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[原创] 续写STM32成功的故事,ST首款多核微处理器问世

半导体行业观察 ·2019-10-29 09:08·半导体行业观察
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十二年前,ST在北京首发了全球首款采用ARM Cortex-M内核的处理器STM32 F3,同时选择了一只蝴蝶作为产品的logo,就是这个蝴蝶,在此后的十几年,STM32这只“蝴蝶”成功的飞过了万水千山,撼动了整个MCU市场。 当“蝴蝶”遇上Linux这只“企鹅”,ST首款MPU来了!
今年,ST以多年积累之Arm Cortex研发经验扩大了STM32 MCU的功能,推出该公司首款多核微处理器STM32MP1。 在近日的媒体交流会上,意法半导体微控制器STM32微处理器产品市场经理Sylvain Raynaud表示,如果用三个关键词来形容此款微处理器,那就是“十年供货”、“灵活架构”、以及“完善的生态系统”。


STM32MP1微处理器诞生!


STM32MP1的推出是续写STM32的成功记录。 STM32作为Cortex-M 32的通用市场领导者,从2007年开始,自ST推出第一颗的STM32F103,经过12年的发展,STM32已经打造成为一个MCU超级平台。 STM32MP1是ST第一款支持Linux的微处理器,将续写STM32的成功记录,将STM32的成功与承诺延续到微处理器。
“STM32作为通用MCU,市场面对的客户不仅是消费类,更多的是工业控制,通信类客户,这类客户在认可ST的品质的同时,也感受到ST长期支持的信息。 举个例子,2007年量产的F1,目前在市面上已经接近22年。 我们在每一年年初都会去更新这个长期供货保证,每一次更新都是十年,所以这是对客户生命周期很长的支持,包括对工业控制通信类的客户是非常有用的保证,所以越来越多的客户相信ST,选择STM32。 ”Raynaud在会上讲到。


STM32MP1是一款通用型微处理器,适合各类开发人员和多种应用。 对于之前使用MCU的客户,可以通过STM32MP1学习升级使用微处理应用; 对于以前使用微处理器+MCU应用的客户,STM32MP1一颗单芯片就可以实现这个功能; 而客户之前使用的是MPU,那么用STM32MP1做微处理应用,可以拓展ST的客户群体。 所以说STM32MP1是适合目前所有应用开发者的产品。 而且STM32MP1支持多种潜在应用场景,包括工业应用、消费电子、医疗保健、智能家居等。

STM32MP1系列微处理器整合两颗主频650MHz的Arm Cortex-A7应用处理器和一颗频率达209MHz的Arm Cortex-M4微控制器。 其中Cortex-A7负责高速接口与处理性能,Cortex-M4则进行实时控制,ST还专为Cortex-M4配备了一个448KB的专用RAM存储器,保证了其运行速度。

在谈到该微处理器整合Arm Cortex-A和Cortex-M两颗不同核心的好处时,Raynaud说明,这种灵活的运算架构可以兼顾运算效能与省电:

  • 在人机界面及通信处理与电机控制和感测过程中,Cortex-A7和3D GPU负责图形和图像处理,处理速度为2470 DMIPS; Cortex-M4负责电机控制、感测和低功耗数据采集,处理速度为260 DMIPS。
  • 如果只处理电机控制与感测,通过暂停Cortex-A7执行指令,只让Cortex-M4运作,功耗是正常模式的1/4。
  • 再从这种模式进入待机状态,功耗可降至1/2500,并且能支持1秒回到Linux界面,3秒回到3D图形应用界面。
为防止MPU系统出现性能瓶颈和频宽问题,STM32MP1支援多种DDR SDRAM记忆体,包括DDR3、DDR3L、LPDDR2、533MHz的32/16位元LPDDR3。 此外,STM32MP1亦支援各种快闪记忆体: eMMC、SD卡、SLC NAND、SPI NAND和Quad-SPI NOR。
STM32MP1还嵌入了3D图形处理器(GPU),以支援人机介面显示器,可以实现基于 OpenGL ES2.0接口的高级HMI开发以及Linux和各种应用程序框架的本机支持。 外部记忆体则支援各种DDR SDRAM和快闪记忆体。 使用STM32MP1开发,可以提升工业控制面板等设备的用户体验。
STM32MP1相对以前的STM32来说它是一个比较复杂系统,因为它是应用处理器,所以ST也提供了STPMIC1这个电源芯片给客户使用。 Raynaud指出,STPMIC1整合四个DC/DC降压转换器、六个LDO稳压器、一个DC/DC升压转换器,以及USB VBUS和通用功率切换器。 STPMIC1可以帮客户做到三个重要的点: 一是优化客户系统功耗; 二是节省成本,如果外设成本配备比较全的话,因为电源非常全; 三是应用一些分立独立元器件来兜电源芯片,但用这颗芯的优势是可以达到更小PCB设计,让设计更加精简。

当STM32遇上Linux,STM32MP1开发更便捷


依托STM32成熟的生态系统,ST提供了让客户加快成功应用STM32MP1设计开发的工具。 工具开发分为三部分: 软件、硬件、客户支持。
  • 在软件部分,ST提供了STM32的Cube, CubeMX CubeProgrammer ,这三部分可以给客户做硬件配置同时,可以生成一个初始化代码, CubeProgrammer 支持客户安全程序烧录;
  • 硬件部分ST提供两类板子: 探索板, STM32MP1支持两套,简单的STM32MP57A-DK1,和STM32MP57C-DK2,有带LCD屏和Wifi,蓝牙通信。 第二类是全功能评估板,这块板上STM32MP1所有功能外设都可以做功能评估,客户可以直接使用这块板以加快客户软件开发;
  • 客户支持部分,ST遍布全球的FAE,包括中国很多城市都有ST自己的技术支持。 同时还有ST社区,有ST AE在线支持客户,另外ST第三方合作伙伴,可以提供不同的解决方案供客户参考。

ST也在用实际行动兑现其加速软件开发的承诺,为了加快项目开发速度,ST发布了一款主流开源Linux发行版OpenSTLinux Distribution。 OpenSTLinux发行版支持在STM32MP1的Cortex-A7内核上的开发项目,并包含Linux BSP板级支持包、内核、驱动程序、引导链和安全操作系统等重要组件。


很重要的一点是STM32MP1的Linux平台,全面兼容主流行的OpenLinux开发包。 目前STM32MP1 SoC驱动程序已被Linux社区采用和认可,ST的STM32MP1支持Linux4.19LTS,LTS表示 ST会长期支持这种软件的发行版。

在支持整个Linux开发源的时候,我们全面兼容开源软件的标准,包括Linux的Foundation和Yocto Project,因为Linux代码开源,非常多,客户也不可能全部都用或者知道哪个用的是好的,因此ST在Yocto建立一个Project,客户可以稳定简易使用这个开发包。

ST也支持Linaro社区,里面有一些参考软件和培训。 因为Linux是开源的,代表是公开的,所以预集成安全操作系统OP-TEE,如果客户自己去寻找安全应用需要还需要付费,ST已经帮客户做到了这部分,可以使用免费的加密OS,让系统在可信区域加密,公开用的数据全部用开源的Linux。 这是整个开发包可以简化客户开发流程。

此外,ST还与Witekio合作,将Android移植到STM32MP1上。 为了提升客户对程式码的信赖,并能够安心使用,STM32MP1系列嵌入硬体安全加密功能,包括TrustZone、加密算法、杂凑运算、安全启动、防篡改脚位和即时时钟等。

STM32MP1已量产


STM32MP1有为多种应用量身定做不同的封装。 STM32MP1有三条产品线: 157、153、151。 151配备了Cortex-A7+Cortex M4; 153是在此基础上加了CAN FD和双核Cortex A7; 157是目前系列中性能最高的,Dual Arm Cortex-A7+Cortex-M4,3D GPU—DSI—CAN FD。


STM32MP1硬件开发工具的提供可以加快功能评估、系统原型开发与产品设计。 STM32MP1提供两套板子,一是全部功能板,包括两套评估板,支持157A和157C,157C是安全加密功能升级的部分。 探索板有两套,一套是精简的只有MP1+基本外设,还有一个相对完整的功能,因为配了MIPI屏,以及配了Wi-Fi/BT射频模块,需要做无线连接的时候,可以以此为原型来开发。 评估板是给客户做评估用,探索板是客户在做开发前可以拿一套精简板的班子做原型开发,自己搭配一些外设做初期研发都没有问题。
这三套板子目前在STM32天猫旗舰店已推出。 除了ST自己提供的,还有第三方提供的开发板和各种可商业应用的核心板,第三方包括Linaro、世界范围内包括中国,其实我们商用的核心板客户已经推出上市了,网上也能搜到。
Raynaud告诉大家: “因为STM32MP1与之前的STM32不太一样,我们有一个专门的wiki网站,来支持STM32MP1 的客户做Linux的开发平台,这个平台里面所有ST的Linux软件开发包都在里面发布给客户,客户可以从里面下载各种需要的东西,不管是初学者还是资深工程师,在里面都可以找到这些应用程序。

结语

STM32MP1是第一颗MPU市场产品。 Raynaud最后谈到,未来,在拓展STM32 MPU产品线时,同时并行走两个方向: 性价比更高和功耗优化。 在性价比更高部分,会出一个更低端、性价比更高的产品给客户; 并逐渐优化成本和功耗,往上走会出更高性能、更安全的部分支持客户更高的需求。 未来两条线并行走,整个拓展MPU产品线。


*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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