意法半导体全新硬件信号处理器（HSP，Hardware Signal Processor）是一颗专为本地处理优化的高性能、低功耗、低成本的协处理器，作为专用加速引擎，HSP可显著分担CPU负载，并大幅提升数字信号处理（DSP）与人工智能（AI）的运算性能。

这款创新硬件单元未来将集成到多款STM32微控制器，支持矩阵、向量、控制环路及数字信号处理等运算，无需外挂专用DSP芯片。首款搭载HSP的STM32U3B5/C5系列器件（配备2MB闪存）已正式推出，为超低功耗MCU带来运算性能的跨越式升级，让边缘端的高算力需求不再受功耗限制。

作为专为STM32打造的硬件加速单元，HSP可高效加速傅里叶变换等各类核心运算，且相比传统DSP，实现了零外接设备、零复杂配置的便捷体验。依托意法半导体成熟的硬件抽象层，开发者仅需调用少量API接口，即可快速启用HSP的加速能力，让低功耗器件轻松迸发超强运算性能——在部分应用场景下，搭载HSP的STM32U3，运算速度可达标准Cortex-M33器件的13倍！

超低功耗系统

为何纷纷放弃外置DSP？

在很多超低功耗应用场景中，外置DSP本是弥补算力不足的常用选择，却始终未能成为工程师的最优解，核心根源既在于低功耗与高算力的天然矛盾，也源于外置DSP本身的应用痛点。

超低功耗与高端传感应用的两难权衡

工程师为追求超低功耗或削减物料清单成本，往往不得不在性能方面做出重大妥协，这无疑会错失不少应用场景开发的可能性。比如振动、加速度监测这类工业传感应用，通常需要通过时域/频域分析，而这一过程需要强大算力支撑实数或复数快速傅里叶变换（FFT）运算。

但在传统超低功耗MCU上执行这类运算，成本往往高到难以承受：要么运算耗时过长、发热严重；要么只能额外搭配外置DSP，这会直接推高整体方案成本。最终，工程师只能舍弃部分功能，或重新选型、更换整套物料方案。

▲ STM32U3是首个搭载意法半导体

硬件信号处理器（HSP）的STM32产品系列

外置DSP的应用挑战

即便抛开成本问题，外置DSP的开发编程本身就是一道高技术门槛。尽管这类协处理器具备开放性，可适配多类应用场景，但实际开发过程复杂且成本高昂，对工程师的专业能力要求极高。DSP编程需要工程师反复迭代固件版本，才能让代码达到成熟、稳定、优化的状态。此外，这类代码通常不具备可移植性。工程师要么只能长期选用同一款外置DSP，严重限制物料清单的灵活性；要么每次换型都从零开始开发，不仅成本高、耗时长，还会挫伤开发积极性。

显而易见，外置DSP还会大幅增加系统复杂度。例如，设计人员在进行PCB布局时，需要处理更多的潜在故障点、考量更多走线与无源元件的适配；且外置DSP的开发多需从底层入手，配套工具与图形用户界面（GUI）十分匮乏。市面上也鲜有社区维护的开发环境，缺乏通用工具与接口来支持代码调试、硬件配置，以及内存或CPU占用监控。以音频DSP开发为例，企业往往需要投入数年时间才能完成开发并推出相关产品。对众多中小企业而言，这样的开发周期与成本难以承受。

全新HSP技术

重新定义超低功耗MCU算力

意法半导体内部多维度基准测试证实，HSP不仅能高效加速数字信号处理，更能大幅提升神经网络算法运行效率，在性能、能效、灵活性等方面均展现出颠覆性优势，让STM32U3成为超低功耗领域的算力标杆。

性能是传统Cortex-M33的13倍

针对传感应用中高频使用的傅里叶变换算法，HSP展现出极致加速能力：在256个采样点的测试中，无论是32位定点/浮点复数快速傅里叶变换，还是32位定点实数快速傅里叶变换，HSP的性能均达到传统Cortex-M33的13倍，完美适配工业振动监测、加速度检测等场景的运算需求。

能效是STM32U5的9倍

搭载HSP的STM32U3，与同架构的STM32器件相比，能效优势显著：较STM32U5提升至9倍，较未搭载HSP的STM32U3提升至3倍。HSP虽略微增加器件绝对功耗，但凭借超高速运算能力，大幅缩短运算时间，最终实现整体能耗降低，部分边缘AI应用的能效甚至能提升一倍，真正做到“算力升级，功耗不涨”。

性能是搭载MVE向量扩展的Cortex-M55的3倍

即便与竞品中搭载M型架构向量扩展（MVE，Helium）的Cortex-M55内核相比，STM32U3的HSP依旧表现亮眼：在相同算法测试中，性能达到其3倍。这意味着开发者无需选用成本更高、功耗更大的MCU，仅凭借STM32U3，就能获得更强性能、更优能效的硬件平台，大幅降低边缘端产品的设计和物料成本。

性能较采用TensorFlow Lite的Cortex-M33提升9倍

HSP的能力远不止于信号处理！研发团队发现，这款硬件单元能显著加速神经网络算法，尤其在STM32U3上表现突出。在关键词唤醒、图像分类、视觉唤醒词等典型算法上，全新HSP相较于采用TensorFlow Lite模型的Cortex-M33 MCU提升6～9倍；与相同内核并搭配STM32Cube AI Studio的STM32 MCU相比提升3倍。

这一突破将改变边缘AI的开发方式，为此，我们同步升级了软件工具链，以支持这款新型HSP的加速能力。那些原本无法运行边缘AI的超低功耗器件，如今有了可行方案。

开发灵活便捷，零门槛复用代码

HSP与STM32Cube AI Studio深度集成，简便易用，开发者只需使用ST硬件抽象层，即可自动调用HSP功能；同时，它还兼容CMSIS-DSP API接口，代码可直接复用到未来所有搭载HSP的STM32 MCU上，大幅提升开发效率，让开发者轻松拥有DSP级算力，却无需面对传统DSP的开发难题。

结语

HSP首发搭载到STM32U3B5/3C5系列，为超低功耗MCU打开了高算力、边缘AI的全新应用空间。未来，意法半导体将逐步把HSP扩展至更多STM32 MCU系列，让更多开发者享受到“低功耗+高算力+易开发”的三重优势。从工业传感到智能物联网，从边缘AI到无电池设备，STM32U3+HSP的超强组合，正以硬核运算能力打破性能与功耗的边界，为嵌入式开发带来更多创新可能！

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