STM32 F7—— 一颗高度智能化的MCU

本刊记者 薛士然



STM32 F7
—— 一颗高度智能化的MCU

本刊记者 薛士然

在ARM宣布推出最新的32位Cortex-M处理器Cortex-M7之后的第二天，意法半导体(ST)就推出了其基于ARM Cortex-M7的STM32 F7系列微控制器。

在讨论STM32 F7能够做些什么之前，先来看看Cortex-M7架构与之前熟悉的Cortex-M3/M4相比，有哪些优异的性能。Cortex-M7性能测试结果高达5 CoreMarks/MHz(CoreMark是嵌入式微处理器基准评测协会开发的嵌入式微处理器性能基准，作为一个行业标准，该基准使用一套应用代码算法测量微处理器的实际运算性能)，使Cortex-M7能够同时提供高控制能力与数字信号处理能力，帮助微控制器制造商在提供要求极高的嵌入式应用时，仍能将研发成本控制在很低的水平。与现有的Cortex-M系列产品相同，Cortex-M7也提供适用于C语言的程序模型，而且与现有的系列产品二进制兼容。Cortex-M7主要目标为增强音频/影像传感器中枢的处理器、物联网设备所需的高能效本地处理器、工业控制和电机控制的处理器，以及Sensor hub协处理器等。

意法半导体微控制器市场总监Daniel Colonna先生在具体介绍STM32 F7之前，先抛出了一个问题——意法半导体为什么将此系列产品取名为F7？随后他解释说，在自然界中7是一个充满魔力的数字，比如一周有7天，乐谱分7个音符……其实笔者认为取名为F7，最主要的原因是STM32 F7采用的是Cortex-M7内核，之所以强调数字7充满魔力，也是希望STM32 F7系列能够为微控制器的应用带来更多充满魔力的智慧功能。

贴上高智能化标签的STM32 F7

智商的高低与大脑大小无关，而是取决于能否适时连接适量的神经元——STM32 F7就是在这个指导原则下挖掘其智能化的潜力。STM32 F7在Cortex-M7内核外围集成可互联的智能化外设和总线，包括使用了意法半导体独有的自适应实时(ART Accelerator)加速器技术、内部的嵌入式闪存和一级高速缓存，如此一来处理器访问内外存的代码和数据时无需等待；同时，集成了AnAXI和先进高性能总线矩阵，内置双通用直接访存(DMA)控制器和以太网、通用串行总线On-the Go高速(Universal Serial Bus On-the Go High Speed)和Chrom-ARTAccelerator图形硬件加速等设备专用DMA控制器。

高的能耗比满足物联网时代需求

随着物联网时代的到来，数据产生的速度远远超过了数据处理能力提高的速度，与此同时又要求处理器的功耗要低，这本身就是一个矛盾体。STM32 F7在平衡这对矛盾时，采取了很多措施来保证达到一个最佳的能效比。Daniel Colonna先生介绍说，虽然STM32 F7的DSP性能是STM32 F4的两倍多，工作频率高达200 MHz，但是其在运行模式和低功耗模式(停止、待机和VBAT)的功耗与STM32 F4保持在同一水平线上：工作模式能效为7 CoreMarks/mW；低功耗模式下，当上下文和SRAM内容全部保存时，典型功耗最低为120 μA，典型待机功耗为1.7 μA；VBAT模式典型功耗为0.1 μA。内部采用了加速器技术，在提升性能的同时减少了等待时间，而且由于加入240 KB的SRAM，保证了CPU和双通用直接访问内存里的数据，读写可以同时进行。

帮助客户专注于产品创新

采用ARM内核的微控制器，本身就有ARM构建的强大生态系统可以使用，意法半导体在此基础上也在努力构建更为强大的生态系统供客户使用。已经熟悉使用STM32 M4的工程师不必担心在使用STM32 F7时会不适应，因为两者在引脚和软件代码方面完全兼容。这样一来大大减小了产品开发工程师的压力，使其可以专注于产品创新而非花费更多时间在优化代码上面。

STM32 F7系列采用90 nm嵌入式非易失性存储器CMOS制造工艺，STM32 F7的测试分数高达1000 CoreMarks。Daniel Colonna先生透露，意法半导体正在研发下一个嵌入式闪存节点技术，希望在未来实现采用Cortex-M7内核的STM32系列产品的工作频率能够达到400 MHz，测试分数达到2000 CoreMarks。