STM32又添一虎将，一芯双核，性能飙升

自2007年意法半导体（ST）在北京发布首款STM32产品以来已有10年之久，在这
风雨十年里，STM32出货量高达30亿颗，成为中国第一大微控制器品牌。不止于此，随着IoT的应用趋势逐渐明显，对其中的MCU需求也日益增加。为此，在ST的战略中，最终目标是要打造一个宏伟的战略生态系统，成为产业领导者。

ST不断扩充着STM32系列，2019年7月，ST在北京召开新品发布会，推出了首款双核MCU——STM32H7。来自ST微控制事业部高级市场经理Renaud Bouzereau详细介绍了它的性能优势。

STM32H7采用Arm Cortex-M系列中性能最高的480MHz Cortex-M7内核，并增加一颗240MHz Cortex-M4内核。借助意法半导体的智能架构、高效的L1缓存和ART Accelerator™自适应实时加速技术，当执行嵌入式闪存中的代码时，新MCU创下了1327 DMIPS和3224 CoreMark™性能新记录。意法半导体的Chrom-ART™加速器™进一步提升了图形处理性能。为了最大限度地提高能效，每个内核都有独立的电源域，在不需要时可以单独关闭。通过灵活使用两个内核，开发人员可以轻松升级现有应用，增加更先进复杂的图形用户界面，以电机控制为例，将以前在单核Cortex-M4 MCU上的旧代码迁移到STM32H7 Cortex-M4上，同时在Cortex-M7上运行新GUI。另一个例子是通过降低主处理器的密集型工作负荷，例如，神经网络、校验和、DSP过滤或音频编解码，提高应用性能。
 
此外，双核架构还有助于简化代码开发，并缩短项目开发周期，将用户界面代码与实时控制或通信功能的开发分开进行。
 
STM32H7似乎榨干了Cortex-M7的最后一滴血 
 
Cortex-M7是ARM在2014年9月24号发布的全新一代Cortex-M系列架构，面向高端的嵌入式应用市场。 凭借着40nm新工艺、超大闪存和RAM的优势，STMH7成功地达到了2010的高分，在大部分参数上，都比2年前的STM32F7拥有两倍的性能优势。而且比其他厂家基于Cortex-M7研制的MCU性能都要高。

STM32H7成功地刷新了所有基于Cortex-M系列内核的处理器的最高性能，Renaud说到：“作为嵌入式系统目前的使用而言，H7已经完全可以胜任任何高端应用，对于目前嵌入式应用中的图像处理和音频处理而言已经可以做到十分地顺滑。”甚至H7可能在某些方面取代低端的Cortex-R系列的处理器。而更高端的应用，可能就不是Cortex-M内核处理器所要关注的了
 
强大的内核有强大的架构提供
 
除了Cortex-M7高性能表现以外，STM32H7最明显的提升来自于第二核心M4，它将CoreMark得分提高了800分。由于出色的设计，这个双核架构非常灵活。例如，系统可以在任何一个核心上引导，并且它们都存在于一个独立的电源域中，以显著地优化能源消耗。H7既可以执行2种任务或者由其中 1个内核做安全运行检测，这样可减少运算时间和平均功耗。因此，新的双核模型具有动态功耗远远好于STM32F7。这样的灵活性还可以表现在开发周期上，双核架构可以减少开发团队之间的依赖度，从而避免了复杂性和设计上的挑战。

双核带来的优点还包括：
 
1.两个核可以独立运行，在使用STM32双核产品里，可以进行两套不同的任务；
 
2.源架构上分为三个供电域，高性能域是由Cortex—M7进行GUI、DSP和安全的控制，D2的Cortex—M4主要处理实时性连接和控制，D3是大数据量采集域，主要是另外两个域在休眠的时，自动从传感器采集数据。三个域可以自由分配工作时序，自由去决定开启和关闭过程，从而达到整体的动态功耗的平衡；
 
3.两个核是进行独立工作，缩短电路板设计和项目评估时间；
 
4.可降低整体的系统成本，因为内置了非常多的外设资源在STM32H7双核产品里，因此可将两个系统所完成的东西变成一个系统，由双核MCU就可以进行处理。最重要一点，开关电源的功能会非常完美地解决芯片动态功耗的平衡。
 
双核STM32H7的新特性:MIPI-DSI、16位ADC和FD-CAN
 
对光刻操作的改进也使ST能够在STM32H7中首次引入MIPI显示串行接口(MIPI- DSI)。STM23H7x7中提供的这一功能够使用更高分辨率的显示器，提供低电磁干扰，并且消耗极少的功耗，这使得它非常适合便携式视频游戏机或家用电器等。类似地，新的STM32H7x5和STM32Hx7能够更灵活地使用模具上的3个16位模数转换器(最高3.6百万次采样/s)。它的两个FD-CAN接口和以太网控制器也为工业应用提供了良好的优势。
 
强大的内核是由最为强大的架构所支撑， ST内置Chrom-ART 加速器， MJPEG编码器，可以使得整个CPU Loading在图象显示的时候，减少90%的工作负荷。这样的话就能腾出更多的CPU的资源来给到大家所使用。
 
此外，高性能产品最怕会在数据传输方面出问题或者会增加CPU工作负荷，但STM32H7系列内置主DMA，它可以触发事件链接，让它从内存里自动搬取，这样可以制作出来一个比较复杂的传输资料的任务给到CPU之间内存的交换，这种情况下，是无需CPU进行干预的，所以CPU工作负荷也会变得比较轻。而且，STM32H7嵌入了一个高精度的定时器的模块，这个模块可以产生比较复杂的PWM输出，这个高精度过程主要是面对于数字电源或者是更复杂的事件的触发，而且这个过程在于设定了触发在模式下，CPU不需要参与太多的事件触发的过程。
 
更高的环境温度
 
通过提高晶圆的制造工艺，优化了STM32H7的架构，从而提升了它的环境温度最大功耗(TJmax 125ºC)，据了解STM32H7s现在的阈值可以安全地达到105ºC。这意味着在没有主动散热的情况下,它能够运行特定的应用程序，这让它还更加适用于更广泛的环境开放产品范围。
 
一芯双核，打造复杂应用

Renaud以厨房设备的架构图举例说明了H7双核结构可以应对复杂的应用。这里，Cortex—M7内置的Chrom—ART加速器还有JPEG  Codec加速器用来处理图象显示，语音识别的动作可以在Cortex—M7上运行；主通讯利用Cortex—M4的内核作为实时控制。
 
双重加密，生产更安全

如何在烧录过程中保证软件不被泄露或者不被再利用呢？H7的安全固件安装服务会让你打消这个疑虑。因为ST硬件上会产生两样东西，一是将固件进行加密，二是含有密钥的实体智能卡。第三方只有拿到这两样东西的情况下，才能将这个芯片进行生产，这样的话就保证在整个过程中是永远看不到最原先开发的固件，所以整个模式下，我们会保证传输到外部的永远是加密的固件。
 
STM32提供全方位的支持

硬件方面，ST会提供三种开发板： Nucleo板、评估板以及全功能评估板。用户支持上面，ST自有也包括代理商所提供的FAE，让用户在全球各地都可以找到相关的技术支持。此外，很多问题都可以在ST社区得到答案；除了这些ST也在在进行合作伙伴的项目，这个项目可以深入到各个应用上面去，不仅是H7，还有其他产品线，在马达控制，工业的连接上面，ST都会有不同的partner可以支持到这点。
 
总结
 
ST能够不断地推陈出新，在性能上不断的去进行优化，使得ST通用MCU 2018年全球的排名，从2017年第三名提升到2018年第二名。

意法半导体中国区微控制器事业部市场及应用总监曹锦东介绍到：所有供应商的市场表现都是非常强劲的，同时整个市场份额如果想有进一步提升也是非常困难的。然而归功于过去STM32强劲的产品线以及更广泛的群众客户基础，ST还是不停地在提升市场份额。
 
ST在MCU的供应量超过16%的增长，这种有机的增长（指没有通过收购、合并、兼并的方式）是来自于自己的市场开发，通过这种方式，生意也是非常健康的。
 
未来ST会紧跟于时代前沿的方向，去进行更深的研究和软件开发，还会注重于垂直应用和细分应用，在这部分会投入更多的精力开发生态系统。

在中国区策略ST将从三个方面帮助客户，一个是拓展生态系统、紧密联系合作伙伴，第二，专注垂直应用，第三会更广泛支持中小客户，这样的矩阵确保ST的生意能够长期的，可持续性的健康发展。在谈到未来规划上，曹锦东指出
 
未来除了产品以外，会更侧重于服务，产品芯片是立身之本，这个以外ST会更加去拓展，开发更强大的软件生态或者生态系统，因为这样才可以让它更短的时间开发出更复杂的应用。随着芯片的日益复杂化，ST会开发更加无缝连接支持的开发环境和开发平台，在额外附加跟用户应用相关的软件，去帮助客户更简化，更快速地开发。