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이기종을 수용하고 Linux MCU에 가입하여 MPU로 전환

2007 년 최초의 STM32F103부터 12 년 간의 개발로 STM32 제품군은 새로운 세기에 가장 성공적인 MCU 시리즈가되었습니다. 멀티 코어 및 확장 주변 장치가 도입되면서 STM32의 자체 업그레이드는 중단되지 않았습니다. 이제 이기종 커널의 도입은 STM32 개발의 역사에서 또 다른 중요한 노드가 될 것이며 새로운 MPU는 MCU를 기반으로 할 것입니다.

이기종 커널 소개

STM32 제품군의 최신 멤버는 Cortex-A 및 Cortex-M 코어를 결합한 STM32MP1 마이크로 프로세서 제품군입니다.

Cortex-M은 ARM 프로세서의 전용 MCU 코어이고 Cortex-A는 응용 프로그램 프로세서 코어이며, 현재 휴대폰의 Apple A 시리즈, Qualcomm Snapdragon, Huawei Kirin 프로세서는 Cortex-A 아키텍처를 기반으로합니다. MCU에 Cortex-A를 소개합니다. 즉, 이기종 컴퓨팅을 MCU에 도입합니다.

“MPU는 실제로 매우 복잡합니다. 오랜 사고와 검증을 거친 후 성숙하고 시장에 출시하는 데 5 년이 걸릴 것입니다.”Sylvain RAYNAUD, STMicroelectronics 마이크로 컨트롤러 사업부 STM32 마이크로 프로세서 제품 마케팅 관리자

STM32MP1 마이크로 프로세서 제품군은 2 개의 650MHz Arm Cortex-A7 애플리케이션 프로세서 코어와 209MHz에서 실행되는 고성능 Arm Cortex-M4 마이크로 컨트롤러 코어를 통합합니다. 동시에 STM32MP1도 GPU에 내장되어 사용자 기계 디스플레이 인터페이스를 지원합니다.

3 코어 부문은 분명하고 A7 커널은 Linux를 실행하고 GPU는 디스플레이 기능을 담당하며 M4 코어는 전통적인 제어 기능을 수행합니다. 3 개의 코어는 고유 한 IPCC 메커니즘을 통해 통신하며 암호화 수단을 갖추고 있습니다. "메일 박스에서 통신 한 다음 통신 데이터가 SRAM에 저장됩니다." 실뱅 레이 나우가 설명했다.

MPU 시스템의 성능 병목 현상과 대역폭 문제를 방지하기 위해 STM32MP1은 DDR3, DDR3L, LPDDR2, 533MHz 32/16 비트 LPDDR3을 포함한 저렴한 DDR SDRAM 메모리를 지원합니다. 또한 STM32MP1은 eMMC, SD 카드, SLC NAND, SPI NAND 및 Quad-SPI NOR 플래시와 같은 다양한 플래시 메모리 제품을 지원합니다.

구조적으로 STM32MP1은 유연하고 에너지 효율적입니다. 최고 속도로 작동하는 듀얼 코어 Cortex-A7 + 3D GPU는 프로세서 속도가 2470DMIPS이고 처리 속도가 260DMIPS 인 Cortex-M4 부분으로 완전히 개방되어 있습니다. 저전력 모드에서 Cortex-A7은 대기 모드로 전환되고 Cortex-M4 만 실행되며 정상 모드의 1/4을 소비합니다. 전체 대기 모드로 들어가려면 전력 소비량이 이전 모드의 1/2500에 불과합니다.

대기 모드에서 최대 속도 작동에 이르기까지 STM32MP1은 매우 잘 작동합니다. Linux 인터페이스로 돌아 오는 데 1 초 밖에 걸리지 않으며 3s는 3D 그래픽 응용 프로그램 인터페이스로 돌아갈 수 있습니다.

또한 STM32MP1이 장착 된 풍부한 주변 장치를 A7 또는 M4 온라인에 할당 할 수 있어야합니다. 이러한 주변 장치에는 USB 2.0, 기가비트 이더넷 GMAC, CAN FD 및 여러 표준 I2C, UART 및 SPI 인터페이스와 다양한 아날로그 주변 장치가 포함됩니다.

복잡성이 증가함에 따라 ST는 STM32MP1을위한 전용 PMIC (Power Management IC) STPMIC1도 설계했습니다. 4 개의 DC / DC 벅 컨버터, 6 개의 LDO 레귤레이터, 1 개의 DC / DC 부스트 컨버터, USB VBUS 및 범용 전원 스위치를 통합하여 보드에 STM32MP1 및 기타 구성 요소를 제공합니다. 필요한 전압 레일.

새로운 커널을 소개하고 STM32의 응용 공간을 확장합니다. Sylvain RAYNAUD는 다음과 같이 결론을 내립니다. "이전에 마이크로 프로세서 + MCU 응용 프로그램을 사용한 고객의 경우 STM32MP1은 단일 칩으로이 작업을 수행 할 수 있지만 고객은 이전에 MPU를 사용했지만 STM32MP1은 MCU 응용 프로그램에 사용할 수 있습니다."

성숙한 생태를 바탕으로 리눅스와 협력

Cortex-A7 커널의 도입으로 Linux는 개발자들에게 소개되었습니다. ST는 프로젝트 개발 속도를 높이기 위해 주류 오픈 소스 Linux 배포판 인 OpenSTLinux 배포판을 발표했습니다. OpenSTLinux는 Linux Foundation, Yoctoproject® 및 Linaro와 같은 Linux 커뮤니티에서 승인되었습니다. 이 릴리스에는 응용 프로그램 프로세서 코어에서 소프트웨어를 실행하는 데 필요한 모든 기본 구성 요소가 포함되어 있습니다.

"전체 Linux 개발 소스를 지원할 때 Linux Foundation 및 Yocto Project를 포함한 오픈 소스 소프트웨어 표준과 완벽하게 호환됩니다." Sylvain RAYNAUD는 "리눅스는 많은 오픈 소스 코드를 가지고 있기 때문에 고객은 나쁜 선택을하고있다.이를 위해 ST는 Yocto가 고객이 개발 키트를 안정적이고 쉽게 사용할 수 있도록하는 프로젝트를 개발한다"고 말했다.

동시에 STM32MP1에는 보안 운영 체제 OP-TEE가 사전 설치되어 제공됩니다. "고객이 자체 보안 응용 프로그램에 대한 비용을 지불해야하는 경우 ST는 고객이 암호화 된 무료 OS를 사용할 수 있도록이 문제를 이미 해결했습니다."Sylvain RAYNAUD가 그 이유를 설명했습니다.

Cortex-A7 측에서는 OpenSTLinux를 사용할 수 있습니다. Cortex-M4 측에서는 이전 STM32Cube 도구를 사용할 수 있습니다. Sylvain RAYNAUD에 따르면 STM32Cube에는 주변 장치 액세스를위한 많은 API와 다양한 미들웨어를 포함하여 고객을 지원하는 많은 참조 코드와 드라이버가 있습니다. 이 모든 것은 ST 품질 보증을 갖춘 소프트웨어 개발 키트이며 매우 친숙한 비즈니스 용어로 고객이 쉽게 사용할 수 있습니다.

하드웨어 개발 도구와 관련하여 ST는 3 가지 개발 보드를 제공합니다. 모든 기능을 갖춘 보드, 디스커버리 보드 (기본 주변 장치 만 해당) 및 타사 프로토 타입 / 프로덕션 보드. 이 3 개의 보드는 STM32 Tmall 플래그십 스토어에서 구입할 수 있습니다.

ST는 사용자 개발을 지원하기 위해 GUI, 암호화 및 교육을 주로 지원하는 글로벌 규모로 수퍼 써드 파티 플랫폼을 구축했습니다. 또한 ST는 Linux 관련 개발을 위해 STM32MP1 고객을 지원하기위한 전용 위키 사이트를 설립했습니다.

STM32MP1의 탄생 시간은 길지 않지만 완전한 제품 시리즈를 형성했습니다. 현재 STM32MP1은 157, 153, 151의 3 가지 제품군을 보유하고 있습니다. 그 중 151에는 Cortex-A7 + Cortex M4가 장착되어 있습니다. 153은 CAN FD 및 듀얼 코어 Cortex A7을 추가합니다. 157은 듀얼 코어 Arm Cortex-A7 + Cortex-M4 + 3D GPU, DSI 및 CAN FD 지원을 통해 현재 시리즈에서 최고 성능입니다.

이기종 아키텍처의 채택은 인간과 컴퓨터의 상호 작용에 대한 수요 증가를 해결하기 위해 STM32의 이니셔티브입니다. Sylvain RAYNAUD는 미래의 제품 계획을 위해 다음과 같이 말했습니다 : "시리즈의 미래는 고성능, 보안, 기능 및 비용 전력 최적화라는 두 가지 방향으로 발전 할 것입니다. 산업, 가전, 의료 및 인텔리전스와 같은 잠재적 인 애플리케이션 STM32MP1은 완벽하게 구현 될 수 있습니다 지원됩니다. "