi super-platformo tretjih strank v svetovnem merilu, ki podpira predvsem GUI, šifriranje in usposabljanje. Poleg tega je ST vzpostavil namensko wiki spletno mesto za podporo strankam STM32MP1 za razvoj, povezan z Linuxom.
Čeprav čas rojstva STM32MP1 ni dolg, je oblikoval popolno serijo izdelkov. Trenutno ima STM32MP1 tri proizvodne linije: 157, 153, 151. Med njimi je 151 opremljenih z Cortex-A7 + Cortex M4; 153 dodaja CAN FD in dvojedrni Cortex A7; 157 je najvišja zmogljivost v trenutni seriji, z dvojedrnim Arm Cortex-A7 + Cortex-M4 + 3D GPU, podporo za DSI in CAN FD.
Sprejetje heterogene arhitekture je pobuda STM32 za reševanje povečanega povpraševanja po interakciji med človekom in računalnikom. Za prihodnje načrtovanje izdelkov je Sylvain RAYNAUD dejal: "Prihodnost serije se bo razvijala v dveh smereh: visoke zmogljivosti, varnost, funkcionalnost in optimizacija stroškovne porabe. Potencialne aplikacije, kot so industrija, potrošniška elektronika, zdravstvena oskrba in inteligenca Domov, STM32MP1 je lahko popoln podprto. "