無處不在的屏幕、連接與智能邊緣，STM32家族新成員引領(lǐng)未來

（魏德齡/文）如果在近年來購買過一些家電產(chǎn)品的話，外觀上最大的變化莫過于屏幕的從無到有或從小到大，甚至一些高端產(chǎn)品還會(huì)配上一塊觀感不錯(cuò)的彩色屏幕。于此同時(shí)，大到電冰箱、洗衣機(jī)，小到熱水壺、牙刷，都可以輕松通過手機(jī)進(jìn)行控制。這種智能化與互聯(lián)互通在工業(yè)領(lǐng)域也被越來越多的提及，并且對(duì)安全性有著更高要求。并且人們還明顯并不滿足于此，更高性能、本地AI能力，更優(yōu)的圖形表現(xiàn)能力，都是市場(chǎng)對(duì)于很多產(chǎn)品品類未來的期許，一個(gè)全面擁抱云連接、智能邊緣的時(shí)代正在到來。

點(diǎn)亮上述這些設(shè)備小小屏幕，并使其具備一定運(yùn)算能力的正是MCU，這時(shí)就又不得不提起意法半導(dǎo)體的STM32家族，其在2021年成為全球通用MCU第一名，并且這些增長和排名均來自于自身內(nèi)部的有機(jī)增長，沒有依靠任何大的收購和合并。

近期，STM32產(chǎn)品家族迎來了五名新成員，分別是無線MCU產(chǎn)品STM32WBA、超低功耗MCU產(chǎn)品STM32U5、主流型MCU產(chǎn)品STM32C0、高性能MCU產(chǎn)品SM32H5，以及MPU微處理器STM32MP13，涉及了目前MCU不同的需求層級(jí)，滿足不同類型設(shè)備的應(yīng)用需求。

無處不在的屏幕與連接

對(duì)于小家電、玩具、簡(jiǎn)單的智能家居控制需求來說，客戶一方面可能需要為其配上一塊有助于消費(fèi)者進(jìn)行控制的屏幕，或是增加傳感器來提升感知能力，讓設(shè)備的功能變得更加豐富。另一方面還要對(duì)成本進(jìn)行有效控制，讓產(chǎn)品的最終價(jià)格更具競(jìng)爭(zhēng)力。

STM32C0面向的正是生產(chǎn)上述消費(fèi)電子產(chǎn)品，且成本敏感型的用戶。作為STM32家族中最經(jīng)濟(jì)的MCU，本次最大亮點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了32位的升級(jí)?！敖裉炜蛻粢廊挥猛瑯映杀?、同樣價(jià)錢去買8位MCU，為什么不去買一個(gè)32位MCU呢？從性能、從供應(yīng)來講，32位MCU可以提供更高的性能和更靈活的供應(yīng)?！币夥ò雽?dǎo)體 MDG 中國區(qū)總監(jiān)曹錦東表示。

為了保障客戶能夠順利從8位遷移至32位，意法半導(dǎo)體在封裝、引腳設(shè)計(jì)、硬件布板上都實(shí)現(xiàn)了兼容性設(shè)計(jì)。在封裝上保持與STM32G0一致，為產(chǎn)品未來升級(jí)預(yù)留了空間。整體上實(shí)現(xiàn)了與STM320G0可以無縫切換。

32位的升級(jí)帶來了更優(yōu)的性能與成本，如果與STM8S進(jìn)行比較，STM32C0在性能上實(shí)現(xiàn)了10倍的提升，也就是說過去用一個(gè)毫秒只能處理一個(gè)任務(wù)，如今則可以處理10個(gè)。不管對(duì)信號(hào)的檢測(cè)、過濾、處理，用STM32C0可以更加的游刃有余。

STM32C0還具備讓過去產(chǎn)品中的兩顆芯片合二為一的能力，如某客戶過去會(huì)用 STM8S做電機(jī)控制，用STM8做搖控器，現(xiàn)在用一顆STM32C0就能取代STM8S與STM8，同時(shí)滿足了在性能與低功耗上的雙重要求?！坝肧TM32C0一顆MCU，而不去用兩顆MCU，幫助客戶減少供應(yīng)鏈復(fù)雜度，同時(shí)提升整個(gè)控制性能。”曹錦東表示。

如上文所述，很多設(shè)備除了開始擁有屏幕外，還可以普遍擁有連接能力，有些是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)，有些則采用點(diǎn)對(duì)多技術(shù)。另外，無論是在智能家居，還是工業(yè)4.0上，藍(lán)牙Mesh組網(wǎng)都成為了一個(gè)重要的指標(biāo)。

無線MCU在STM32家族中是一條新的產(chǎn)品線，本次新推出的STM32WBA系列產(chǎn)品，內(nèi)核基于TrustZone Cortex-M33內(nèi)核，主頻最高100MHz，CoreMark測(cè)試成績達(dá)407分，安全性上可通過SESIP Level3認(rèn)證，采用40nm工藝。

該系列產(chǎn)品支持最新藍(lán)牙協(xié)議BLE5.3協(xié)議，可以支持長距離傳輸，擁有2Mbps傳輸速率，支持?jǐn)U展廣播功能。意法半導(dǎo)體還增強(qiáng)了安全性，支持AES和PKA側(cè)信道攻擊防御，側(cè)信道攻擊防御可以防止一些惡性的通過外設(shè)引腳去破壞提取相關(guān)傳輸信息的惡性攻擊。并且還擁有一個(gè)動(dòng)態(tài)RTC防篡改功能。

STM32WBA內(nèi)部還集成了一個(gè)巴倫，最大輸出功率可以到 10dBm，保障了在無線信號(hào)不穩(wěn)定時(shí)的連接體驗(yàn)?！芭e個(gè)實(shí)際的例子，假如一款便攜式的穿戴設(shè)備，這個(gè)設(shè)備可以放在書包里或兜里，當(dāng)這個(gè)設(shè)備與手機(jī)相連時(shí)，無線信號(hào)要通過書包、衣服和用戶的身體把信號(hào)傳出去，無線信號(hào)傳輸一定會(huì)受到阻礙。 ”意法半導(dǎo)體 MDG 中國區(qū)通用微控制器事業(yè)部無線產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理于引表示，面對(duì)上述的狀況，STM32WBA的輸出功率就可以給工程師和開發(fā)人員提供靈活性，使其在開發(fā)中可以提供更強(qiáng)勁的信號(hào)保障。

作為一款無線產(chǎn)品，同樣繼承了STM32豐富和完整的生態(tài)系統(tǒng)。STM32WBA產(chǎn)品分為兩部分，包括硬件和軟件部分。硬件方面目前提供1M flash 版本的Nucleo開發(fā)板，基于 WBAA52 產(chǎn)品和 48pins。軟件開發(fā)環(huán)境上，STM32WBA 集成到了整個(gè) Cube開發(fā)環(huán)境中，可以用Cube WBA做一些鏈接，或者一些代碼示例以及外設(shè)配置，還可以用CubeMX去生成代碼，包括進(jìn)行一些功耗計(jì)算。同時(shí)意法半導(dǎo)體還為其增加了CubeMonRF功能，可以檢測(cè)鏈接質(zhì)量以及無線設(shè)計(jì)相關(guān)的檢測(cè)功能。

高性能高安全的工業(yè)需求

工業(yè)需求對(duì)STM32來說正在變得越來越強(qiáng)勁，根據(jù)預(yù)測(cè)，在潛在市場(chǎng)上，MCU工業(yè)市場(chǎng)份額將從2021年的52%增長到2026年的65%。由于在一些具體行業(yè)中的高要求，產(chǎn)品對(duì)于性能有著更高階的需求，產(chǎn)品也要有著在不同環(huán)境下的更高可靠性，安全性也不可忽視。于此同時(shí)，成本也同樣是企業(yè)主考慮是否進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)字化的考量指標(biāo)，而芯片也是決定最終部署成本的重點(diǎn)要素之一。

新推出的高性能MCU產(chǎn)品STM32H5，是一款目標(biāo)讓性能和安全性觸手可及的產(chǎn)品?；贑ortex-M33 內(nèi)核，主頻最高可達(dá)250MHz，可基本滿足大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用類需求。Cortex-M33內(nèi)核比Cortex-M4的性能可以提升20%左右，而且STM32H5的Flash加速器(ART AcceleratorTM)具有更高的功能。STM32H5新的ART AcceleratorTM針對(duì)內(nèi)部和外部的存儲(chǔ)都有效，針對(duì)讀取指令和數(shù)據(jù)都有幫助。同時(shí)還增加了兩個(gè)數(shù)學(xué)加速器 FMAC 與 Cordic。

在滿足工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用要求方面，STM32H5的正常工作溫度范圍擴(kuò)展至125度，支持?jǐn)U展外接FDCAN、以太網(wǎng)、USB等借口，并且支持PSA&SESIP 3級(jí)信息安全認(rèn)證目標(biāo)，原生硬件特性支持SIL功能安全。

通過STM32H5 Secure Manager還能簡(jiǎn)化客戶在實(shí)現(xiàn)安全能力上的開發(fā)流程?！癝ecure Manager的目標(biāo)是讓客戶開發(fā)應(yīng)用信息安全部分更簡(jiǎn)單。 ”意法半導(dǎo)體MDG中國區(qū)通用微控制器事業(yè)部技術(shù)市場(chǎng)高級(jí)經(jīng)理何荻凡表示，Secure Manager能幫助客戶減少使用 TrustZoneTM和寫信息安全代碼的的復(fù)雜度。 Secure Manager還擁有更多的靈活性，并提供安全啟動(dòng)服務(wù)、安全升級(jí)服務(wù)、加解密服務(wù)，關(guān)鍵IP保護(hù)服務(wù)及認(rèn)證服務(wù)。

在性價(jià)比方面，STM32H5能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化成本與性能之間的平衡?；谝夥ò雽?dǎo)體優(yōu)化的40nm工藝，同時(shí)提供很豐富的存儲(chǔ)、外設(shè)和封裝的選擇。 “STM32H5在性能上實(shí)現(xiàn)提升，還提供給客戶更多靈活性及可擴(kuò)展的安全性。STM32H5是一款性價(jià)比非常高的產(chǎn)品。 ”何荻凡表示。

打造適應(yīng)未來的好產(chǎn)品

意法半導(dǎo)體微控制器和數(shù)字IC產(chǎn)品部MDG亞太區(qū)、物聯(lián)網(wǎng)/人工智能創(chuàng)新中心及數(shù)字營銷副總裁朱利安在談到STM32未來的增長點(diǎn)時(shí)表示：“STM32 MPU將會(huì)是贏得新的高價(jià)值應(yīng)用的機(jī)會(huì)。”

全新推出的MPU微處理器STM32MP13正是一款能夠助力客戶打造適應(yīng)未來的好產(chǎn)品，適用于包含工業(yè) 4.0、 工廠自動(dòng)化、移動(dòng)支付類安全終端、智能計(jì)量、智能家居、電力與新能源基礎(chǔ)設(shè)施等多個(gè)領(lǐng)域。

“這款是一款應(yīng)用于工業(yè)級(jí)的通用 MPU 產(chǎn)品，兼具了強(qiáng)大的安全性，超低功耗的能力，它是一款具有超高性價(jià)比的MPU產(chǎn)品。其具有三大特點(diǎn)：易用、安全、低功耗。 ”意法半導(dǎo)體MDG中國區(qū)通用微控制器事業(yè)部微處理器產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理霍筍表示。

以STM32MP13系列中的STM32MP135為例，A7 內(nèi)核主頻分為 650MHz 和 1GHz 兩款產(chǎn)品，650MHz 產(chǎn)品支持的結(jié)溫范圍是-40度到125度，主頻 1GHz 的產(chǎn)品， 結(jié)溫范圍是-40度到105度，均達(dá)到了工業(yè)級(jí)要求。存儲(chǔ)方面共支持168K 的 SRAM 和備用 RAM，還有3kb OTP，并支持外掛幾乎市面上全部主流的閃存與存儲(chǔ)規(guī)格。對(duì)于雙路千兆Ethernet GMAC、雙路百兆及千兆以太網(wǎng)、雙高速USB、OTG等支持也一應(yīng)俱全。

在功耗表現(xiàn)方面，STM32MP13在CPU100%運(yùn)行時(shí)，Cortex-A7 1GHz的產(chǎn)品功耗可以低至 314mW，對(duì)于A7在650MHz的產(chǎn)品功耗可以低至222mW。在STOP模式下更是可以低至11mW。在待機(jī)模式，并且外部的備用RAM以及時(shí)鐘關(guān)閉的情況下，STM32MP13可以低至12μw。

STM32MP13內(nèi)置強(qiáng)大的安全功能，內(nèi)存保護(hù)可以防止非法的訪問與控制，硬件加密算法可以增強(qiáng)硬件穩(wěn)健性，還有基于TrustZone的代碼隔離，可以用于運(yùn)行時(shí)的保護(hù)。此外還有貫穿產(chǎn)品全生命周期的安全認(rèn)證，包括有SESIP Level3認(rèn)證、支付行業(yè)的PCI PTS 6.0認(rèn)證，還有ARM的psacertified的認(rèn)證。

STM32MP13支持三類不同BGA封裝，分別是14×14mm p0.8mm，11×11mm p0.5mm，和9×9mm p0.5mm，以便適應(yīng)多種應(yīng)用需求，并且所有STM32MP13x型號(hào)之間軟件和管腳兼容，可實(shí)現(xiàn)更大的可擴(kuò)展性。

STM32MP13和STM32MP15共用開發(fā)工具和軟件，其中，完全主線化的OpenSTLinux 發(fā)行版包括Linux 板級(jí)支持包 (BSP)、驅(qū)動(dòng)程序、由安全生產(chǎn)支持的安全引導(dǎo)鏈和流行的應(yīng)用框架。OpenSTLinux發(fā)行版有助于加快終端產(chǎn)品上市時(shí)間，節(jié)省開發(fā)成本，確保軟件能夠無縫遷移擴(kuò)展。新的 X-LINUX-RT 擴(kuò)展包適用于STM32MP13 和 STM32MP15全系產(chǎn)品，為OpenSTLinux發(fā)行版增加了Linux實(shí)時(shí)功能。

面向未來智能邊緣時(shí)代，STM32家族可以充分滿足不同行業(yè)領(lǐng)域、不同層級(jí)產(chǎn)品的需求，并且充分保障數(shù)據(jù)安全，性比價(jià)優(yōu)勢(shì)還能更快加速各類應(yīng)用的落地。與此同時(shí)，意法半導(dǎo)體還正在積極擴(kuò)大內(nèi)部產(chǎn)能，并加大合作力度，通過外部代工保障供應(yīng)，提高90納米和40納米節(jié)點(diǎn)產(chǎn)能，通過規(guī)劃支持未來四年到六年，甚至更久的客戶需求，滿足數(shù)字化進(jìn)程中，不斷增長的MCU需求。

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