STM32H7系列微控制器 （MCU） 在今天創(chuàng)造 了歷史，成為嵌入式市場中最強大的 ARM? Cortex?-M7 處理器實現。它的速度是之前的 STM32 旗艦系列 STM32F7 系列的兩倍多，這意味著其 400 MHz 的核心頻率使 ST 成為第一個使用 Cortex-M MCU 在 CoreMark 中達到 2010 分的公司。

這是可能的，因為 ST 是第一個將其 M7 實現從 90 nm 工藝節(jié)點縮小到 40 nm 的公司。媒體最近報道稱，一些制造商已經開始或即將開始量產 10 納米的 SoC。然而，重要的是要了解這些組件只有數字電路，這與 ST 的嵌入式 MCU 不同，后者包括數字電路、閃存和模擬組件。因此，這些結構比典型的主流組件要復雜得多，因此需要更復雜的工藝。因此，今天使用的 40 nm 節(jié)點不僅具有開創(chuàng)性，而且是通向 Cortex-M7 出色實現的門戶，盡管我們無法在一篇文章中列舉 STM32H7 中發(fā)現的所有重大更新或優(yōu)化，

三個域，內存密集

STM32H7的三個領域

為了優(yōu)化 STM32H7，其架構分為三個域。很簡單，第一個 （D1） 包括帶有緩存的內核、閃存和高帶寬外圍設備，例如驅動屏幕的模塊或 Chrom-Art 圖形引擎。連接域 D2 將 USB、加密加速器和用于存儲的 SD/MMC2 單元等低速外圍設備組合在一起。最后，批量采集模式域 D3 負責 MCU 的一些最基本方面，例如其復位和時鐘控制以及 ADC、GPIO、RTC、芯片的電源管理和基本的 DMA （BDMA） 控制器。

與某些 STM32F7 系列相比，這種結構使 ST 能夠設計出靈活高效的架構，該架構包含大量內部存儲器。例如，L1 Cache 現在是 16 KB 的指令和相同數量的數據的四倍大。ST還包括總共1MB的SRAM和2MB的Flash，分別是上一代的三倍和兩倍。然而，STM32H7 并沒有使用單個 SRAM 塊，這只會使某個域受益，而是在不同的位置放置了不同的數量，以使存儲器更加通用。

并發(fā)訪問

STM32H7 中的內存集成和連接

D1 域顯然擁有最大數量的 SRAM。該內核共有 192 KB 的 TCM SRAM（64 KB I-TCM，針對指令進行了優(yōu)化，128 KB D-TCM，針對數據進行了優(yōu)化），作為 L1 緩存的擴展。它具有相同的性能，但可尋址。這意味著內核可以無延遲地訪問 TCM RAM，開發(fā)人員可以專門放置需要確定性檢索的信息，以執(zhí)行時間關鍵的例程。最大的 SRAM 塊 （512 KB） 位于第一個域中，因為它包含架構中計算最密集的方面。最后，D2 和 D3 通過芯片上的外設和其他模塊提供對其 SRAM 的快速訪問。

這種組織具有提供并發(fā)內存訪問的巨大優(yōu)勢，這意味著信息可以在不同的域同時在不同的 SRAM 塊中獲取或存儲，大大提高了架構的效率。這一點非常重要，因為嵌入式 MCU 必須經常處理計算密集型任務，例如運行圖形和音頻，同時與 USB 端口等接口通信，以確保數據傳輸不會中斷。

優(yōu)化的內存和 FPU

STM32H7 系列增強的計算能力帶來的另一個重要特性是能夠使用 ECC SRAM 和閃存。與 STM32F7 系列相比，速度提升如此之快，以至于 ST 現在擁有計算資源來添加糾錯功能，并且仍然打破性能記錄。通過提供 ECC，ST 不僅可以確保數據完整性，還可以提高閃存中的數據保留能力。

另一個受 ST 客戶需求推動的架構決策示例是使用雙精度 （FP64） 浮點單元。對這種流水線的需求可能并不總是很明顯，但一些將從 STM32H7 系列中受益最多的產品需要執(zhí)行 DSP 類型的計算。例如，監(jiān)控電網并需要計算快速傅立葉變換算法的嵌入式系統(tǒng)，或運行精確 GPS 系統(tǒng)的連接設備將嚴重依賴雙精度計算。

省電功能等等

不可能在一篇博文中提供 STM32H7 系列帶來的所有特性和優(yōu)化的完整列表。我們甚至還沒有談到這種三域架構所提供的驚人的功耗優(yōu)化。例如，可以將 D1 和 D2 置于非常低功耗的待機模式 （7μA），而 D3 繼續(xù)在其 SRAM 中捕獲數據，而無需喚醒其他域，從而大大節(jié)省了能源。還有一個復雜而精細的時鐘控制方案，以確保架構的不同部分以不同的速度運行，以進一步提高 MCU 的效率。

STM32H7 系列還在上一代產品的基礎上增加了 10 個通信外設，總共 35 個，它仍然提供加密和哈希硬件加速，并保持引腳對引腳以及與 STM32F7 系列的軟件兼容。破紀錄的 STM32H7 系列現已向特定合作伙伴提供樣品，并將于 2017 年第二季度量產。此時，ST 將更新 mbed 開發(fā)平臺，以確保開發(fā)人員能夠充分利用這一開創(chuàng)性架構。

審核編輯：郭婷