Dimulai dengan STM32F103 pertama pada tahun 2007, pengembangan dua belas tahun telah menjadikan keluarga STM32 seri MCU paling sukses di abad baru. Dengan diperkenalkannya multi-core dan periferal tambahan, peningkatan-diri STM32 tidak berhenti. Sekarang, pengenalan kernel heterogen akan menjadi simpul penting lainnya dalam sejarah pengembangan STM32, dan MPU baru akan pecah berdasarkan MCU.
Memperkenalkan kernel heterogen
Anggota terbaru dari keluarga STM32 adalah keluarga mikroprosesor STM32MP1 yang menggabungkan inti Cortex-A dan Cortex-M.
Cortex-M adalah inti MCU khusus dalam prosesor ARM, Cortex-A adalah inti prosesor aplikasi, dan sekarang seri Apple A, Qualcomm Snapdragon, prosesor Huawei Kirin di ponsel didasarkan pada arsitektur Cortex-A. Memperkenalkan Cortex-A ke dalam MCU, yaitu, memperkenalkan komputasi heterogen ke dalam MCU.
“MPU sebenarnya sangat rumit. Setelah lama berpikir dan memverifikasi, akan dibutuhkan waktu lima tahun penuh untuk matang dan memasarkan. ”Sylvain RAYNAUD, Manajer Pemasaran Produk Mikroprosesor STM32, Divisi Mikrokontroler STMicroelectronics. Ini diindikasikan.
Keluarga mikroprosesor STM32MP1 mengintegrasikan dua inti prosesor aplikasi Arm Cortex-A7 650MHz dan inti mikrokontroler Arm Cortex-M4 berkinerja tinggi yang berjalan pada 209MHz. Pada saat yang sama, STM32MP1 juga tertanam dalam GPU untuk mendukung tampilan antarmuka manusia-mesin.
Divisi tiga inti jelas, kernel A7 menjalankan Linux, GPU bertanggung jawab atas fungsi tampilan, dan inti M4 melakukan fungsi kontrol tradisional. Tiga inti berkomunikasi melalui mekanisme IPCC yang unik dan dilengkapi dengan langkah-langkah enkripsi. "Mereka berkomunikasi di kotak surat, dan kemudian data komunikasi disimpan di SRAM." Sylvain RAYNAUD menjelaskan.
Untuk mencegah kemacetan kinerja dan masalah bandwidth dalam sistem MPU, STM32MP1 mendukung memori DDR SDRAM yang terjangkau, termasuk DDR3, DDR3L, LPDDR2, 533MHz 32/16-bit LPDDR3. Selain itu, STM32MP1 mendukung berbagai produk memori flash: eMMC, kartu SD, SLC NAND, SPI NAND, dan flash Quad-SPI NOR.
Secara arsitektur, STM32MP1 fleksibel dan hemat energi. Dalam operasi kecepatan penuh, dual-core Cortex-A7 + 3D GPU terbuka penuh, dengan kecepatan prosesor 2470DMIPS dan bagian Cortex-M4 dengan kecepatan pemrosesan 260DMIPS. Dalam mode daya rendah, Cortex-A7 memasuki mode siaga, dan hanya Cortex-M4 yang berjalan, mengonsumsi 1/4 dari mode normal. Jika Anda ingin masuk ke mode siaga penuh, konsumsi daya hanya 1/2500 dari mode sebelumnya.
Dari mode siaga ke operasi kecepatan penuh, STM32MP1 berkinerja sangat baik. Hanya perlu 1 detik untuk kembali ke antarmuka Linux, dan 3s dapat kembali ke antarmuka aplikasi grafis 3D.
Penting juga bahwa periferal kaya yang dilengkapi dengan STM32MP1 dapat ditugaskan ke A7 atau M4 online. Periferal ini termasuk USB 2.0, Gigabit Ethernet GMAC, CAN FD, dan beberapa standar I2C, UART, dan antarmuka SPI, serta berbagai periferal analog.
Karena meningkatnya kompleksitas, ST juga merancang IC manajemen daya khusus (PMIC) STPMIC1 untuk STM32MP1. Ini mengintegrasikan empat konverter buck DC / DC, enam regulator LDO, satu konverter boost DC / DC, dan USB VBUS dan sakelar daya universal untuk menyediakan STM32MP1 dan komponen lainnya di papan tulis. Rel tegangan yang dibutuhkan.
Memperkenalkan kernel baru dan memperluas ruang aplikasi STM32. Sylvain RAYNAUD menyimpulkan: "Untuk pelanggan yang sebelumnya telah menggunakan aplikasi mikroprosesor + MCU, STM32MP1 dapat melakukan ini dengan satu chip; sementara pelanggan sebelumnya menggunakan MPU, maka STM32MP1 dapat digunakan untuk aplikasi MCU."
Bekerja dengan Linux, didukung oleh ekologi yang matang
Pengenalan kernel Cortex-A7 juga telah memperkenalkan Linux kepada pengembang. Untuk mempercepat pengembangan proyek, ST merilis distribusi Linux open source mainstream OpenSTLinux Distribution. OpenSTLinux telah disetujui oleh komunitas Linux seperti Linux Foundation, Yoctoproject®, dan Linaro. Rilis ini berisi semua komponen dasar yang diperlukan untuk menjalankan perangkat lunak pada inti prosesor aplikasi.
"Ketika mendukung seluruh sumber pengembangan Linux, kami sepenuhnya kompatibel dengan standar perangkat lunak sumber terbuka, termasuk Linux Foundation dan Proyek Yocto." Sylvain RAYNAUD berkata, "Karena Linux memiliki banyak kode sumber terbuka, pelanggan memiliki pilihan yang buruk. Untuk itu, ST adalah Yocto membangun Proyek yang memungkinkan pelanggan untuk menggunakan kit pengembangan dengan cara yang stabil dan mudah."
Pada saat yang sama, STM32MP1 juga sudah diinstal sebelumnya dengan sistem operasi keamanan OP-TEE. "Jika pelanggan perlu membayar untuk aplikasi keamanan mereka sendiri, ST telah memecahkan masalah ini bagi pelanggan untuk menggunakan OS terenkripsi gratis." Sylvain RAYNAUD menjelaskan alasannya.
Di sisi Cortex-A7, OpenSTLinux dapat digunakan. Di sisi Cortex-M4, alat STM32Cube sebelumnya dapat digunakan. Menurut Sylvain RAYNAUD, ada banyak kode referensi dan driver di STM32Cube yang mendukung pelanggan, termasuk banyak API untuk akses periferal dan berbagai middleware. Semua ini adalah perangkat pengembangan perangkat lunak dengan jaminan kualitas ST, dengan persyaratan bisnis yang sangat ramah, sehingga mudah digunakan oleh pelanggan.
Dalam hal alat pengembangan perangkat keras, ST menawarkan tiga papan pengembangan: papan berfitur lengkap, papan penemuan (hanya perangkat dasar), dan papan prototipe / produksi pihak ketiga. Tiga papan ini tersedia di toko flagship STM32 Tmall.
Untuk mendukung pengembangan pengguna, ST juga telah menggunakan platform pihak ketiga super pada skala global, terutama mendukung GUI, enkripsi, dan pelatihan. Selain itu, ST telah mendirikan situs wiki khusus untuk mendukung pelanggan STM32MP1 untuk pengembangan terkait Linux.
Meskipun waktu kelahiran STM32MP1 tidak lama, itu telah membentuk seri produk yang lengkap. Saat ini, STM32MP1 memiliki tiga lini produk: 157, 153, 151. Diantaranya, 151 dilengkapi dengan Cortex-A7 + Cortex M4; 153 menambahkan CAN FD dan dual-core Cortex A7; 157 adalah kinerja tertinggi dalam seri saat ini, dengan dual-core Arm Cortex-A7 + Cortex-M4 + GPU 3D, Dukungan untuk DSI dan CAN FD.
Adopsi arsitektur yang heterogen merupakan inisiatif dari STM32 untuk mengatasi meningkatnya permintaan akan interaksi manusia-komputer. Untuk perencanaan produk di masa depan, Sylvain RAYNAUD mengatakan: "Masa depan seri ini akan berkembang dalam dua arah: kinerja tinggi, keamanan, fungsionalitas, dan optimalisasi daya biaya. Aplikasi potensial seperti industri, elektronik konsumen, perawatan kesehatan dan Home, STM32MP1 dapat dengan sempurna didukung. "