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高性价比MCU的传奇 —— STM32H7系列

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STMCU-管管 发布时间:2020-10-13 11:20
高性价比MCU的传奇 —— STM32H7系列

2 D* B8 _: \9 L6 L
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。
6 Z6 k5 z6 n0 z# E/ H- |4 g  m" M( w" Q8 J! V
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。$ O. ^7 t( ^2 c
9 [1 o8 S, a" p, h  N. D

, I1 @8 S' |$ T; q+ T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' i: W/ ^  y. }& S0 ~% s
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▲ STM32F2/F7/H7高性能各系列
: _* h4 S9 d2 y4 P+ TCoremark/DMIPS对比
% f) P( O# r( a4 v( X+ j
STM32H7各产品应用定位如下:+ K' B& m6 F+ r  q3 v- n
STM32H743:单核480MHz及丰富的资源,适用于工业、医疗及消费类应用;5 B% Q  f/ |6 O# |: k5 Q! N4 |
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;# H8 a1 m% w2 J" |+ M
STM32H747:内置MIPI DSI, 满足同时需要高性能及显示要求的应用;
4 G8 M# b+ S% X* D4 G+ l2 S# USTM32H7A3:内置大容量1.4MB SRAM及低功耗,适用于家电及工控显示应用;; e3 n, t/ R. W
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。
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▲ STM32H7各产品应用定位

* d% L/ v6 X! ]3 K% S$ {' Z+ ?

  q; z6 {. m# R5 f. D
『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。
& N/ z5 K/ e% x/ a+ O& }
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▲ STM32H7系列电源域架构
2 T5 Z  ?! ?+ ]2 {% ^3 A( Y) U
. S" Q$ \8 X8 E2 I" E6 q6 B
STM32 H7系列主要特性:5 g( p$ d7 s1 U: V* K( _" x
Cortex-M7 480MHz主频6 R  u% X: c: A2 R
  - 双核Cortex-M4 240MHz (仅STM32H7x5/H7x7系列)
9 ^" C8 i% i% u) m  - 2400 Coremark, 1027DMIPS
# a0 d+ |/ e8 r  I; _  - 双精度浮点运算单元7 _( B6 V" v* X/ ]9 y1 d1 M2 @
  - 16+16KB 一级缓存# p! Q: `# o8 i& k( Z
  - 64KB ITCM 和 128KB DTCM 快速访问内存/ L; {, o7 U, A; {# {2 @7 _
  - 最高总线速率达到240MHz- J% ^- V$ u3 @( @3 E8 t. |
2MB 内部 Flash

( Y0 C1 R. L+ A1 O) a$ p5 }6 q6 e  - 双区设计、可不停机升级
! I  H7 k8 j6 a  - 每页128KB,带ECC校验" e6 b% K: h' ~# Z3 W% l) G' e2 M
分散式 1MB SRAM9 d3 J' a( C( ]
  - CM7内核:64KB ITCM 和 128KB DTCM# ^" Y5 a  a0 e8 e+ Q  o5 c
  - AXI总线:512KB
& I0 j- X* q1 u; X, f7 O( ~4 q: t  - AHB总线:288KB
7 S" a8 J( n' [  - 低功耗域:64KB5 Y3 u% ?# l$ X7 e) D
  - 全部SRAM都带有ECC校验
- |8 s- I' T4 H! F
/ T- V& ~' H, }$ }9 I+ {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。, k9 C% S3 `' @! G/ E( i" D
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▲ STM32H7系列的典型案例 - 3D打印机

: M& }0 G- x: j3 Y/ L- G6 e& Y8 q
4 [) t' s5 M1 H6 n7 l# m/ R. @
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。& f' v4 _3 y7 H; G6 v

' h+ b& `! r, T. d+ u

- F* x: \, ?( f" [1 d3 wSTM32H7A3/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。
1 h: |3 F& a7 R
+ x$ S, \9 \) q3 WSTM32H7A3/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。% E/ \) A* I; A) v! ~
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▲ STM32H7X3系列的典型案例 - 智能家电显示控制板

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6 a$ A2 Q* v+ I# q# F; s; C0 f3 H
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。1 L2 u+ e1 b" |! X% E" l- X
3 e. Z0 m- N/ `$ [5 B1 T

8 n5 k5 e; t4 C( DH7功耗优化功能非常突出" p  T( G* N" Q- K; k: ?/ m5 Y
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▲ STM32H7优异的能效表现

$ R- Y% k: M: i; l6 O7 Y

! d. u! L; T/ X4 u' l  ]% f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。7 \) I2 X* T8 F. d+ K/ X4 {

/ e+ O% y/ `6 h6 d2 e

: P: }9 i# Q7 k3 m7 [2 B% y( M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。
, X0 m# z1 H5 |/ {" n1 k. k) x1 e: r7 r  ~  R' J' d- V/ p5 {. l

8 q$ M" `8 j" P3 e
『性价比之王:STM32H723/H733和STM32H725/H735』

( U. y8 z& @( r& G% \9 w4 n0 ^: m

4 w5 @$ d* K6 O8 s6 P8 z: ^7 ^6 tSTM32H723_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. ^) D9 }5 D; u3 b0 G$ Q
! z; E" [& {$ a, b! Z% q: g' c
, @$ a& {* V8 m+ h( l
新品 STM32H72x 将价格推向极致,一样的价格,5倍的性能. w6 [% G: ]5 {- v

1 F& |. e9 u7 A' T. d) _
9 s' o( M9 H. {& A; L, F
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▲ STM32H72x 系列与以往高性能系列性能对比

: H; l( }/ t5 M4 V
' C4 }9 `9 c1 h4 X) w$ E% i
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。- j& g$ l1 @7 u# w* V/ F. T( K1 B
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▲ STM32H723_H733和STM32H725_H735系列的处理性能
# l: J% A8 Q8 r, E7 t0 X

8 d5 F: L/ k/ ?6 j2 d6 `( [+ X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 i) r0 p9 f2 V" K- o4 t! N & y" U8 T; E! m% u, ~( ~; t
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。
3 m9 ?/ I8 l$ q 0 F/ d: c3 s, \  K3 E
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 。) o0 k+ K9 U( T+ G6 [5 |$ B! j: z5 u
2 `( k0 ~. i! L3 {: B1 ]

9 d( e0 \' E1 Z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。
; m6 x; Y+ i& j1 i+ B: P
) y  V- v, w, ~: X. Z; ?  F

1 q( }9 W2 G/ I/ n+ F
『STM32H7的生态系统』

9 [1 Y0 l0 a% H- z+ G; E

9 o. h& t$ m! D( r, u! [( I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。- [% ?4 @4 ~3 |1 h
: `* a. x. _4 {  J7 ~. w* Q
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▲ STM32H7软件开发平台

( V5 U8 L9 k) l
( o  A7 }# n& [8 \5 x
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。; i( G" ]2 x1 c0 R+ B
STM32CubeMX:芯片选型/项目配置/ 代码生成/
, D7 _0 m4 I% F' jSTM32CubeIDE:代码编辑/代码编译链接/代码调试/代码烧写
% _+ u9 J) z/ A- p! p' b; `; `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/
% P0 h4 W7 M( ~* ?: H/ SSTM32Cube Monitor:功耗测试,无线蓝牙调试,USB PD调试! _' \6 j, }* Y' l8 a" j& J

7 d, V9 F6 C0 T& {9 u
  t9 t) q& y9 v. R# T2 c# e
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▲ STM32H7硬件开发平台
, y7 ~8 j& z4 b6 d

) d- _; y9 }5 }5 p' z, `" T& E# _/ E硬件工具方面,STM32H7硬件开发平台包括:
* ?7 t" w3 {8 P9 a& LNUCELO – 可自由搭建你的项目模型
& M" t7 ^0 _$ J8 z) g8 LDiscovery – 能快速测试STM32H7关键特性1 n( n1 t4 K# [* v: W
EVAL – 全面测试STM32H7所有性能  , o+ D4 b8 L7 F* P9 Q& c# Z

3 O' D$ t. t6 X* ]* g

5 I9 ~; q& ?! E) {- z1 ]2 Y* `! Q6 S; R' R6 k0 b$ O& B
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收藏 评论2 发布时间:2020-10-13 11:20

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2个回答
不咸不要钱 回答时间:2020-10-13 12:19:58
哪有卖的?或者哪有样品?
( j) ?. \/ O9 e8 {8 P0 E: t
不咸不要钱 回答时间:2020-10-13 12:20:14
H72x的

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