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(duì)某款MCU性能評(píng)價(jià)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(qiáng)大的STM32家族中，囊括了基于不同Cortex-M內(nèi)核、針對(duì)不同應(yīng)用定位的多個(gè)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(gè)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(gè)新的巔峰，在安全性及內(nèi)置外設(shè)的多方面的新設(shè)計(jì)，也將給用戶帶來極大地便利，堪稱強(qiáng)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(chǎng)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(chǎng)第三名提升為2018年的第二名。在中國市場(chǎng)，意法半導(dǎo)體為2018年中國MCU市場(chǎng)第一名。
意法半導(dǎo)體中國區(qū)微控制器事業(yè)部市場(chǎng)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(jī)”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(chǎng)的成功主要?dú)w功于ST過去到今天以至未來一直所積極推行三個(gè)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。”
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(duì)應(yīng)用需求推出更有針對(duì)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(qiáng)大的軟件生態(tài)的建設(shè)，包括開發(fā)平臺(tái)、人工智能、圖形設(shè)計(jì)、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(jí)市場(chǎng)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(jí)市場(chǎng)經(jīng)理Renaud BOUZEREAU
STM32H7雙核產(chǎn)品包括兩個(gè)內(nèi)核，一個(gè)是480 MHz主頻的Cortex-M7，內(nèi)置一個(gè)雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元，MPU、DSP、一級(jí)緩存；另外一個(gè)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(dú)有的ART加速器。雙核的架構(gòu)使新推出的STM32H7具備了強(qiáng)悍的性能表現(xiàn)，CoreMark得分達(dá)到3200以上。
Renaud BOUZEREAU表示，STM32H7強(qiáng)大的內(nèi)核是由強(qiáng)大的架構(gòu)所支撐的，主要包括四個(gè)方面：
（1）在顯示部分，因?yàn)镾TM32H7內(nèi)置Chrom-ART 加速器及MJPEG的編碼器，使得在圖象顯示的時(shí)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(gè)通道，從而減輕CPU工作負(fù)荷。
（3）STM32H7嵌入了一個(gè)高精度的定時(shí)器的模塊，這個(gè)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(gè)高精度過程主要是面對(duì)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(huì)用內(nèi)部的硬件資源來做加解密動(dòng)作，也可以使得CPU 工作負(fù)荷減少90%。
雙核的設(shè)計(jì)主要適合哪些應(yīng)用場(chǎng)景？Renaud BOUZEREAU以兩個(gè)實(shí)例作了介紹：第一是工業(yè)控制的人機(jī)交互界面，因?yàn)殡p核的存在，所以客戶可以自由地分配任務(wù)給兩個(gè)內(nèi)核進(jìn)行不同的任務(wù)，如將人機(jī)界面顯示的控制放在Cortex-M7進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)控制部分，如說網(wǎng)關(guān)通訊、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)以及傳感器數(shù)據(jù)采集放在實(shí)時(shí)的處理內(nèi)核Cortex-M4上面。第二個(gè)例子在家庭自動(dòng)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(shí)別、圖象的識(shí)別等；Cortex-M4的內(nèi)核處理實(shí)時(shí)性的，如Wi-Fi的通訊、以太網(wǎng)等實(shí)時(shí)通訊的模塊上。
對(duì)于雙核架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，Renaud BOUZEREAU主要總結(jié)了四個(gè)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(gè)核可以獨(dú)立運(yùn)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(gè)核監(jiān)控著另外一個(gè)核的應(yīng)用的運(yùn)行情況，來保證它的安全性。在這樣的架構(gòu)下，可以減少運(yùn)算時(shí)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(gè)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(shí)時(shí)性的連接和控制，比如說對(duì)外的連接，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)以及更多的控制任務(wù)。第三個(gè)域稱為大數(shù)據(jù)量采集域，另外兩個(gè)域在休眠的時(shí)候，這個(gè)域自動(dòng)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(gè)域進(jìn)行處理。在三個(gè)域里可以自由分配工作時(shí)序，自由去決定開啟和關(guān)閉的過程，從而達(dá)到整體的動(dòng)態(tài)功耗的平衡。
因?yàn)镾TM32H7的兩個(gè)核是獨(dú)立工作的，可以直接安排兩個(gè)或者多個(gè)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(gè)團(tuán)隊(duì)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(huì)影響到另外一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，從而可以縮短電路板設(shè)計(jì)和項(xiàng)目評(píng)估時(shí)間。
第四，雙核的產(chǎn)品可以降低整體的系統(tǒng)的成本。因?yàn)閮?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?yàn)殡p核的原因，可以將兩個(gè)系統(tǒng)所完成的東西變成一個(gè)系統(tǒng)，由雙核的MCU就可以進(jìn)行處理。