高性价比MCU的传奇 —— STM32H7系列

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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。

5 U2 t  l$ Z" M  u/ W$ }6 ?1 p自2007年，作为主流供应商推出世界第一款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。


  w2 Q1 s* N& S! c) v: @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。
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▲ STM32F2/F7/H7高性能各系列
Coremark/DMIPS对比

STM32H7各产品应用定位如下：
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；
8 ?! j! D. k9 ?8 OSTM32H747：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；
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

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『细说 STM32H7』

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

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1 k& N2 q1 U! GSTM32 H7系列主要特性：
) M, @1 Y# m& m: J# D; UCortex-M7 480MHz主频
  e" o/ J: S) x" G# j5 Y* R5 v  - 双核Cortex-M4 240MHz (仅STM32H7x5/H7x7系列)
; m, P/ w( I$ V  U& H: A2 b$ a  - 2400 Coremark， 1027DMIPS
3 s: O, d7 {+ g$ }# a2 R$ n( G: n$ x+ a  - 双精度浮点运算单元
) s- H3 _9 c- A9 n  - 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
2MB 内部 Flash
  - 双区设计、可不停机升级
4 k, `1 f) s* P# K# \& b  - 每页128KB，带ECC校验
  {2 r0 u9 T& T) M- J) W4 W  ?1 P! c分散式 1MB SRAM
  - CM7内核：64KB ITCM 和 128KB DTCM
3 K- D; S0 ?: e1 J" O  - 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

: h0 H. E* Q5 ~2 ^; q& W
% w! c/ ^4 v7 v6 k' cSTM32H743_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。


9 N: R/ u, d. B. T* {1 qSTM32H7A3/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。

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。

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▲ 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。
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H7功耗优化功能非常突出。
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▲ STM32H7优异的能效表现

. d0 \0 A; {6 z$ c* @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。
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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。

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『性价比之王：STM32H723/H733和STM32H725/H735』

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! z* Q5 e3 |1 v& wSTM32H723_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。


新品 STM32H72x 将价格推向极致，一样的价格，5倍的性能。
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▲ 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。
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▲ STM32H723_H733和STM32H725_H735系列的处理性能

8 x( p( q: A7 u' u% P+ a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。

: A% G8 l* E* o; K$ o0 c& k. j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。

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 。


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。

『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。
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▲ STM32H7软件开发平台

2 P1 S8 k5 ?( Y( p$ c
7 ?% f) ]* A  G; B) K2 z8 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。
STM32CubeMX：芯片选型/项目配置/ 代码生成/
# k; c$ x- x& j5 O+ a# ZSTM32CubeIDE：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/
STM32Cube Monitor：功耗测试，无线蓝牙调试，USB PD调试

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▲ STM32H7硬件开发平台

& B" o9 h) r6 O2 W8 b硬件工具方面，STM32H7硬件开发平台包括：
0 \8 A1 U8 ~  n$ V% \- UNUCELO – 可自由搭建你的项目模型
Discovery – 能快速测试STM32H7关键特性
+ P/ ]+ n- s# x3 K+ u2 vEVAL – 全面测试STM32H7所有性能  
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哪有卖的？或者哪有样品？
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