STMCU-管管
发布时间：2020-9-23 16:43
高性价比MCU的传奇 —— STM32H7系列
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。 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。 
Coremark/DMIPS对比, G. c h# Z4 H l! U2 e6 m% |' n7 i STM32H7各产品应用定位如下：5 [8 K5 m5 Q1 K) @9 E + E B* l0 S5 G, ^: F STM32H743：单核480MHz及丰富的资源，适用于工业、医疗及消费类应用； 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；+ o8 W: B5 x2 ^6 f0 S1 ~ 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； 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 细说 STM32H7 ; w; O& t/ K& y& I: e) c7 _" k K+ \6 |8 c2 {- k STM32H7 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。 
▲ STM32H7系列电源域架构 4 R4 L, E' _ i7 c4 s; O$ P* u5 O0 G: P$ P+ m) n) L! ] STM32 H7系列主要特性： ·Cortex-M7 480MHz主频 - 双核Cortex-M4 240MHz (仅STM32H7x5/H7x7系列) - 2400 Coremark， 1027DMIPS) l9 A% |+ l- x# f# p - 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# P$ u) K/ K7 Z p( H2 w( m - 最高总线速率达到240MHz # s1 K' r2 X* K7 Z ·2MB 内部 Flash: r2 w4 p' R( b# ^* W& T* v& O - 双区设计、可不停机升级6 ]8 E- y! q+ I - 每页128KB，带ECC校验 7 D) l% v" s A' c7 h ·分散式 1MB SRAM - CM7内核：64KB ITCM 和 128KB DTCM* ?3 t R# z3 I+ R - AXI总线：512KB1 \8 Z- G; m b2 z - AHB总线：288KB - 低功耗域：64KB - 全部SRAM都带有ECC校验* J% O* p$ f; v - M- X# P8 C7 ^& k' D. D 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 STM32H743_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。 ) v: J3 e$ y* P+ r$ c) H$ O 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。0 [- O. L; k% a* W8 r/ r + Y- X$ k3 A0 h6 X- Q0 N7 k 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。, Q1 |! g' a2 ?# w% `8 ~ 
▲ STM32H7X3系列的典型案例 - 智能家电显示控制板 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。 ; r) U9 O, p, ^, D- ?6 y H7功耗优化功能非常突出。 
▲ STM32H7优异的能效表现 8 C+ c& J3 X" {( u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。 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。 * b: @+ }2 j# A2 @7 a) q1 S 性价比之王：STM32H723/H733和STM32H725/H735 1 ?# s5 N+ }% E+ C- C# \8 d! ~' C) k" w# a1 @ 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。5 O3 m) O) Q# V% g | 6 ~( o; P- u8 p) N 新品 STM32H72x 将价格推向极致，一样的价格，5倍的性能。% F$ g$ u7 T! Q4 S1 n% A 
▲ STM32H72x 系列与以往高性能系列性能对比 - D H0 w0 l1 y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。 
▲ STM32H723_H733和STM32H725_H735系列的处理性能 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。5 V/ V' C% r! T0 f; h. T& G% X6 a 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。 9 N- @3 O: U, Z$ A/ r J. |; u" X$ q 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 。7 H5 Z4 f/ m& j8 H6 H " m6 U2 U, C; n3 }1 _ 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。 ! A# r: C" Q4 x7 H4 K6 u STM32H7的生态系统 : r6 ]! Y4 r1 I. V5 |+ g/ s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。 
▲ STM32H7软件开发平台 0 M* l9 I$ l3 w! h" |; U E 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。; @( Z0 w2 v' L( j I6 q 2 j! Y2 v7 M1 `$ F8 ] 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0 s( B( s% T/ o4 J. N, k 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/2 v ^6 f9 z$ m$ [! L' ?. I3 l STM32Cube Monitor：功耗测试，无线蓝牙调试，USB PD调试9 a: r7 f& [: r1 } 
▲ STM32H7硬件开发平台 / R- F8 y. o/ y. d* D S- B9 C硬件工具方面，STM32H7硬件开发平台包括：* j6 f4 W$ ~; v4 Z$ Q5 E ·NUCELO – 可自由搭建你的项目模型8 d4 n' C z: T- B3 Z5 @/ F ·Discovery – 能快速测试STM32H7关键特性 ·EVAL – 全面测试STM32H7所有性能 , @8 h: E: C7 }+ G$ K0 c 
5 o2 v0 u. r4 H( X* m: R. t 听原厂工程师解读STM32H7 0 ]4 F! p+ W8 v; R1 d |
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