החל מ- STM32F103 הראשון בשנת 2007, ההתפתחות שתריסר השנים הפכה את משפחת STM32 לסדרת ה- MCU המצליחה ביותר במאה החדשה. עם הצגת ציוד היקפי רב ליבות ומורחבים, השדרוג העצמי של ה- STM32 לא פסק. כעת, החדרת גרעינים הטרוגניים עומדת להפוך לצומת נוסף וחשוב בהיסטוריה של פיתוח STM32, ו- MPU החדש ייפרץ על בסיס MCU.
הצגת גרעין הטרוגני
החבר החדש ביותר במשפחת STM32 הוא משפחת המעבדים STM32MP1 המשלבת את ליבות Cortex-A ו- Cortex-M.
Cortex-M הוא ליבת MCU ייעודית במעבדי ARM, Cortex-A הוא ליבת מעבד יישומים, וכעת Apple Series, Qualcomm Snapdragon, מעבד Huawei Kirin בטלפונים ניידים מבוססים על ארכיטקטורת Cortex-A. הכנסת Cortex-A ל- MCU, כלומר הכנסת מחשוב הטרוגני ל- MCU.
"ה- MPU למעשה מורכב מאוד. לאחר תקופה ארוכה של חשיבה ואימות, ייקח חמש שנים שלמות כדי להתבגר ולשווק. "Sylvain RAYNAUD, STM32 מנהל שיווק במיקרו-מעבדים, חטיבת בקרי מיקרו-אלקטרוניקה של מיקרו-אלקטרוניקה זה מצוין.
משפחת המעבדים STM32MP1 משלבת שתי ליבות מעבד יישומים מסוג Cortex-A7 של 650 מגה-הרץ וליבת בקר מיקרו-בקרה בעלת ביצועים גבוהים של Arm Cortex-M4 הפועלת במהירות של 209 מגהרץ. במקביל, STM32MP1 מוטבע גם ב- GPU כדי לתמוך בממשק התצוגה של האדם-מכונה.
חלוקת שלוש הליבות ברורה, גרעין A7 מפעיל את לינוקס, ה- GPU אחראי על פונקציות תצוגה, וליבת M4 מבצעת פונקציות בקרה מסורתיות. שלוש הליבות מתקשרות באמצעות מנגנון IPCC ייחודי ומצוידות באמצעי הצפנה. "הם מתקשרים בתיבת דואר ואז נתוני התקשורת מאוחסנים ב- SRAM." סילבן ריינאוד הסביר.
כדי למנוע צווארי בקבוק בביצוע ובעיות רוחב פס במערכת MPU, STM32MP1 תומך בזיכרון DDR SDRAM במחיר סביר, כולל DDR3, DDR3L, LPDDR2, 533MHz 32/16 סיביות LPDDR3. בנוסף, STM32MP1 תומך במגוון מוצרי זיכרון פלאש: eMMC, כרטיס SD, SLC NAND, SPI NAND ו- Quad-SPI NOR.
מבחינה ארכיטקטונית, STM32MP1 הוא גם גמיש ויעיל באנרגיה. בתפעול במהירות מלאה, ה- Cortex-A7 + 3D GPU בעל ליבה כפולה פתוח לחלוטין, עם מהירות מעבד של 2470DMIPS וחלק Cortex-M4 עם מהירות עיבוד של 260DMIPS. במצב הספק נמוך, ה- Cortex-A7 נכנס למצב המתנה, ורק ה- Cortex-M4 פועל, וצורך 1/4 מהמצב הרגיל. אם ברצונך להיכנס למצב המתנה מלא, צריכת החשמל היא רק 1/2500 מהמצב הקודם.
ממצב המתנה לפעולה במהירות מלאה, STM32MP1 מתפקד היטב. לוקח שנייה אחת בלבד לחזור לממשק לינוקס, ושלוש יכול לחזור לממשק היישום הגרפי התלת-ממדי.
כמו כן, קריטי ניתן להקצות את ציוד היקפי העשיר המצויד ב STM32MP1 ל- A7 או M4 באופן מקוון. ציוד היקפי אלה כולל USB 2.0, Gigabit Ethernet GMAC, CAN FD וממשקי I2C, UART ו- SPI סטנדרטיים, וכן מגוון ציוד היקפי אנלוגי.
בגלל המורכבות המוגברת, ST עיצבה גם STPMIC1 ייעודי לניהול צריכת חשמל (PMIC) עבור STM32MP1. הוא משלב ארבעה ממירי מתח DC / DC, שישה רגולטורים של LDO, ממיר דחיפה DC / DC אחד, ומתגי VBUS USB ומתגים אוניברסליים כדי לספק STM32MP1 ורכיבים אחרים בלוח. מעקה המתח הנדרש.
הצגת גרעין חדש והרחבת שטח היישום של STM32. Sylvain RAYNAUD מסכם: "עבור לקוחות שהשתמשו בעבר ביישומי מיקרו-מעבד + MCU, STM32MP1 יכול לעשות זאת באמצעות שבב יחיד; בעוד שלקוחות השתמשו בעבר ב- MPU, ניתן להשתמש ב- STM32MP1 ליישומי MCU."
עבודה עם לינוקס, מגובה באקולוגיה בוגרת
הצגת גרעין Cortex-A7 הציגה גם את לינוקס למפתחים. על מנת לזרז את פיתוח הפרוייקט, ST שיחררה הפצת לינוקס מיינסטרימית של קוד פתוח OpenSTLinux Distribution. OpenSTLinux אושרה על ידי קהילת לינוקס כמו Linux Foundation, Yoctoproject® ו- Linaro. מהדורה זו מכילה את כל הרכיבים הבסיסיים הנדרשים להפעלת התוכנה בליבת מעבד היישומים.
"כשאתה תומך בכל מקור הפיתוח של לינוקס, אנו תואמים לחלוטין את תקני תוכנת הקוד הפתוח, כולל קרן לינוקס ופרויקט יוקטו." Sylvain RAYNAUD אמר, "מכיוון שללינוקס יש הרבה קוד קוד פתוח, ללקוחות יש ברירה גרועה. לשם כך, ST היא שיוקטו בונה פרויקט שמאפשר ללקוחות להשתמש בערכת הפיתוח בצורה יציבה וקלה."
במקביל, STM32MP1 מגיע גם להתקנה מראש עם מערכת ההפעלה האבטחה OP-TEE. "אם לקוחות צריכים לשלם עבור יישומי אבטחה משלהם, ST כבר פתרה את הבעיה הזו עבור לקוחות שישתמשו במערכת ההפעלה המוצפנת בחינם." Sylvain RAYNAUD הסביר את הסיבה.
בצד Cortex-A7 ניתן להשתמש ב- OpenSTLinux. בצד Cortex-M4 ניתן להשתמש בכלי STM32Cube הקודם. לפי Sylvain RAYNAUD, ישנם STM32Cube קודי ייחוס ומנהלי התקנים רבים התומכים בלקוחות, כולל APIs רבים לגישה היקפית ותווכה שונים. כל אלה הם ערכות פיתוח תוכנה עם אבטחת איכות ST, עם תנאים עסקיים ידידותיים מאוד, מה שמקל על הלקוחות.
מבחינת כלי פיתוח חומרה, ST מציעה שלושה לוחות פיתוח: לוח בעל תכונות מלאות, לוח גילוי (רק ציוד היקפי בסיסי) ולוח אב טיפוס / ייצור של צד שלישי. שלושת הלוחות הללו זמינים בחנות הדגל STM32 Tmall.
על מנת לתמוך בפיתוח משתמשים, ST פרסה גם פלטפורמת צד שלישי סופר בקנה מידה עולמי, בעיקר תמיכה ב- GUI, הצפנה והדרכה. בנוסף, ST הקימה אתר ויקי ייעודי לתמיכה בלקוחות STM32MP1 לפיתוח הקשורים לינוקס.
זמן הלידה של STM32MP1 אמנם אינו ארוך, אך הוא יצר סדרת מוצרים שלמה. נכון לעכשיו, ל- STM32MP1 שלושה קווי מוצרים: 157, 153, 151. ביניהם 151 מצויד ב- Cortex-A7 + Cortex M4; 153 מוסיף CAN FD ו- Cortex A7 ליבה כפולה; 157 הוא הביצועים הגבוהים ביותר בסדרה הנוכחית, עם זרוע Cortex-A7 עם ליבות כפולות + Cortex-M4 + 3D GPU, תמיכה ב- DSI ו- CAN FD.
אימוץ ארכיטקטורה הטרוגנית הוא יוזמה של STM32 לטיפול בביקוש הגובר לאינטראקציה בין אדם למחשב. לצורך תכנון מוצרים עתידי, סילבין ריינאוד אמרה: "עתיד הסדרה יתפתח בשני כיוונים: ביצועים גבוהים, אבטחה, פונקציונליות ואופטימיזציה של כוח עלות. יישומים פוטנציאליים כמו תעשיה, מוצרי צריכה, בריאות ומודיעין. בית, STM32MP1 יכול להיות מושלם נתמך. "