Comenzando con el primer STM32F103 en 2007, el desarrollo de doce años ha convertido a la familia STM32 en la serie MCU más exitosa del nuevo siglo. Con la introducción de periféricos extendidos y de múltiples núcleos, la actualización automática del STM32 no se ha detenido. Ahora, la introducción de núcleos heterogéneos está a punto de convertirse en otro nodo importante en la historia del desarrollo de STM32, y la nueva MPU explotará en base a MCU.
Introduciendo kernel heterogéneo
El miembro más nuevo de la familia STM32 es la familia de microprocesadores STM32MP1 que combina los núcleos Cortex-A y Cortex-M.
Cortex-M es un núcleo MCU dedicado en procesadores ARM, Cortex-A es un núcleo de procesador de aplicaciones, y ahora la serie Apple A, Qualcomm Snapdragon, procesador Huawei Kirin en teléfonos móviles se basan en la arquitectura Cortex-A. Introducir Cortex-A en la MCU, es decir, introducir computación heterogénea en la MCU.
“La MPU es realmente muy complicada. Después de un largo período de reflexión y verificación, tomará cinco años completos para madurar y comercializar ”. Sylvain RAYNAUD, Gerente de Comercialización de Productos de Microprocesador STM32, División de Microcontroladores STMicroelectronics Esto se indica.
La familia de microprocesadores STM32MP1 integra dos núcleos de procesador de aplicaciones Arm Cortex-A7 de 650MHz y un núcleo de microcontrolador Arm Cortex-M4 de alto rendimiento que funciona a 209MHz. Al mismo tiempo, STM32MP1 también está integrado en la GPU para admitir la interfaz de visualización hombre-máquina.
La división de tres núcleos es clara, el kernel A7 ejecuta Linux, la GPU es responsable de las funciones de visualización y el núcleo M4 realiza funciones de control tradicionales. Los tres núcleos se comunican a través de un mecanismo único de IPCC y están equipados con medidas de cifrado. "Se comunican en un buzón y luego los datos de comunicación se almacenan en la SRAM". Sylvain RAYNAUD explicó.
Para evitar cuellos de botella en el rendimiento y problemas de ancho de banda en el sistema MPU, el STM32MP1 admite memoria SDRAM DDR asequible, que incluye DDR3, DDR3L, LPDDR2, LPDDR3 de 32/16 bits de 533MHz. Además, el STM32MP1 admite una variedad de productos de memoria flash: eMMC, tarjeta SD, SLC NAND, SPI NAND y Quad-SPI NOR flash.
Arquitectónicamente, el STM32MP1 es a la vez flexible y energéticamente eficiente. En funcionamiento a velocidad completa, la GPU Cortex-A7 + 3D de doble núcleo está completamente abierta, con una velocidad de procesador de 2470DMIPS y una porción de Cortex-M4 con una velocidad de procesamiento de 260DMIPS. En modo de bajo consumo, el Cortex-A7 entra en modo de espera, y solo funciona el Cortex-M4, consumiendo 1/4 del modo normal. Si desea ingresar al modo de espera completo, el consumo de energía es solo 1/2500 del modo anterior.
Desde el modo de espera hasta la operación a toda velocidad, el STM32MP1 funciona muy bien. Solo lleva 1 segundo volver a la interfaz de Linux, y 3s puede volver a la interfaz de la aplicación de gráficos 3D.
También es fundamental que los periféricos ricos equipados con el STM32MP1 se puedan asignar a A7 o M4 en línea. Estos periféricos incluyen USB 2.0, Gigabit Ethernet GMAC, CAN FD y múltiples interfaces estándar I2C, UART y SPI, así como una gama de periféricos analógicos.
Debido a la mayor complejidad, ST también diseñó un IC de administración de energía dedicado (PMIC) STPMIC1 para el STM32MP1. Integra cuatro convertidores reductores DC / DC, seis reguladores LDO, un convertidor de refuerzo DC / DC y USB VBUS e interruptores de alimentación universales para proporcionar STM32MP1 y otros componentes en la placa. El riel de voltaje requerido.
Presentamos un nuevo kernel y ampliamos el espacio de aplicación de STM32. Sylvain RAYNAUD concluye: "Para los clientes que han usado previamente aplicaciones de microprocesador + MCU, el STM32MP1 puede hacer esto con un solo chip; mientras que los clientes han usado previamente MPU, entonces STM32MP1 puede usarse para aplicaciones de MCU".
Trabajando con Linux, respaldado por una ecología madura
La introducción del kernel Cortex-A7 también ha introducido Linux a los desarrolladores. Con el fin de acelerar el desarrollo del proyecto, ST lanzó una distribución principal de Linux de código abierto OpenSTLinux Distribution. OpenSTLinux ha sido aprobado por la comunidad de Linux como Linux Foundation, Yoctoproject® y Linaro. Esta versión contiene todos los componentes básicos necesarios para ejecutar el software en el núcleo del procesador de la aplicación.
"Cuando se admite toda la fuente de desarrollo de Linux, somos totalmente compatibles con los estándares de software de código abierto, incluida la Fundación Linux y el Proyecto Yocto". Sylvain RAYNAUD dijo: "Debido a que Linux tiene una gran cantidad de código fuente abierto, los clientes tienen una mala elección. Con este fin, ST es Yocto construye un proyecto que permite a los clientes usar el kit de desarrollo de una manera estable y fácil".
Al mismo tiempo, STM32MP1 también viene preinstalado con el sistema operativo de seguridad OP-TEE. "Si los clientes necesitan pagar sus propias aplicaciones de seguridad, ST ya ha resuelto este problema para que los clientes utilicen el sistema operativo encriptado gratuito". Sylvain RAYNAUD explicó la razón.
En el lado de Cortex-A7, se puede usar OpenSTLinux. En el lado de Cortex-M4, se puede usar la herramienta STM32Cube anterior. Según Sylvain RAYNAUD, hay muchos códigos y controladores de referencia en STM32Cube que admiten clientes, incluidas muchas API para acceso periférico y varios middleware. Todos estos son kits de desarrollo de software con garantía de calidad ST, con términos comerciales muy amigables, lo que facilita el uso de los clientes.
En términos de herramientas de desarrollo de hardware, ST ofrece tres placas de desarrollo: una placa con todas las funciones, una placa de descubrimiento (solo periféricos básicos) y una placa de prototipo / producción de terceros. Estas tres tablas están disponibles en la tienda insignia STM32 Tmall.
Con el fin de apoyar el desarrollo de usuarios, ST también ha implementado una plataforma súper de terceros a escala global, que admite principalmente GUI, cifrado y capacitación. Además, ST ha establecido un sitio wiki dedicado para apoyar a los clientes STM32MP1 para el desarrollo relacionado con Linux.
Aunque el tiempo de nacimiento de STM32MP1 no es largo, ha formado una serie completa de productos. En la actualidad, STM32MP1 tiene tres líneas de productos: 157, 153, 151. Entre ellas, 151 está equipada con Cortex-A7 + Cortex M4; 153 agrega CAN FD y Cortex A7 de doble núcleo; 157 es el rendimiento más alto en la serie actual, con GPU 3D de doble núcleo Arm Cortex-A7 + Cortex-M4 +, soporte para DSI y CAN FD.
La adopción de una arquitectura heterogénea es una iniciativa de STM32 para abordar la creciente demanda de interacción humano-computadora. Para la planificación futura del producto, Sylvain RAYNAUD dijo: "El futuro de la serie se desarrollará en dos direcciones: alto rendimiento, seguridad, funcionalidad y optimización de costos. Las aplicaciones potenciales como la industria, la electrónica de consumo, la atención médica y la inteligencia doméstica, STM32MP1 pueden ser perfectamente soportado."