在嵌入式MCU領(lǐng)域，CoreMark是大家都比較熟知的衡量MCU性能的方法，CoreMark跑分常常成為業(yè)內(nèi)對某款MCU性能評價的重要指標(biāo)。近日，意法半導(dǎo)體（ST）推出了新一代STM32H7，該款產(chǎn)品以3224的CoreMark得分刷新了Cortex-M通用MCU得分記錄，成為基于Cortex-M內(nèi)核的通用MCU當(dāng)之無愧的性能王者。
在意法半導(dǎo)體強大的STM32家族中，囊括了基于不同Cortex-M內(nèi)核、針對不同應(yīng)用定位的多個產(chǎn)品系列，主要包括超低功耗系列、主流MCU系列、高性能系列、無線系列等。而在高性能系列中，意法半導(dǎo)體于2016年發(fā)布的基于Cortex-M7的STM32H7一直是STM32中的高性能MCU代表。
本次推出的新一代STM32H7，是STM32H7的雙核版本，在原有Cortex-M7的基礎(chǔ)上增加了一個Cortex-M4內(nèi)核。新一代的STM32H7不但將Cortex-M通用MCU的性能推上了一個新的巔峰，在安全性及內(nèi)置外設(shè)的多方面的新設(shè)計，也將給用戶帶來極大地便利，堪稱強勁性能與豐富功能的完美組合。
穩(wěn)健增長的STM32處理器
意法半導(dǎo)體中國區(qū)微控制器事業(yè)部市場及應(yīng)用總監(jiān)曹錦東先生介紹了意法半導(dǎo)體在MCU領(lǐng)域的總體業(yè)務(wù)發(fā)展情況。他介紹道，從全球MCU領(lǐng)域來看，意法半導(dǎo)體2018年業(yè)績比2017年更進(jìn)一步，由2017年的全球市場第三名提升為2018年的第二名。在中國市場，意法半導(dǎo)體為2018年中國MCU市場第一名。
意法半導(dǎo)體中國區(qū)微控制器事業(yè)部市場及應(yīng)用總監(jiān)曹錦東
曹錦東表示，過去十多年來，意法半導(dǎo)體在MCU領(lǐng)域業(yè)績保持了持續(xù)增長，并且是“有機”的增長——完全由自身的業(yè)務(wù)發(fā)展而增長，而非收購、合并、兼并等方式帶來的增長。
曹錦東表示，意法半導(dǎo)體在中國市場的成功主要歸功于ST過去到今天以至未來一直所積極推行三個方面的發(fā)展策略：第一是積極拓展生態(tài)系統(tǒng)、合作伙伴；第二是專注于垂直應(yīng)用；第三是更廣泛支持中小客戶。曹錦東表示：“這樣的矩陣確保我們的業(yè)務(wù)能夠長期的，可持續(xù)性的健康發(fā)展，這是相輔相成的結(jié)果?！?/p>
談及STM32的未來規(guī)劃，曹錦東表示，一方面是產(chǎn)品，意法半導(dǎo)體將針對應(yīng)用需求推出更有針對性的產(chǎn)品線，如更高性能、更低功耗、無線鏈接及更具成本競爭力等方面需求；另一方面則是更強大的軟件生態(tài)的建設(shè)，包括開發(fā)平臺、人工智能、圖形設(shè)計、安全服務(wù)等方面。
雙核造就MCU性能之王
意法半導(dǎo)體微控制器事業(yè)部STM32高性能產(chǎn)品線高級市場經(jīng)理Renaud BOUZEREAU詳細(xì)介紹了意法半導(dǎo)體新推出的STM32H7。
意法半導(dǎo)體微控制器事業(yè)部STM32高性能產(chǎn)品線高級市場經(jīng)理Renaud BOUZEREAU
STM32H7雙核產(chǎn)品包括兩個內(nèi)核，一個是480 MHz主頻的Cortex-M7，內(nèi)置一個雙精度浮點運算單元，MPU、DSP、一級緩存；另外一個核是240 MHz主頻的Cortex-M4內(nèi)核，內(nèi)置單精度FPU，DSP、MPU以及ST獨有的ART加速器。雙核的架構(gòu)使新推出的STM32H7具備了強悍的性能表現(xiàn)，CoreMark得分達(dá)到3200以上。
Renaud BOUZEREAU表示，STM32H7強大的內(nèi)核是由強大的架構(gòu)所支撐的，主要包括四個方面：
（1）在顯示部分，因為STM32H7內(nèi)置Chrom-ART 加速器及MJPEG的編碼器，使得在圖象顯示的時候，可以減少90%的工作負(fù)荷。
（2）數(shù)據(jù)傳輸部分， STM32H7系列內(nèi)置的主DMA可以觸發(fā)事件鏈接，主DMA能處理記憶體和外設(shè)之間最復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳輸配置，最多提供16個通道，從而減輕CPU工作負(fù)荷。
（3）STM32H7嵌入了一個高精度的定時器的模塊，這個模塊可以產(chǎn)生比較復(fù)雜的PWM的輸出，包括所有事件類，這個高精度過程主要是面對數(shù)字電源或者是更復(fù)雜的事件的觸發(fā)，在設(shè)定了觸發(fā)的模式下，CPU不需要參與太多的事件觸發(fā)的過程。
(4)在數(shù)據(jù)加解密部分內(nèi)置了硬件的加解密算法，包括哈希的硬件加速器，客戶由原來的用軟件的形式去做加密工作，變成現(xiàn)在會用內(nèi)部的硬件資源來做加解密動作，也可以使得CPU 工作負(fù)荷減少90%。
雙核的設(shè)計主要適合哪些應(yīng)用場景？Renaud BOUZEREAU以兩個實例作了介紹：第一是工業(yè)控制的人機交互界面，因為雙核的存在，所以客戶可以自由地分配任務(wù)給兩個內(nèi)核進(jìn)行不同的任務(wù)，如將人機界面顯示的控制放在Cortex-M7進(jìn)行處理，實時控制部分，如說網(wǎng)關(guān)通訊、馬達(dá)驅(qū)動以及傳感器數(shù)據(jù)采集放在實時的處理內(nèi)核Cortex-M4上面。第二個例子在家庭自動化以及安全模塊上， Cortex-M7可以處理人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括它所應(yīng)用到的如圖象顯示、語音的識別、圖象的識別等；Cortex-M4的內(nèi)核處理實時性的，如Wi-Fi的通訊、以太網(wǎng)等實時通訊的模塊上。
對于雙核架構(gòu)的優(yōu)點，Renaud BOUZEREAU主要總結(jié)了四個方面：增加系統(tǒng)效能、增加系統(tǒng)效率、縮短開發(fā)周期、降低系統(tǒng)成本。
首先，兩個核可以獨立運行，可以進(jìn)行兩套不同的任務(wù)，或者是執(zhí)行一套任務(wù)，由另外一個核監(jiān)控著另外一個核的應(yīng)用的運行情況，來保證它的安全性。在這樣的架構(gòu)下，可以減少運算時間及應(yīng)用中的平均功耗。
在電源架構(gòu)上，STM32H7雙核產(chǎn)品分為三個供電域，分別是高性能域，是由Cortex-M7在里頭進(jìn)行GUI、DSP和安全的控制，第二的Cortex-M4主要處理實時性的連接和控制，比如說對外的連接，實時操作系統(tǒng)，馬達(dá)驅(qū)動以及更多的控制任務(wù)。第三個域稱為大數(shù)據(jù)量采集域，另外兩個域在休眠的時候，這個域自動的從傳感器，包括外部的電壓電流進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集完之后，達(dá)到一定數(shù)量或者達(dá)到一定閾值后可以喚醒另外兩個域進(jìn)行處理。在三個域里可以自由分配工作時序，自由去決定開啟和關(guān)閉的過程，從而達(dá)到整體的動態(tài)功耗的平衡。
因為STM32H7的兩個核是獨立工作的，可以直接安排兩個或者多個任務(wù)在雙核進(jìn)行處理。所以在開發(fā)過程中，里面的配置包括內(nèi)部資源，只要在分配好之后，兩個團(tuán)隊就可以基于自己的內(nèi)核或者自己分配的資源進(jìn)行開發(fā)，從而不用去避免會影響到另外一個團(tuán)隊的工作，從而可以縮短電路板設(shè)計和項目評估時間。
第四，雙核的產(chǎn)品可以降低整體的系統(tǒng)的成本。因為內(nèi)置了非常多的外設(shè)資源在STM32H7雙核產(chǎn)品里，在很多情況下，不需要再外掛一些ADC、比較器、放大器，從而減少外部器件的需求。因為雙核的原因，可以將兩個系統(tǒng)所完成的東西變成一個系統(tǒng)，由雙核的MCU就可以進(jìn)行處理。