高性价比MCU的传奇 —— STM32H7系列: K2 U1 m, C4 \5 f0 ~% Y6 F: PSTM32可以列出很多关键词,跨界通用、全面覆盖、完整生态、超低功耗、多种应用。而高性价比是最受用户关注的关键词。 从2007年推出世界第一款Cortex-M MCU,到2020年新推出的H7系列高性能大内存产品,十几年来,ST在MCU市场上不断加大创新力度,STM32持续出新。5大家族、17条产品线、千款型号、I/O兼容,STM32大家族跨越通用、超低功耗、高性能和超高性价比MCU,全面覆盖各种应用需求,打造出了32位MCU的大帝国。 谈到STM32的高性能家族产品,大家已经对STM32F2/F4/F7耳熟能详。之后的STM32H7系列继承和发展了高性能产品家族的特性,其中单核的H743/750和双核745/747也已经得到了广泛应用。2020年初,ST推出STM32H7A3。2020年9月,H7系列又出新品,STM32H723将高性能与低价格的平衡推到极致。 Coremark/DMIPS对比 ( |) o+ d [9 H) o! z) Q STM32H7各产品应用定位如下: : E3 n k! ~$ T' w/ M STM32H743:单核480MHz及丰富的资源,适用于工业、医疗及消费类应用; STM32H745:双核架构、125度耐温以及强大的运算能力,适应于工业应用的苛刻环境;7 q/ C5 P9 T9 F% _' i3 @ STM32H747:内置MIPI DSI, 满足同时需要高性能及显示要求的应用; STM32H7A3:内置大容量1.4MB SRAM及低功耗,适用于家电及工控显示应用;; M+ M+ k9 t4 Q0 B/ W STM32H723:单核最强性能及高性价比,适用于工业、医疗及消费类成本敏感型应用。6 ?) e2 a' w4 g ▲ STM32H7各产品应用定位 细说 STM32H7 $ z$ F6 }% P' M9 ]6 C" Y% a3 ~6 Y STM32H7 使用三电源域架构:主处理域、低功耗域、外设域。三电源域架构有效防止系统漏电流的产生、从而降低整体运行功耗;三电源域可按照需求自由关闭,制定灵活的低功耗方案;所有电源域的外设资源可自由分配到单核或者双核使用、灵活配置。 ▲ STM32H7系列电源域架构 - l4 Y, m% a" A9 F! ~/ ^+ s& e% E" [- G' P/ J# P8 C STM32 H7系列主要特性: ! ^# r) G$ u" y L5 [) y' G 0 k6 W+ Z0 g, R, [# D$ w# _ ·Cortex-M7 480MHz主频% d7 W6 m9 J. y' L4 O4 H2 _ - 双核Cortex-M4 240MHz (仅STM32H7x5/H7x7系列)6 F$ c" V( l; R$ ~ K& Q3 l* T. H3 J - 2400 Coremark, 1027DMIPS$ L5 j, ^: s3 i) W3 S* ^ - 双精度浮点运算单元: k- \3 ~7 R* z$ o - 16+16KB 一级缓存6 ?* l/ s# w4 @! m+ h - 64KB ITCM 和 128KB DTCM 快速访问内存' J4 O6 _* o. E6 ]; Z h, C - 最高总线速率达到240MHz4 N1 C" q- M8 Q7 H/ C 4 L4 s4 j9 g. c) E( {' g ·2MB 内部 Flash - 双区设计、可不停机升级 - 每页128KB,带ECC校验 5 v7 Q; U/ a% R, N ·分散式 1MB SRAM - CM7内核:64KB ITCM 和 128KB DTCM - AXI总线:512KB - AHB总线:288KB+ u# J/ \( a) U% e+ N& o% \ - 低功耗域:64KB: ^! ^3 y! |4 J+ ]; ~1 _* R& W - 全部SRAM都带有ECC校验 H7系列具有强大的内核,Chrom-ART Accelerator 和MJPEG codec 可减轻90%以上的CPU工作负荷,图像显示效果佳;主DMA能处理记忆体和外设之间最复杂的数据传输配置,最多提供16个通道减轻CPU工作负荷,可横跨各种外设,高效率传输资料;在安全管理方面,使用专属加密技术和哈希硬件加速,可减轻90%以上的CPU工作负荷;高精度计时器(2.1ns) 能产生复杂波形,与多重事件同步,无须CPU辅助。, ^, e3 L: G- F* p ▲ STM32H7系列的典型案例 - 3D打印机 STM32H743_H753/STM32H745_H755/STM32H747_H757系列的典型应用案例是3D打印机。其中,Cortex-M7作为高速运算处理器,负责处理显示部分,实时处理部分由Cortex-M4负责。一颗MCU即可完成整个打印机功能,大大节省系统元器件数量。 & n' A' F* G0 z* }* f 0 p0 }/ k8 D9 U% S0 Z6 @ STM32H7A3/STM32H7B3主攻图像应用,如家庭控制板,温控器等。AXI总线:1MB(2x384KB + 256KB)连续地址SRAM有助于图像处理;支持串行PSRAM外扩。图像Chrom-GRC在圆形显示时减少20%的缓存资源。OctoSPI 接口能更快速地连接外部存储器,并支持 OctoSPI PSRAM,大容量内部RAM。 STM32H7A3/STM32H7B3内嵌图像处理引擎,能够支持高分辨率显示应用,并能优化中低分辨率显示应用。仅使用64pin 封装就能满足图像显示应用,无需扩展SRAM,令系统架构简单,PCB面积更小,成本更低。 ▲ STM32H7X3系列的典型案例 - 智能家电显示控制板 在STM32H7A3/STM32H7B3的典型案例——智能家电显示控制板的系统架构中,ITCM和DTCM主要放置常用代码;实时控制部分通过SDMMC和传统通讯接口,进行传感器以及马达驱动控制,在执行上实现了真正的零等待过程。 H7功耗优化功能非常突出。 ▲ STM32H7优异的能效表现 在运行模式下,传统的STM32F7功耗为500uA/MHz。使用H7,功耗仅为258 uA/MHz,使用SMPSDC/DC供电模式,功耗还会再缩减一半,仅为F7的四分之一。1 c, L0 v3 D }; R3 B' H6 {" H 在停止模式下,F7功耗大概为370 uA,STM32H745在SMPS供电方式下,功耗为60 uA,如果使用STM32H7A3,功耗可达32 uA。0 j% O& l! |( ^$ I6 E 性价比之王:STM32H723/H733和STM32H725/H735 STM32H723_H733 和 STM32H725_H735 系列近期已全球发布。该系列的主频和外设资源丰富很多,但价格更便宜。产品集成了以太网,内存扩展,TFT LCD显示驱动,对于工业网卡、变频器、伺服器等应用非常有优势。% ~8 R8 j+ ^' P; Q3 _* c5 B 1 M! L% n1 J, e* n) s 新品 STM32H72x 将价格推向极致,一样的价格,5倍的性能。 ▲ STM32H72x 系列与以往高性能系列性能对比 " Z; M" m, P6 G s2 q4 E$ p9 v2 ]6 D性能方面, STM32H72x 系列在 550MHz 的CPU主频下,从Flash执行程序时,能够实现2778 CoreMark /1177 DMIPS 的性能,借助L1缓存可实现零等待执行;L1缓存(32 KB的I-缓存 +32 KB的D-缓存)提高外部存储器的执行性能。 ▲ STM32H723_H733和STM32H725_H735系列的处理性能 ( B5 L9 ?# l {4 g$ [4 K: Y! K% m 该系统拥有共享型ITCM:ICTM与AXI总线RAM共享一个192KB存储空间,可配置,针对高主频和性能情况下,通过配置达到代码执行最高效率。4 R1 \' B" j, T/ b3 A" c( A$ A / x: @0 t- w6 j: k: Z" t5 W$ p" d1 @ 数学加速器是另一个新功能,一方面做三角函数运算,另一方面作为数字滤波加速器,能够实现功能加速与减轻CPU负担。 : P, |- b- N* b9 n, ?- K 2 R t/ h/ |! V$ N6 ^ 在显示方面,该系列通过Chrome-ART 加速器,使用内部RAM时,LCD-TFT 支持高达800x600分辨率,最小封装仅为QFN-68 。 相较于之前推出的高性能超值系列 STM32F730/750/H750,最新问世推出的STM32H7B0/H730,延续了STM32H7A3和STM32H723系列的主要特性,除flash配置为128k外,其他配置都相同。该系列特别适合价格敏感的客户应用。 + R1 W" i- K* f STM32H7的生态系统 ' m" Z( B' M+ j! V, {, O3 G6 N与其他STM32产品一样,ST为H7系列产品提供了从硬件、软件开发工具等完整的生态系统。 ▲ STM32H7软件开发平台 ( _4 t) T$ B$ }$ _) i4 v- o 在软件工具方面,ST提供从调试、开发、配置、监测一站式开发平台。 ' \. m% B* V- d8 \. d8 ~& C0 u# c STM32CubeMX:芯片选型/项目配置/ 代码生成/ STM32CubeIDE:代码编辑/代码编译链接/代码调试/代码烧写' {% [' Y. r) M STM32CubeProgrammer:烧写、读取片上存储区/烧写、读取片外存储区/烧写、读取选项字节/) ~, V9 u; Y( L( X- ~+ ^ STM32Cube Monitor:功耗测试,无线蓝牙调试,USB PD调试 ▲ STM32H7硬件开发平台 硬件工具方面,STM32H7硬件开发平台包括:2 V" `4 I4 E4 k2 e7 W- g/ i ·NUCELO – 可自由搭建你的项目模型1 g# T$ }) j8 { ·Discovery – 能快速测试STM32H7关键特性 ·EVAL – 全面测试STM32H7所有性能 # L, |; V3 ~) ~! z' ] 听原厂工程师解读STM32H7 : `9 d& w5 L0 i2 j, T& z |
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真乃高性价比MCU!
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