[原创] 续写STM32成功的故事，ST首款多核微处理器问世
2019-10-29
14:00:58
来源: 半导体行业观察
十二年前，ST在北京首发了全球首款采用ARM Cortex-M内核的处理器STM32 F1，同时选择了一只蝴蝶作为产品的logo，就是这个蝴蝶，在此后的十几年，STM32这只“蝴蝶”成功的飞过了万水千山，撼动了整个MCU市场。 当“蝴蝶”遇上Linux这只“企鹅”，ST首款MPU来了！
今年，ST以多年积累之Arm Cortex研发经验扩大了STM32 MCU的功能，推出该公司首款多核微处理器STM32MP1。 在近日的媒体交流会上，意法半导体微控制器STM32微处理器产品市场经理Sylvain Raynaud表示，如果用三个关键词来形容此款微处理器，那就是“十年供货”、“灵活架构”、以及“完善的生态系统”。
STM32MP1微处理器诞生!
STM32MP1的推出是续写STM32的成功记录。 STM32作为Cortex-M 32的通用市场领导者，从2007年开始，自ST推出第一颗的STM32F103，经过12年的发展，STM32已经打造成为一个MCU超级平台。 STM32MP1是ST第一款支持Linux的微处理器，将续写STM32的成功记录，将STM32的成功与承诺延续到微处理器。
“STM32作为通用MCU，市场面对的客户不仅是消费类，更多的是工业控制，通信类客户，这类客户在认可ST的品质的同时，也感受到ST长期支持的信息。 举个例子，2007年量产的F1，目前在市面上已经接近22年。 我们在每一年年初都会去更新这个长期供货保证，每一次更新都是十年，所以这是对客户生命周期很长的支持，包括对工业控制通信类的客户是非常有用的保证，所以越来越多的客户相信ST，选择STM32。 ”Raynaud在会上讲到。
STM32MP1是一款通用型微处理器，适合各类开发人员和多种应用。 对于之前使用MCU的客户，可以通过STM32MP1学习升级使用微处理应用； 对于以前使用微处理器+MCU应用的客户，STM32MP1一颗单芯片就可以实现这个功能； 而客户之前使用的是MPU，那么用STM32MP1做微处理应用，可以拓展ST的客户群体。 所以说STM32MP1是适合目前所有应用开发者的产品。 而且STM32MP1支持多种潜在应用场景，包括工业应用、消费电子、医疗保健、智能家居等。
STM32MP1系列微处理器整合两颗主频650MHz的Arm Cortex-A7应用处理器和一颗频率达209MHz的Arm Cortex-M4微控制器。 其中Cortex-A7负责高速接口与处理性能，Cortex-M4则进行实时控制，ST还专为Cortex-M4配备了一个448KB的专用RAM存储器，保证了其运行速度。
在谈到该微处理器整合Arm Cortex-A和Cortex-M两颗不同核心的好处时，Raynaud说明，这种灵活的运算架构可以兼顾运算效能与省电：
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在人机界面及通信处理与电机控制和感测过程中，Cortex-A7和3D GPU负责图形和图像处理，处理速度为2470 DMIPS； Cortex-M4负责电机控制、感测和低功耗数据采集，处理速度为260 DMIPS。
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如果只处理电机控制与感测，通过暂停Cortex-A7执行指令，只让Cortex-M4运作，功耗是正常模式的1/4。
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再从这种模式进入待机状态，功耗可降至1/2500，并且能支持1秒回到Linux界面，3秒回到3D图形应用界面。
为防止MPU系统出现性能瓶颈和频宽问题，STM32MP1支援多种DDR SDRAM记忆体，包括DDR3、DDR3L、LPDDR2、533MHz的32/16位元LPDDR3。 此外，STM32MP1亦支援各种快闪记忆体： eMMC、SD卡、SLC NAND、SPI NAND和Quad-SPI NOR。
STM32MP1还嵌入了3D图形处理器(GPU)，以支援人机介面显示器，可以实现基于 OpenGL ES2.0接口的高级HMI开发以及Linux和各种应用程序框架的本机支持。 外部记忆体则支援各种DDR SDRAM和快闪记忆体。 使用STM32MP1开发，可以提升工业控制面板等设备的用户体验。
STM32MP1相对以前的STM32来说它是一个比较复杂系统，因为它是应用处理器，所以ST也提供了STPMIC1这个电源芯片给客户使用。 Raynaud指出，STPMIC1整合四个DC/DC降压转换器、六个LDO稳压器、一个DC/DC升压转换器，以及USB VBUS和通用功率切换器。 STPMIC1可以帮客户做到三个重要的点： 一是优化客户系统功耗； 二是节省成本，如果外设成本配备比较全的话，因为电源非常全； 三是应用一些分立独立元器件来兜电源芯片，但用这颗芯的优势是可以达到更小PCB设计，让设计更加精简。
当STM32遇上Linux，STM32MP1开发更便捷
依托STM32成熟的生态系统，ST提供了让客户加快成功应用STM32MP1设计开发的工具。 工具开发分为三部分： 软件、硬件、客户支持。
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在软件部分，ST提供了STM32的Cube， CubeMX ， CubeProgrammer ，这三部分可以给客户做硬件配置同时，可以生成一个初始化代码， CubeProgrammer 支持客户安全程序烧录；
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硬件部分ST提供两类板子： 探索板， STM32MP1支持两套，简单的STM32MP57A-DK1，和STM32MP57C-DK2，有带LCD屏和Wifi，蓝牙通信。 第二类是全功能评估板，这块板上STM32MP1所有功能外设都可以做功能评估，客户可以直接使用这块板以加快客户软件开发；
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客户支持部分，ST遍布全球的FAE，包括中国很多城市都有ST自己的技术支持。 同时还有ST社区，有ST AE在线支持客户，另外ST第三方合作伙伴，可以提供不同的解决方案供客户参考。
ST也在用实际行动兑现其加速软件开发的承诺，为了加快项目开发速度，ST发布了一款主流开源Linux发行版OpenSTLinux Distribution。 OpenSTLinux发行版支持在STM32MP1的Cortex-A7内核上的开发项目，并包含Linux BSP板级支持包、内核、驱动程序、引导链和安全操作系统等重要组件。
很重要的一点是STM32MP1的Linux平台，全面兼容主流行的OpenLinux开发包。 目前STM32MP1 SoC驱动程序已被Linux社区采用和认可，ST的STM32MP1支持Linux4.19LTS，LTS表示 ST会长期支持这种软件的发行版。
在支持整个Linux开发源的时候，我们全面兼容开源软件的标准，包括Linux的Foundation和Yocto Project，因为Linux代码开源，非常多，客户也不可能全部都用或者知道哪个用的是好的，因此ST在Yocto建立一个Project，客户可以稳定简易使用这个开发包。
ST也支持Linaro社区，里面有一些参考软件和培训。 因为Linux是开源的，代表是公开的，所以预集成安全操作系统OP-TEE，如果客户自己去寻找安全应用需要还需要付费，ST已经帮客户做到了这部分，可以使用免费的加密OS，让系统在可信区域加密，公开用的数据全部用开源的Linux。 这是整个开发包可以简化客户开发流程。
此外，ST还与Witekio合作，将Android移植到STM32MP1上。 为了提升客户对程式码的信赖，并能够安心使用，STM32MP1系列嵌入硬体安全加密功能，包括TrustZone、加密算法、杂凑运算、安全启动、防篡改脚位和即时时钟等。
STM32MP1已量产
STM32MP1有为多种应用量身定做不同的封装。 STM32MP1有三条产品线： 157、153、151。 151配备了Cortex-A7+Cortex M4； 153是在此基础上加了CAN FD和双核Cortex A7； 157是目前系列中性能最高的，Dual Arm Cortex-A7+Cortex-M4，3D GPU—DSI—CAN FD。
STM32MP1硬件开发工具的提供可以加快功能评估、系统原型开发与产品设计。 STM32MP1提供两套板子，一是全部功能板，包括两套评估板，支持157A和157C，157C是安全加密功能升级的部分。 探索板有两套，一套是精简的只有MP1+基本外设，还有一个相对完整的功能，因为配了MIPI屏，以及配了Wi-Fi/BT射频模块，需要做无线连接的时候，可以以此为原型来开发。 评估板是给客户做评估用，探索板是客户在做开发前可以拿一套精简板的班子做原型开发，自己搭配一些外设做初期研发都没有问题。
这三套板子目前在STM32天猫旗舰店已推出。 除了ST自己提供的，还有第三方提供的开发板和各种可商业应用的核心板，第三方包括Linaro、世界范围内包括中国，其实我们商用的核心板客户已经推出上市了，网上也能搜到。
Raynaud告诉大家： “因为STM32MP1与之前的STM32不太一样，我们有一个专门的wiki网站，来支持STM32MP1 的客户做Linux的开发平台，这个平台里面所有ST的Linux软件开发包都在里面发布给客户，客户可以从里面下载各种需要的东西，不管是初学者还是资深工程师，在里面都可以找到这些应用程序。 ”
结语
STM32MP1是第一颗MPU市场产品。 Raynaud最后谈到，未来，在拓展STM32 MPU产品线时，同时并行走两个方向： 性价比更高和功耗优化。 在性价比更高部分，会出一个更低端、性价比更高的产品给客户； 并逐渐优化成本和功耗，往上走会出更高性能、更安全的部分支持客户更高的需求。 未来两条线并行走，整个拓展MPU产品线。
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