高性价比MCU的传奇 —— STM32H7系列 自2007年,作为主流供应商推出世界第一款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。4 q5 D( _8 _9 r7 O4 L! y# q& q C& S 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。 ▲ STM32F2/F7/H7高性能各系列" N6 @4 A8 Q, Y) q Coremark/DMIPS对比 STM32H7各产品应用定位如下: 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;0 z4 m7 T l0 h+ K, @% E 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; 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。 ▲ STM32H7各产品应用定位 ; @7 `& X" H/ t- V3 m( b' p2 R2 a- B/ Y8 X 『细说 STM32H7』 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。9 y$ ]9 m/ L7 j! Y: _+ J1 }▲ STM32H7系列电源域架构 & M% X2 H* g9 Y h3 d9 l( `" ySTM32 H7系列主要特性:, |+ Z( k+ `2 M2 _9 e) P$ d Cortex-M7 480MHz主频+ P; I( W( R8 i" o S9 S0 f$ J, e- B( v - 双核Cortex-M4 240MHz (仅STM32H7x5/H7x7系列) - 2400 Coremark, 1027DMIPS" a! S' B3 i: a. a5 J( i; V - 双精度浮点运算单元 - 16+16KB 一级缓存 - 64KB ITCM 和 128KB DTCM 快速访问内存 - 最高总线速率达到240MHz 2MB 内部 Flash - 双区设计、可不停机升级 - 每页128KB,带ECC校验 分散式 1MB SRAM - CM7内核:64KB ITCM 和 128KB DTCM - AXI总线:512KB+ e( r8 g( [* F9 |4 c5 G; E( T7 _% q - AHB总线:288KB2 ]% w* S9 w4 H9 g% D - 低功耗域:64KB - 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。% T% _ x9 p# M6 `! C* c4 u* X! M ▲ STM32H7系列的典型案例 - 3D打印机 ) k9 H4 J2 ^/ H( _9 e- C 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。 , ~+ E" C$ {5 I; O& U 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。, l; W3 i, Q1 t( E ▲ STM32H7X3系列的典型案例 - 智能家电显示控制板 * n: A. \& ^. w2 H' ^0 |6 K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。 4 a7 e* P- ^6 _& g% z' o2 D H7功耗优化功能非常突出。 ▲ STM32H7优异的能效表现 3 J8 [' u: D( b. D; Q: W* r. @9 m1 b9 h8 @+ ?! m% @- h 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。9 o- r! J+ D n; w* R; A! x" i : ^% K7 p8 f2 R' V- M7 I N' o3 P9 Z 4 d& h% `: W" k5 y) V 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。' b8 B8 D$ J( l/ @# L 『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。 新品 STM32H72x 将价格推向极致,一样的价格,5倍的性能。# m5 N3 F2 {. ^4 H, A' O) i ▲ STM32H72x 系列与以往高性能系列性能对比 - e1 R2 D$ u' T' D. W, x 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 . @% i U) D0 ^' U% c( A3 s4 S* p/ A" M& A 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。 ' Y& z: T Y& e7 ?7 W9 s8 c 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。$ O6 r5 f" k) v1 }6 y 6 T0 o2 x4 Y [4 Z' q3 e( l% f) ^0 E* t 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 。6 q! A, v6 l# V3 a' {2 H2 Z x6 t/ @4 {0 j4 t- ]$ _1 K/ v 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。 * L4 J. G% j0 H7 t& M2 J( E* e* D 2 i% Z, V, ^1 G; [& U 『STM32H7的生态系统』 - J5 W3 o' v* H+ [/ [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。 # W9 g+ R/ m1 y ▲ STM32H7软件开发平台 4 v/ V$ E' K3 Q0 @% d& ]) |7 @& [4 @6 m" [0 P# }$ J 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。 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 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/ STM32Cube Monitor:功耗测试,无线蓝牙调试,USB PD调试6 t) [& c, I% n6 ^) F- ~$ R/ C : S- v: F, C8 N8 X ▲ STM32H7硬件开发平台 5 I4 L: d: _5 F$ B) H/ V硬件工具方面,STM32H7硬件开发平台包括:/ o" C$ H6 R' i- p0 o: A NUCELO – 可自由搭建你的项目模型 Discovery – 能快速测试STM32H7关键特性5 p$ y2 w, _ v8 ?4 [6 \: O: ] EVAL – 全面测试STM32H7所有性能 2 X% d9 i% [9 r$ q6 \- G2 \ |
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