STMicroelectronics представила новую серию экономичных микропроцессоров STM32MP21. Эти чипы сочетают высокую производительность, управление в реальном времени и энергоэффективность, что делает их идеальными для различных приложений.
Эти устройства расширяют линейку STM32MP2, предназначенную для бюджетных периферийных решений, которые все еще нуждаются в обработке данных и управлении в реальном времени. По мнению ST, новые микропроцессоры будут особенно полезны в «умном» производстве и инфраструктурных системах, работающих в условиях жестких ограничений по энергопотреблению и стоимости материалов.
Ключевые особенности микроконтроллера STM32MP21
Компания ST выпустила серию STM32MP21 на основе гетерогенной архитектуры. В ее сердце — одноядерный 64-битный процессор Arm Cortex-A35, работающий на частоте до 1,5 ГГц. Он оснащен 32 КБ кэш-памяти инструкций и 32 КБ кэш-памяти данных L1, а также 128 КБ кэш-памяти L2. Для поддержки Linux и других ОС, Cortex-A35 имеет расширения Armv8-A, ускоритель NEON SIMD и защищенную область TrustZone.
Микроконтроллер включает в себя второе ядро — Cortex-M33. Оно работает на частоте до 300 МГц и обладает поддержкой FPU, DSP, TrustZone и блоком защиты памяти. Cortex-M33 предназначен для управления контурами в реальном времени и выполнения задач с низким энергопотреблением. Это позволяет ему работать независимо от основной операционной системы и эффективно управлять низкоуровневыми процессами.
Линейка STM32MP21 выделяется не только вычислительными возможностями, но и поддержкой памяти. Устройства оснащены контроллерами DDR3L, DDR4 и LPDDR4 с 16-битным интерфейсом, который поддерживает до 4 ГБ внешней DRAM-памяти в зависимости от типа. Поддержка DDR3L помогает разработчикам снизить риски, связанные с затратами и поставками при использовании новых технологий.
Внутри MPU предусмотрено 456 КБ SRAM, разделенной на AXI system RAM, AHB SRAM, retention RAM и backup SRAM. Некоторые из этих областей защищены ECC для обеспечения целостности данных.
Устройство оснащено двумя гигабитными Ethernet-интерфейсами с поддержкой временных сетей (TSN), несколькими портами USB 2.0 с высокоскоростными физическими интерфейсами и широким набором последовательных интерфейсов. Среди них I3C, I2C, SPI, USART и CAN FD.
В некоторых моделях для систем машинного зрения и дисплеев предусмотрены интерфейсы для камер MIPI CSI-2 с встроенным конвейером обработки изображений. Также есть контроллер ЖК-дисплея с активной матрицей на тонкопленочных транзисторах. Он может выводить изображение с разрешением до 1080p при частоте 60 кадров в секунду.
Гетерогенные многопроцессорные вычислительные устройства для периферийных систем
Инженеры-разработчики сталкиваются с ключевой задачей — создать программное обеспечение, которое работает быстро и эффективно, не жертвуя при этом производительностью в реальном времени и энергопотреблением. Для решения этой проблемы они используют гетерогенные многопроцессорные системы, объединяющие разные типы ядер. Это позволяет найти баланс между энергозатратами и мощностью.
Ядра приложений, например, Cortex-A35, идеально подходят для работы с операционными системами, сложными сетями и пользовательскими приложениями. Однако они менее эффективны для задач, требующих постоянного мониторинга и выполнения критически важных операций в условиях ограниченного энергопотребления. В то же время ядра микроконтроллеров превосходно справляются с детерминированными задачами и энергосберегающими режимами, такими как глубокий сон или ожидание.
Гетерогенные многопроцессорные системы, объединяющие разные типы ядер на одном кристалле, дают разработчикам возможность гибко распределять рабочие нагрузки в зависимости от энергопотребления. Микроконтроллер может продолжать работу, отслеживая датчики или управляя пробуждением, в то время как основной процессор снижает энергопотребление или отключает тактовую частоту. Когда необходима более сложная обработка, основное ядро включается без задержек и лишних затрат энергии.
Этот подход упрощает проектирование системы. Единая память, аппаратные средства для связи между процессорами и унифицированные архитектуры безопасности уменьшают сложность программного обеспечения по сравнению с многочиповыми решениями. При растущих требованиях к периферийным устройствам гетерогенные системы становятся масштабируемым вариантом, который позволяет сбалансировать производительность и энергопотребление при ограниченных размерах.
Последствия для периферийных устройств с учетом затрат
Серия STM32MP21 создана для разработчиков, которым нужны продвинутые функции, но ограничены бюджет и энергопотребление. Устройство уже доступно для покупки крупными партиями и защищено 10-летней программой обеспечения долговечности от ST. В продаже есть оценочные платы, включая набор STM32MP215F-DK Discovery.