意法半導(dǎo)體首款多核MPU，讓STM32遇見Linux

（魏德齡/文）STM32MP1作為意法半導(dǎo)體推出的首款多核MPU產(chǎn)品系列，一經(jīng)亮相就展現(xiàn)出了其在工業(yè)智能制造領(lǐng)域的雄心，從繼承STM32系列10年生命周期的承諾，到靈活的Arm Cortex-A7與Cortex-M4架構(gòu)，再到作為其下第一款支持Linux的微處理器，并提供全面整合的設(shè)計(jì)套件。STM32MP1就像其海報(bào)中的設(shè)計(jì)圖一樣，當(dāng)STM32遇見Linux，給未來(lái)工廠、醫(yī)療保健的相關(guān)設(shè)備帶來(lái)更多創(chuàng)造空間。

意法半導(dǎo)體首款多核MPU

目前，工業(yè)智能制造、醫(yī)療保健、智能家居、消費(fèi)電子產(chǎn)品正在蓬勃發(fā)展，大量傳統(tǒng)設(shè)備都將擁有一塊可以探索新天地的屏幕，同時(shí)也仍對(duì)功耗有著極高需求，面對(duì)這一需求的通用型微處理器的需求正在大幅增長(zhǎng)。

意法半導(dǎo)體引以為傲的STM32系列在今年2月份也推出了其下首款多核MPU產(chǎn)品STM32MP1多核微處理器，該系列具有計(jì)算和圖形處理能力，兼?zhèn)涓吣苄��?shí)時(shí)控制和高功能集成度，有助于簡(jiǎn)化工業(yè)制造、消費(fèi)電子、智能家居、醫(yī)療應(yīng)用高性能解決方案的開發(fā)。也是意法半導(dǎo)體第一款支持Linux的微處理器。

STM32MP1還延續(xù)了STM32系列的長(zhǎng)期供貨保證，提供至少10年生命周期承諾，這將為工業(yè)應(yīng)用、醫(yī)療保健、智能家居等潛在應(yīng)用場(chǎng)景中的潛在客戶提供足夠的保證。而此前在2007年量產(chǎn)STM32F1在市面上已經(jīng)接近22年。意法半導(dǎo)體微控制器事業(yè)部STM32微處理器產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Sylvain RAYNAUD表示：“我們?cè)诿恳荒昴瓿醵紩?huì)去更新這個(gè)長(zhǎng)期供貨保證，每一次更新都是十年，所以這是對(duì)客戶生命周期很長(zhǎng)的支持，包括對(duì)工業(yè)控制通信類的客戶是非常有用的保證。”

作為應(yīng)用處理器的STM32MP1擁有相對(duì)更復(fù)雜的系統(tǒng)，其中擁有兩顆主頻為650MHz的Arm Cortex-A7內(nèi)核與一顆主頻為209MHz的Cortex-M4內(nèi)核，其中Cortex-A4內(nèi)核配備專用448kB RAM存儲(chǔ)器，三核心間通信擁有加密機(jī)制。同時(shí)還擁有一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘可達(dá)533MHz的3D GPU，支持OpenGL ES 2.0。另外，顯示器、存儲(chǔ)器及USB等更多的外設(shè)均可以使用STPMIC1電源管理芯片，該芯片為意法半導(dǎo)體為該芯片組開發(fā)的一個(gè)配套芯片，可優(yōu)化系統(tǒng)功耗，同時(shí)還能為典型應(yīng)用節(jié)省物料成本。

此外，STM32MP1還提供多種為應(yīng)用量身定做的型號(hào)，目前已經(jīng)有24個(gè)型號(hào)開始量產(chǎn)。客戶可以根據(jù)自身需求來(lái)選擇是否采用雙Cortex-A7內(nèi)核，是否需要搭配3D GPU。從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)在更高性價(jià)比和更優(yōu)功耗間的并行不悖。

大小核靈活架構(gòu)

在實(shí)際上的工作狀態(tài)下，兩個(gè)Cortex-A7、一個(gè)Cortex-A4內(nèi)核有著靈活的分工方式，從而能大大提高能效。

例如，在進(jìn)行人機(jī)界面及通信處理與電機(jī)控制和感測(cè)的情況下，兩個(gè)大核與小核、3D GPU都會(huì)全部開啟，其中，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)全功率運(yùn)行，雙核Cortex-A7與3D GPU以2470 DMIPS的處理速度負(fù)責(zé)圖形和通信處理，Cortex-A4以260 DMIPS的處理速度負(fù)責(zé)電機(jī)控制、感測(cè)和低功耗數(shù)據(jù)采集。

而當(dāng)系統(tǒng)僅需要進(jìn)行電機(jī)控制與感測(cè)時(shí)，雙核Cortex-A7與3D GPU則均可處在鎖定狀態(tài)，Cortex-A4依舊可以以260 DMIPS的處理速度工作。此時(shí)，功耗僅是正常模式的四分之一。

系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式后，所有內(nèi)核及GPU則均處于鎖定狀態(tài)，功耗更是Cortex-A4單核運(yùn)行時(shí)的1/2500。而當(dāng)客戶再次喚醒系統(tǒng)時(shí)，僅需1秒就能回到Linux界面，只需3秒就能回到3D圖形應(yīng)用界面。

讓STM32遇見Linux

在上周意法半導(dǎo)體在北京召開發(fā)布會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)，STM32與Linux的Logo在多個(gè)展示海報(bào)中均進(jìn)行了組合呈現(xiàn)，原因就在如同上文中提到的兩個(gè)Cortex-A7與一個(gè)Cortex-A4內(nèi)核分別負(fù)責(zé)不同的事情一樣，STM32MP1依托于STM32成熟的生態(tài)環(huán)境，提供全面整合的設(shè)計(jì)套件給STM32MP1客戶。

其中Cortex-A7部分可支持專門為該內(nèi)核開發(fā)的主分支開源Linux發(fā)行版，目前STM32MP1 SoC驅(qū)動(dòng)程序也已被Linux社區(qū)采用。意法半導(dǎo)體發(fā)布的一款主流開源Linux發(fā)行版OpenSTLinux Distribution也通過(guò)了 Linux Foundation、Yoctoproject、Linaro等Linux社區(qū)的審批。該發(fā)行版包含在應(yīng)用處理器內(nèi)核上運(yùn)行軟件所需的全部基本組件。此外，意法半導(dǎo)體還與Witekio合作，將Android移植到STM32MP1上，使Cortex-A7可支持Android系統(tǒng)。

Cortex-M4部分可重復(fù)使用以前的STM32Cube應(yīng)用。據(jù)Sylvain RAYNAUD介紹，目前Cube里已經(jīng)有很多支持客戶的參考代碼、驅(qū)動(dòng)，其中包括很多可做外設(shè)訪問(wèn)使用的API，還有包括USB、Type-C、以太網(wǎng)等中間件。以上均由意法半導(dǎo)體品質(zhì)保證的軟件開發(fā)包，并有非常友好的商業(yè)條款。另外還有針對(duì)Cortex-M微控制器STM32Cube軟件包的特別升級(jí)版增強(qiáng)型STM32Cube工具，具有加快Arm Cortex-A內(nèi)核MPU項(xiàng)目開發(fā)所需的全部功能和特性。