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異質性を受け入れ、Linux MCUに参加してMPUに変換します

2007年の最初のSTM32F103から始まって、12年の開発により、STM32ファミリは新世紀で最も成功したMCUシリーズになりました。マルチコアおよび拡張周辺機器の導入により、STM32の自己アップグレードは停止していません。現在、異種カーネルの導入は、STM32開発の歴史においてもう1つの重要なノードになりつつあり、新しいMPUはMCUに基づいてブレークアウトします。

異種カーネルの紹介

STM32ファミリの最新のメンバーは、Cortex-AコアとCortex-Mコアを組み合わせたSTM32MP1マイクロプロセッサフ​​ァミリです。

Cortex-MはARMプロセッサの専用MCUコア、Cortex-Aはアプリケーションプロセッサコア、そして現在、携帯電話のApple Aシリーズ、Qualcomm Snapdragon、Huawei KirinプロセッサはCortex-Aアーキテクチャに基づいています。 MCUにCortex-Aを導入します。つまり、MCUに異種コンピューティングを導入します。

「実際、MPUは非常に複雑です。長期にわたる思考と検証の後、成熟して市場に出るまでに丸5年かかります。」Sylvain RAYNAUD、STM32マイクロプロセッサプロダクトマーケティングマネージャー、STMicroelectronicsマイクロコントローラ事業部これが示されています。

STM32MP1ファミリのマイクロプロセッサは、2つの650MHz Arm Cortex-A7アプリケーションプロセッサコアと、209MHzで動作する高性能Arm Cortex-M4マイクロコントローラコアを統合しています。同時に、STM32MP1はGPUにも組み込まれ、ヒューマンマシンディスプレイインターフェースをサポートします。

3コアの区分は明確で、A7カーネルはLinuxを実行し、GPUは表示機能を担当し、M4コアは従来の制御機能を実行します。 3つのコアは、独自のIPCCメカニズムを介して通信し、暗号化手段を備えています。 「メールボックスで通信し、通信データはSRAMに保存されます。」シルヴァン・レイノーは説明した。

MPUシステムのパフォーマンスのボトルネックと帯域幅の問題を防ぐため、STM32MP1は、DDR3、DDR3L、LPDDR2、533MHz 32/16ビットLPDDR3などの手頃なDDR SDRAMメモリをサポートしています。さらに、STM32MP1は、eMMC、SDカード、SLC NAND、SPI NAND、Quad-SPI NORフラッシュなど、さまざまなフラッシュメモリ製品をサポートしています。

アーキテクチャ的には、STM32MP1は柔軟性とエネルギー効率の両方を備えています。フルスピード動作では、デュアルコアCortex-A7 + 3D GPUは完全にオープンで、プロセッサー速度は2470DMIPS、Cortex-M4部分は処理速度が260DMIPSです。低電力モードでは、Cortex-A7はスタンバイモードに入り、Cortex-M4のみが実行され、通常モードの1/4を消費します。フルスタンバイモードに移行する場合、消費電力は前のモードの1/2500だけです。

スタンバイモードからフルスピード動作まで、STM32MP1は非常に優れた性能を発揮します。 Linuxインターフェースに戻るのに1秒しかかからず、3秒で3Dグラフィックスアプリケーションインターフェースに戻ることができます。

STM32MP1を搭載した豊富な周辺機器をA7またはM4にオンラインで割り当てることも重要です。これらの周辺機器には、USB 2.0、ギガビットイーサネットGMAC、CAN FD、複数の標準I2C、UART、SPIインターフェイス、およびさまざまなアナログ周辺機器が含まれます。

複雑さが増したため、STはSTM32MP1専用の電源管理IC(PMIC)STPMIC1も設計しました。 4つのDC / DC降圧コンバーター、6つのLDOレギュレーター、1つのDC / DCブーストコンバーター、USB VBUSおよびユニバーサル電源スイッチを統合して、ボード上のSTM32MP1およびその他のコンポーネントを提供します。必要な電圧レール。

新しいカーネルの導入とSTM32のアプリケーションスペースの拡大。 Sylvain RAYNAUDは次のように結論付けています。「マイクロプロセッサ+ MCUアプリケーションを以前に使用したことがある顧客の場合、STM32MP1はシングルチップでこれを行うことができます。

成熟したエコロジーに支えられたLinuxでの作業

Cortex-A7カーネルの導入により、開発者にもLinuxが導入されました。プロジェクト開発をスピードアップするために、STは主流のオープンソースLinuxディストリビューションOpenSTLinuxディストリビューションをリリースしました。 OpenSTLinuxは、Linux Foundation、Yoctoproject®、LinaroなどのLinuxコミュニティによって承認されています。このリリースには、アプリケーションプロセッサコアでソフトウェアを実行するために必要なすべての基本コンポーネントが含まれています。

「Linux開発ソース全体をサポートする場合、Linux FoundationやYocto Projectなどのオープンソースソフトウェア標準と完全に互換性があります。」 Sylvain RAYNAUD氏は、「Linuxには多くのオープンソースコードがあるため、顧客は選択の余地があります。このために、STはYoctoが開発キットを安定して簡単な方法で使用できるプロジェクトを構築します。」

同時に、STM32MP1にはセキュリティオペレーティングシステムOP-TEEがプリインストールされています。 「お客様が独自のセキュリティアプリケーションに料金を支払う必要がある場合、STはお客様が無料の暗号化OSを使用するためにこの問題を既に解決しています。」Sylvain RAYNAUDはその理由を説明しました。

Cortex-A7側では、OpenSTLinuxを使用できます。 Cortex-M4側では、以前のSTM32Cubeツールを使用できます。 Sylvain RAYNAUDによると、STM32Cubeには、ペリフェラルアクセス用の多くのAPIやさまざまなミドルウェアなど、顧客をサポートする多くの参照コードとドライバーがあります。これらはすべて、STの品質保証を備えたソフトウェア開発キットであり、非常にわかりやすいビジネス用語を使用しており、お客様が使いやすくなっています。

ハードウェア開発ツールの観点から、STは3つの開発ボードを提供しています。フル機能のボード、ディスカバリーボード(基本的な周辺機器のみ)、およびサードパーティのプロトタイプ/プロダクションボードです。これらの3つのボードは、STM32 Tmall旗艦店で入手できます。

ユーザー開発をサポートするために、STは主にGUI、暗号化、およびトレーニングをサポートするスーパーサードパーティプラットフォームも世界規模で展開しています。さらに、STは、Linux関連の開発のためにSTM32MP1のお客様をサポ​​ートするための専用のWikiサイトを確立しました。

STM32MP1の誕生時間は長くはありませんが、完全な製品シリーズを形成しています。現在、STM32MP1には157、153、151の3つの製品ラインがあります。そのうち151はCortex-A7 + Cortex M4を搭載しています。 153は、CAN FDとデュアルコアCortex A7を追加します。 157は、デュアルコアArm Cortex-A7 + Cortex-M4 + 3D GPU、DSIおよびCAN FDのサポートにより、現在のシリーズで最高のパフォーマンスを発揮します。

ヘテロジニアスアーキテクチャの採用は、人間とコンピューターの相互作用に対する需要の高まりに対処するためのSTM32の取り組みです。 Sylvain RAYNAUDは、将来の製品計画について次のように述べています。サポートされています。」