高性价比MCU的传奇 —— STM32H7系列' _2 A g' M: w: R4 ^$ ]8 MSTM32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。 ) i$ e9 `; y# T, o( }- G' L 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* f m; k+ e- a STM32H7各产品应用定位如下:4 D, e3 }, |1 ]) T1 v4 l# E' R1 u ( ^: K5 m6 u% L; U; u STM32H743:单核480MHz及丰富的资源,适用于工业、医疗及消费类应用;' o8 }- E6 `: V2 x% F 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;$ s) r8 \* s. m STM32H747:内置MIPI DSI, 满足同时需要高性能及显示要求的应用;& B k. |9 e, @4 Y+ _& f _# y% s! U 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 ; _2 P: \5 p; O细说 STM32H7 3 y5 s3 f# @# w4 I& f, P0 T( ~, n) h! I 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。" @$ X F( [8 R& {: j ▲ STM32H7系列电源域架构 STM32 H7系列主要特性: ' U- U2 N: v# Y5 K. z" ?$ ?9 n) Q! ` ·Cortex-M7 480MHz主频 - 双核Cortex-M4 240MHz (仅STM32H7x5/H7x7系列) @4 |) c# C3 A3 j8 a - 2400 Coremark, 1027DMIPS - 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 - 最高总线速率达到240MHz & K2 X& T& k) a f4 h ·2MB 内部 Flash - 双区设计、可不停机升级' M" x( C; e5 c; W# ] - 每页128KB,带ECC校验3 n' Q2 [* F. d + T1 e" b7 z; R5 G- ~ : A% i% N% W7 |3 M3 z# v5 A ·分散式 1MB SRAM - CM7内核:64KB ITCM 和 128KB DTCM - AXI总线:512KB: |' L3 a8 w# x, S8 k+ M - AHB总线:288KB) V, ~! [% i& H- \: G9 @ - 低功耗域:64KB - 全部SRAM都带有ECC校验) e6 @5 W0 o+ g$ h 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 / X5 R+ g( F+ f tSTM32H743_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。- D1 J1 V, G% `8 `7 G 5 {. l8 x1 b+ m: g & U5 U9 k4 \ n8 Q( X 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。 6 q, P, g4 c$ \ I9 _2 s 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 ; F9 p- S+ T& r1 w7 l w3 N& U N, S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。2 f1 b1 P, i: J: j 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。 ! ^% U' R3 k3 W: v, d 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。6 y5 H! A& _, B0 c1 X3 v( E 2 U O1 _7 N' o$ o" b# {0 g# H 性价比之王:STM32H723/H733和STM32H725/H735 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。4 B0 E2 I' X# V M ) A; @, {* V( U" J* f4 { T! j 新品 STM32H72x 将价格推向极致,一样的价格,5倍的性能。" e4 v: b4 S1 `: Y/ O9 H ▲ STM32H72x 系列与以往高性能系列性能对比 2 O- y) {& U1 O [* i2 M* G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 / A. N% d. C4 ^) V1 ?* n' h 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。7 Y/ ]0 ]5 Q4 W; _' c3 R& e - {1 Z' P* G, }# ~# e4 Z 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。7 S* P8 R o- c. m, L% y: f+ n 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 。 ) d+ y! H' L4 u+ T& A 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。' ]0 L( ^! J! u& B: j STM32H7的生态系统 + w( U2 K6 i4 z( Z+ J# u+ O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。# t6 K% O% C/ ~! u. b ▲ STM32H7软件开发平台 - x2 ?( F7 v0 f- C' F: B p; R) n. ?; W3 H, x+ n ) `0 O6 E% ~& _$ h) K; [3 ?: K 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。) U4 _3 v' [$ @" g ) g; B# m. t" S: @( |) l& P9 N/ N A- f4 t v' C6 g1 ` STM32CubeMX:芯片选型/项目配置/ 代码生成/' E- n* ^# R& y; F STM32CubeIDE:代码编辑/代码编译链接/代码调试/代码烧写 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/3 o1 f" ]1 j. G STM32Cube Monitor:功耗测试,无线蓝牙调试,USB PD调试/ x' O, Q( v' j e( D% G }* Y u' N" i ▲ STM32H7硬件开发平台 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+ f% g% P- H% r ·Discovery – 能快速测试STM32H7关键特性 ·EVAL – 全面测试STM32H7所有性能 8 x+ J7 k% r+ Z3 h2 ?6 u7 t; W$ g2 X 听原厂工程师解读STM32H7 " P& X' S. z: A& M" \ |
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真乃高性价比MCU!
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