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。

( M, c( _) ^* m4 a. j9 r, ^4 \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。
, O6 d% C/ h1 o2 E: }% L% J& h
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。
9 [! z3 K( f/ C; c

▲ STM32F2/F7/H7高性能各系列
Coremark/DMIPS对比

STM32H7各产品应用定位如下：
" q7 ]/ U0 O$ ?

1 v1 m/ b/ _. j) uSTM32H743：单核480MHz及丰富的资源，适用于工业、医疗及消费类应用；
( F* _' V. J1 e5 Q: y$ s4 qSTM32H745：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；
3 s" b- Z# K! U: q$ ^* n/ B; JSTM32H747：内置MIPI DSI, 满足同时需要高性能及显示要求的应用；
' n3 p/ c) i: e9 H1 Y* ?6 _! \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；
" ~  H3 w( N( F$ R9 ISTM32H723：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

7 Z7 q5 |% b& u7 a3 ~2 ~" W# Q, H

细说 STM32H7

$ ?9 f' _, q* r3 R: Q) k/ B' j, \- T4 b' v8 h
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。
! H6 A& p: h) S$ t0 P  @

▲ STM32H7系列电源域架构

STM32 H7系列主要特性：

" f% \* W9 k3 a4 ~* A
( j) I$ s& k4 k/ W3 C; _. ~; t·Cortex-M7 480MHz主频
- 双核Cortex-M4 240MHz (仅STM32H7x5/H7x7系列)
- 2400 Coremark， 1027DMIPS
, Z! Z' v+ B7 h' a* F- 双精度浮点运算单元
! \4 p) K5 ]6 U5 s  ^- 16+16KB 一级缓存
) P, D! A2 [$ |, ?- 64KB ITCM 和 128KB DTCM 快速访问内存
' Z' v9 E# D7 d- U: v. P- 最高总线速率达到240MHz
& k0 i0 m% ~4 i8 p5 ~

·2MB 内部 Flash
- 双区设计、可不停机升级
8 ^9 S( a5 D0 O) S- 每页128KB，带ECC校验
  m. x; P8 U5 M/ c. q9 a3 t
* D: T0 L, J" L4 \& H( w5 a# `
" X' \& F3 ?4 R) e4 Q: [·分散式 1MB SRAM
& r$ ]: X* F) j3 @- _; n4 N6 l& v- CM7内核：64KB ITCM 和 128KB DTCM
- AXI总线：512KB
6 R, E& v; Z' B" R  a8 w- AHB总线：288KB
8 ^1 Z7 D9 Y$ R, B! H0 u- 低功耗域：64KB
& I. M9 J: V4 x- C0 u4 Y1 t' z- 全部SRAM都带有ECC校验
% C1 M$ F) t; s" {; H( y
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。
8 W% x- Z2 @7 C; w, l7 L: E

▲ STM32H7系列的典型案例 - 3D打印机

, O8 p9 e- H! q9 p1 U. R* x0 jSTM32H743_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。

  b7 L1 o1 i4 V: M6 l
& x$ n8 e+ O2 U! T1 J% vSTM32H7A3/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。
5 d2 I* }- q. ?9 `
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。

▲ STM32H7X3系列的典型案例 - 智能家电显示控制板

9 z8 [2 N( ?" ?: M5 O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。
+ Y0 z! ]  X+ L' T; C
H7功耗优化功能非常突出。
8 w  w+ u$ m4 w3 ]

▲ 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。
" T* D5 X4 Y3 ?" d8 U. P
6 L' G$ d: K- g0 F( H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。
& R9 i7 o- `: s. ]2 Q  j

性价比之王：STM32H723/H733和STM32H725/H735

! Y) x" i+ F; T  n# nSTM32H723_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。
. H: ~7 T. f5 A8 W! o
5 ?$ V5 ]- R* L7 W
" w% v. V( n# b0 y& y新品 STM32H72x 将价格推向极致，一样的价格，5倍的性能。

▲ 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。
# Y" r3 |7 A* Q6 b

▲ STM32H723_H733和STM32H725_H735系列的处理性能

0 z/ X6 L2 U( C+ w
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。
2 F+ `7 c' k. O/ f
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。
8 D! ^0 u# K* t: m& y& g
; `" {/ A9 z, w& J
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 。
  M  H2 l" c7 I4 z
1 y- T4 c, y' x/ ~, f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。

3 b- X" n/ E- o. W: E9 U

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。
" {1 {3 Y0 U+ T  j/ f

▲ STM32H7软件开发平台

! }2 d# @; n- D8 R& y" h; K4 K+ j- |/ Q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。

+ O) T; R7 y+ Z& I
: a. z* o! b; XSTM32CubeMX：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
( V0 y, V& g/ E( I8 C0 i% q7 j; gSTM32CubeProgrammer：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/
STM32Cube Monitor：功耗测试，无线蓝牙调试，USB PD调试
! m7 @6 @* @7 f$ x. r

▲ STM32H7硬件开发平台

6 J3 l! Z1 \5 ]% y' Z$ O/ Q$ B( m6 x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  
, K3 c5 e# z' o- {& g" O" l" v( C

▲ 点击报名STM32全国研讨会直播

听原厂工程师解读STM32H7

点赞

签到

点赞 点赞

很强，速度快，功耗低，性能强大

6 V3 n! R( d) r8 B+ a真乃高性价比MCU！

8 Z. l! {- r3 E( s7 Q  I3 x真乃高性价比MCU！

点赞 点赞

签到！

功能越来越多了！

点赞

点赞

点赞