550MHz！STM32H730入坑体验（一）

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醉三秋发布时间：2021-2-12 23:29

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前言

STM32H730（以下简称H730）系列是ST于2020年新发布的基于Cortext-M7内核的高性能MCU产品。作为性价比传奇STM32H750(以下简称H750)同一产品线的新品，其最大的特点就是主频由H750的480M提升到了550MHz，并提供了双模Octo-SPI的支持。
2021年1月末，STM32的官方旗舰店放出了少量STM32H730VBT6的样品，早有关注的我立即购买了一颗。由于H730VB的Pinout是和H750VB兼容的，所以暂时焊接到H750的核心板上进行一些简单的测试。
本系列文章预期会有2到3篇的样子，所有的这些文章在撰文时都将以同产品线的H750作为参考。
主角：STM32H730VBT6（可以看到，版本号已经到了Z，生产日期为2020年第21周）

对比

看H730的命名，我们可能会觉得H730是H750的“低配版”。其实ST官方在宣传的时候也是这么暗示的，甚至H730的售价也比H750要低的多（撰文时，H750VB的10k官方指导价为$3.685，H730VB则为2.828，便宜约23%，当然，有没有货和实际拿到货是多少钱那就是另一个故事了）。但是事实上H730相较于H750并不是简单的减配，下边我们就来详细的看看H730于H750的那些异同点。

我们先来看H730相较H750比较重要的缩水部分：
首先，经简单测试，H750的隐藏福利——高达2M的片内Flash似乎已经没了。STLinkUtility完全无法识别H730，而CubeProgrammer虽然能识别出8个128K的Sector，也能读取这些Sector的数据（都是0xFF），但是无法编程。真实情况如何还得进一步研究。当然，严格来说，H750也是128KB的Flash，所以这条其实算不得缩水。

其次是内存大小，H730的内存由H750的1M缩水到了564KB，缩水将近一半。当然，虽然此缩水看起来触目惊心，但是由于D1域的AXI-SRAM依然有320K，所以实际使用中可玩性并没有下降太多，就是没H750那么富裕了。此外，RAM这块儿还有一个缩水的地方，那就是H730最高支持的SDRAM位宽由32bit降低到了24bit，虽然对于LTDC这类应用影响不大，但是多少还是会给内存需求较多的场景（如图形库，多媒体解码，机器学习等）带来一定的影响。

最后是一些外设：硬件JPEG解码没了（这个是最最令我痛心的了）。少了JPEG解码，这就意味着一些对硬件JPEG优化比较好的图形库（比如TouchGFX）将无法发挥出100%的实力。也没法像H750那样流畅播放高分辨率的MJPEG编码的视频了。虽然高主频会弥补一些，但是始终没有硬件JPEG来得爽快。还有就是内置的Trace Buffer由H750的4KB缩水到了2KB，缩水了一半，暂时还看不出这对调试有什么影响。HRTIM也没了，这点挺奇怪的，H730有对于电机和数字电源控制类应用的针对性增强，而HRTIM显然对这些方面的应用很重要。
主要的缩水部分就是这些了。说完了缩水，我们再来谈谈增强的部分。比起缩水，这些增强的部分显然更值得关注一些：
首先，最值得关注的自然是高达550MHz的主频了，这次不像H750刚开始Y版本还是400M，直接一上来就是550MHz拉满。虽说主频不代表一切，但是在MCU这块儿，尤其是M7高性能MCU这块儿，主频对性能的影响还是最关键的因素。（暗搓搓说一句，隔壁NXP都已经1GHz了，ST真的不准备做点什么吗？）

为了配合这么高的主频，H730的L1-Cache也由H750的16K I-Cache+16K D-Cache增加到了32K I-Cache+32K D-Cache，整整翻了一倍。这个容量已经超过市面上大部分MCU的SRAM大小了。从以往的经验来看，L1-Cache的提升会大幅度减少Cache Miss的情况，有效增加热点代码和数据的执行和访问效率。
然后就是双模Octo-SPI了。依然支持从外置的Octo-SPI Flash运行代码（XIP）。由于内置的Flash只有128K，所以Octo-SPI的支持可谓是雪中送碳了。配合增强的L1-Cache，ST甚至宣称可以让外部Flash中的代码访问延迟也达到0-wait。此外，混合型Hyper-RAM的支持也为H730的内存扩展提供了另一个较为简单的方法，这对于H730VB这种无法挂接SDRAM的型号而言显得更为重要。还有，考虑到外置代码的安全性问题，H730添加了动态解密技术来保证外部代码的安全。
最后是一些外设的更新：32bit的Timer增加到了4个（H750是2个）。模拟外设(ADC，DAC，COMP，OPAMP)的性能得到了全面提升（尤其是DAC，增强到了5MSPS，5倍的提升)。增加了一个CORDIC协处理器用来为一些数学计算提供硬件加速（如三角函数），这会使得如电机控制、计量、信号处理和许多其他应用得到增强（所以为啥去掉了HRTIM？）。内置了SMPS。还有就是ST宣传H730的功耗比起H750有了明显的下降（希望H730别像H750那么烫了）。

点灯

对于一款MCU，我们到手做的第一件事当然是点灯了。

当然只这样点灯没意思，我们来点高级的。

网传测H750的GPIO通过直接操作寄存器进行电平翻转速率大约为16MHz，这也是H750一直被诟病的地方之一。现在，我们来实际做一下实验看看，实验代码为：

这里的开发环境为CubeIDE，编译器为GCC，开启O3优化，MCU关闭L1-Cache，GPIO-Speed设置为VeryHigh，主频和总线频率均设定为手册上的最大值
先看H750：实测翻转速率在约20MHz，果然如网上所讲，不是很快。要知道通过外设（如FMC）控制GPIO时，GPIO的翻转频率可以达到133MHz！与这个频率相比，直接控制GPIO寄存器时的翻转速率可以说是龟速。