STMCU-管管
发布时间：2020-9-23 16:43
高性价比MCU的传奇 —— STM32H7系列# ^1 x9 R3 Z! M2 m* i# y2 K
STM32可以列出很多关键词，跨界通用、全面覆盖、完整生态、超低功耗、多种应用。而高性价比是最受用户关注的关键词。 从2007年推出世界第一款Cortex-M MCU，到2020年新推出的H7系列高性能大内存产品，十几年来，ST在MCU市场上不断加大创新力度，STM32持续出新。5大家族、17条产品线、千款型号、I/O兼容，STM32大家族跨越通用、超低功耗、高性能和超高性价比MCU，全面覆盖各种应用需求，打造出了32位MCU的大帝国。+ ^- Q5 g" e' V3 y3 H. t; m 谈到STM32的高性能家族产品，大家已经对STM32F2/F4/F7耳熟能详。之后的STM32H7系列继承和发展了高性能产品家族的特性，其中单核的H743/750和双核745/747也已经得到了广泛应用。2020年初，ST推出STM32H7A3。2020年9月，H7系列又出新品，STM32H723将高性能与低价格的平衡推到极致。$ E4 a. ~/ ~1 @0 L 
Coremark/DMIPS对比& u) X! C) H! ^ STM32H7各产品应用定位如下：& _: d5 a* \0 L& X 2 n% e# E9 d5 ~0 n" D; j+ j STM32H743：单核480MHz及丰富的资源，适用于工业、医疗及消费类应用；5 t* U, _+ B$ ~; m% v, }# U STM32H745：双核架构、125度耐温以及强大的运算能力，适应于工业应用的苛刻环境； STM32H747：内置MIPI DSI, 满足同时需要高性能及显示要求的应用； STM32H7A3：内置大容量1.4MB SRAM及低功耗，适用于家电及工控显示应用；- k, l: Q1 b# q1 U4 Q. z6 j/ J STM32H723：单核最强性能及高性价比，适用于工业、医疗及消费类成本敏感型应用。 
▲ STM32H7各产品应用定位 o8 t! {+ \! [3 N. u细说 STM32H7 8 J! T+ }3 b5 y5 q8 W* LSTM32H7 使用三电源域架构：主处理域、低功耗域、外设域。三电源域架构有效防止系统漏电流的产生、从而降低整体运行功耗；三电源域可按照需求自由关闭，制定灵活的低功耗方案；所有电源域的外设资源可自由分配到单核或者双核使用、灵活配置。+ p* o! w3 f( o; N 
▲ STM32H7系列电源域架构 ! H; H9 i6 C; m+ I7 u4 g3 ESTM32 H7系列主要特性： 1 Q2 I, }0 b- m9 E* L ·Cortex-M7 480MHz主频, X9 J" \: M$ m - 双核Cortex-M4 240MHz (仅STM32H7x5/H7x7系列)/ l' P0 O' O0 h, C - 2400 Coremark， 1027DMIPS. P: n' X) t2 k1 X* N - 双精度浮点运算单元 - 16+16KB 一级缓存 - 64KB ITCM 和 128KB DTCM 快速访问内存- O& w$ B. j8 a- y* d - 最高总线速率达到240MHz/ P. O/ {/ t3 C% ` - o% p; \+ S; {8 [8 K ( J3 A! D7 \$ s ·2MB 内部 Flash - 双区设计、可不停机升级 - 每页128KB，带ECC校验6 t. p: R( |2 }& B; u. `$ S ·分散式 1MB SRAM4 T. S; W' S( e; Z! ~ ~2 m/ ` - CM7内核：64KB ITCM 和 128KB DTCM - AXI总线：512KB - AHB总线：288KB - 低功耗域：64KB - 全部SRAM都带有ECC校验 H7系列具有强大的内核，Chrom-ART Accelerator 和MJPEG codec 可减轻90%以上的CPU工作负荷，图像显示效果佳；主DMA能处理记忆体和外设之间最复杂的数据传输配置，最多提供16个通道减轻CPU工作负荷，可横跨各种外设，高效率传输资料；在安全管理方面，使用专属加密技术和哈希硬件加速，可减轻90%以上的CPU工作负荷；高精度计时器(2.1ns) 能产生复杂波形，与多重事件同步，无须CPU辅助。 
▲ STM32H7系列的典型案例 - 3D打印机 V. o7 x. c' O* e, pSTM32H743_H753/STM32H745_H755/STM32H747_H757系列的典型应用案例是3D打印机。其中，Cortex-M7作为高速运算处理器，负责处理显示部分，实时处理部分由Cortex-M4负责。一颗MCU即可完成整个打印机功能，大大节省系统元器件数量。 6 v" y& q9 g% ~8 m6 R, T) Q* q STM32H7A3/STM32H7B3主攻图像应用，如家庭控制板，温控器等。AXI总线：1MB(2x384KB + 256KB)连续地址SRAM有助于图像处理；支持串行PSRAM外扩。图像Chrom-GRC在圆形显示时减少20%的缓存资源。OctoSPI 接口能更快速地连接外部存储器，并支持 OctoSPI PSRAM，大容量内部RAM。9 f/ I6 p n7 ~* z. A STM32H7A3/STM32H7B3内嵌图像处理引擎，能够支持高分辨率显示应用，并能优化中低分辨率显示应用。仅使用64pin 封装就能满足图像显示应用，无需扩展SRAM，令系统架构简单，PCB面积更小，成本更低。& |% F+ K5 ]- Y4 S 
▲ STM32H7X3系列的典型案例 - 智能家电显示控制板 ' }! e% T+ N Z2 D3 M1 I! Y在STM32H7A3/STM32H7B3的典型案例——智能家电显示控制板的系统架构中，ITCM和DTCM主要放置常用代码；实时控制部分通过SDMMC和传统通讯接口，进行传感器以及马达驱动控制，在执行上实现了真正的零等待过程。% d% A! b' ^! ^/ [* r: G H7功耗优化功能非常突出。 
▲ STM32H7优异的能效表现 在运行模式下，传统的STM32F7功耗为500uA/MHz。使用H7，功耗仅为258 uA/MHz，使用SMPSDC/DC供电模式，功耗还会再缩减一半，仅为F7的四分之一。( d7 |$ I" w% p" \6 j) z& o 在停止模式下，F7功耗大概为370 uA，STM32H745在SMPS供电方式下，功耗为60 uA，如果使用STM32H7A3，功耗可达32 uA。 ) J0 ?+ d; U7 W 性价比之王：STM32H723/H733和STM32H725/H735 * [ g& x* Z2 d* k9 |6 d% O7 M% Z, q5 n8 d STM32H723_H733 和 STM32H725_H735 系列近期已全球发布。该系列的主频和外设资源丰富很多，但价格更便宜。产品集成了以太网，内存扩展，TFT LCD显示驱动，对于工业网卡、变频器、伺服器等应用非常有优势。- q6 e3 z$ r% d+ }- F& A5 t 新品 STM32H72x 将价格推向极致，一样的价格，5倍的性能。/ P8 i7 L& F4 V3 K& ~& ^ 
▲ STM32H72x 系列与以往高性能系列性能对比 性能方面， STM32H72x 系列在 550MHz 的CPU主频下，从Flash执行程序时，能够实现2778 CoreMark /1177 DMIPS 的性能，借助L1缓存可实现零等待执行；L1缓存（32 KB的I-缓存 +32 KB的D-缓存）提高外部存储器的执行性能。' a3 s" W) ^" A7 [& e 
▲ STM32H723_H733和STM32H725_H735系列的处理性能 8 B0 a( q6 c$ e该系统拥有共享型ITCM：ICTM与AXI总线RAM共享一个192KB存储空间，可配置，针对高主频和性能情况下，通过配置达到代码执行最高效率。 数学加速器是另一个新功能，一方面做三角函数运算，另一方面作为数字滤波加速器，能够实现功能加速与减轻CPU负担。( `# w: S; S; @ ] % \! }& n9 h& A9 g. z k/ f# q+ g7 `/ V! q7 B1 z* w 在显示方面，该系列通过Chrome-ART 加速器，使用内部RAM时，LCD-TFT 支持高达800x600分辨率，最小封装仅为QFN-68 。 0 L7 ?$ v4 X# H, [1 y2 I& I# N9 J* M 相较于之前推出的高性能超值系列 STM32F730/750/H750，最新问世推出的STM32H7B0/H730，延续了STM32H7A3和STM32H723系列的主要特性，除flash配置为128k外，其他配置都相同。该系列特别适合价格敏感的客户应用。 8 B& ]. d+ J$ T% w: |) r* T STM32H7的生态系统 与其他STM32产品一样，ST为H7系列产品提供了从硬件、软件开发工具等完整的生态系统。" t- c4 K- i, @4 N+ [4 K9 D2 {6 O 
▲ STM32H7软件开发平台 在软件工具方面，ST提供从调试、开发、配置、监测一站式开发平台。 STM32CubeMX：芯片选型/项目配置/ 代码生成/ STM32CubeIDE：代码编辑/代码编译链接/代码调试/代码烧写* V( W7 J8 a2 m" v! {! ^( @# J9 f: R$ W STM32CubeProgrammer：烧写、读取片上存储区/烧写、读取片外存储区/烧写、读取选项字节/$ m+ Z- E1 S+ H, O' d STM32Cube Monitor：功耗测试，无线蓝牙调试，USB PD调试 
▲ STM32H7硬件开发平台 . l, O: G+ |7 h, e硬件工具方面，STM32H7硬件开发平台包括： ·NUCELO – 可自由搭建你的项目模型 ·Discovery – 能快速测试STM32H7关键特性 ·EVAL – 全面测试STM32H7所有性能 ! a; l9 X3 a/ k1 O6 ?+ `5 t w 
8 L, m2 E* C6 H% y2 P 听原厂工程师解读STM32H7 |
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