開發(fā)STM32 MPU 不要低估軟硬件，不要放棄MCU的起源

關(guān)注、星標公眾號，不錯過精彩內(nèi)容

來源：STM32

今年，ST發(fā)布的旗艦型STM32MP1主頻為800MHz，與2019年推出的主頻為 650MHz STM32MP1 入門級系列全引腳兼容，持續(xù)擴展MPU產(chǎn)品系列。

在采用 MPU 開發(fā)產(chǎn)品時，軟件起著至關(guān)重要的作用。代碼庫不僅僅是開發(fā)團隊的成熟經(jīng)驗積累，代碼庫的移植復用會為團隊帶來很高的經(jīng)濟效益。例如，對于采用STM32MP1進行開發(fā)設計的公司來說，在優(yōu)化軟件的同時，還能夠通過軟件移植快速推出產(chǎn)品。采用 MPU進行開發(fā)的公司可以通過軟件快速更新其產(chǎn)品應用程序，也就是說，開發(fā)團隊先行推出產(chǎn)品驗證市場，然后快速優(yōu)化，從而更快地降低成本、更迅速地改善用戶體驗。因此，工程師在項目之初，必須認真規(guī)劃產(chǎn)品快速更新的路線圖。

基于MCU的PCB設計，我們通常需要處理二到六層，雖然這樣的定制設計并不簡單，但至少是可行的；而MPU的PCB設計則要復雜得多。開發(fā)團隊往往需要處理八層或更多層，還要應付那極為復雜的電源管理IC，處理難度頗高的高速外部RAM。實際上，對 DDR 模塊進行采樣，同時并行處理多達 32 路信號，以及由此帶來的開發(fā)難度，即使是最資深的老炮兒工程師，也要面臨非常大的挑戰(zhàn)。

ST最新提供DDR工具可以自動輸出特定的配置參數(shù)，這個自動配置功能是我們?yōu)楸M力降低MPU開發(fā)難度而設計的。與此同時，我們與系統(tǒng)級模塊（SoM）供應商和系統(tǒng)級封裝（SiP）合作伙伴通力合作，確保工程師獲得有效幫助來解決這一難題。來自MCU世界的工程師必須明白MPUPCB設計是一個完全不同的怪獸。STM32MP1 有助于降低 PCB 成本，同時由于其0.5 mm / 0.8 mm 間距，通過避免過孔來減少 PCB 層數(shù)。

STM32MP1 有許多非常獨特的優(yōu)勢，其中之一就是系統(tǒng)級模塊（SoM）廠商和系統(tǒng)級封裝（SiP）合作伙伴支持MP1模組的生產(chǎn)制造，可提供出色的開發(fā)解決方案。來自 MCU 領域的許多公司和團隊,有時會過快地取消這些服務，認為如果內(nèi)部處理設計操作，可以節(jié)省資金。然而，設計一個類似SOM的產(chǎn)品，由于需要DDR調(diào)諧并適配板級支持包，這樣復雜的PCB設計周期可能需要4-6名工程師至少4至6個月的時間。即使不計算相關(guān)驗證和生產(chǎn)費用，這樣的運營方式將大幅推高成本。

某些團隊可能不愿意與SoM或SiP供應商合作，僅僅因為覺得會產(chǎn)生高額的初始成本。但是在大多數(shù)情況下，通過雇傭一家公司來處理解決MPU固有的硬件復雜性，比從零開始設計制作PCB和開發(fā)板級支持包有更大的回報，我們要相信精細化分工。選擇"系統(tǒng)級模塊"的開發(fā)者，將獲得更多的技術(shù)靈活性，以及本地支持，因為這樣的設計經(jīng)過了批量驗證。選擇"系統(tǒng)級封裝"的開發(fā)者，通常原因是產(chǎn)品需要適合空間受限的應用環(huán)境。兩種情況，最直觀的受益是降低PCB設計生產(chǎn)成本，并允許進行四層板設計。因此，與SiP或SoM合作伙伴合作，團隊得以專注于軟件和獨特功能的開發(fā)，這是項目規(guī)劃實施的重中之重。

公司可能的最大陷阱之一是沒完沒了地推遲產(chǎn)品發(fā)布。延遲發(fā)布的影響通常比人們預期的更具災難性。慣常情況下，產(chǎn)品延遲發(fā)布，要么是因為開發(fā)團隊沒有避開以前開發(fā)過程中踩過的坑，要么是沒有正確地分配項目投入。采用 MPU開發(fā)的初始成本有時高于集成MCU 的成本，但在策略方面，首次在市場上為客戶提供新解決方案更為重要。再者，MPU開發(fā)的軟件復用會容易得多，即使調(diào)整了硬件平臺，構(gòu)建用戶群持續(xù)更新設計也相對簡單；MPU項目通常在初始啟動后，能夠更快地獲得投資回報，硬件和軟件的迭代更新也非常顯著。盡管開發(fā)周期有挑戰(zhàn)，任務艱巨，但回報更為直接。

很多時候，公司在進行 MPU 項目開發(fā)時，會誤判 Linux 版本的重要性。實際開發(fā)中，操作系統(tǒng)至關(guān)重要，而我們提供的OpenSTLinux版本可以滿足大量的開發(fā)和工程需求，該版本中針對各種例程的三個軟件包，為開發(fā)者帶來極大的便利。Linux經(jīng)過近三十年的發(fā)展，它的靈魂就是開源，也因此吸引了極為廣泛的開發(fā)群體，名目多樣的開源社區(qū)不僅可供開發(fā)者討論交流技術(shù)問題，其中的開源代碼也可以幫助開發(fā)者實現(xiàn)快速移植。2019年，我們還發(fā)布了STM32MPUAndroid版本，讓開發(fā)者能夠快速開發(fā)基于Android移動操作系統(tǒng)的三方應用程序，熟悉Android的開發(fā)者將因此節(jié)省大量開發(fā)時間。

我們?yōu)?Linux 開源社區(qū)貢獻了大量代碼，也因此脫穎而出，我們還將保證廣泛的內(nèi)核支持。Linux 社區(qū)驗證了STM32MPU的所有驅(qū)動程序，我們支持類似 Yocto的項目，這類項目對在嵌入式系統(tǒng)上使用 Linux非常有幫助。另外，我們同時支持兩個 Linux 內(nèi)核。雖然當前的長期支持版本仍在修復和修補程序過程中，我們?nèi)詴ㄟ^升級和修復支持下一個 LTS 版本。這意味著每個LTS內(nèi)核至少獲得兩年的支持，這樣公司就可以毫無后顧之憂地更新其操作系統(tǒng)內(nèi)核，而不必擔心報錯時的安全缺陷或缺乏支持。

MPU 的成功是因為開源的靈魂、團隊協(xié)作的智慧，而提高效率的一個最佳方式就是與專家協(xié)作。因此，一個好的MPU開發(fā)商必須有很多合作伙伴來幫助工程師完成各種任務。2019 年，意法半導體的授權(quán)合作伙伴從 8 個增加到 27 個，在ST 合作伙伴計劃中，也有大量團隊協(xié)助設計人員使用 STM32MP1。例如，我們的一些合作伙伴提供模塊來加速硬件開發(fā)階段，而另一些合作伙伴在圖形用戶界面做了很多工作，極大地簡化了在STM32MPU上創(chuàng)建圖形界面的門檻，還有些合作伙伴為用戶提供工程服務和培訓。項目經(jīng)理在評估MPU或者選型時，都應該考量這款產(chǎn)品聚合的社區(qū)生態(tài)及質(zhì)量，而我們?nèi)找纨嫶蟮纳鐓^(qū)用戶和越來越多的合作伙伴將堅定你選用STM32MPU的信心。

當我們展望新技術(shù)的未來時，會發(fā)現(xiàn)屏幕越來越普及，蓬勃增長的屏幕數(shù)量和種類正在改變這個行業(yè)。即使是最簡單的白色家電或工業(yè)系統(tǒng)也開始有一個酷炫的顯示器，并需要一個可以媲美手機流暢度的觸摸界面。嵌入式系統(tǒng)中的 GUI 應用也呼之欲出，比以往任何時候都更加常見，逐漸成為電子產(chǎn)品的標配。而伴隨著機器學習在邊緣端應用的興起，用戶對聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品有了更多期待。微處理器應用在小型系統(tǒng)上并不是新鮮事，但既要滿足更強大的圖形功能和更多的AI應用，同時仍保持低功耗，開發(fā)者必須考慮采用 MPU來實現(xiàn)。

▲  觸摸處處有屏的新世界

STM32MP1 最為出色的特點之一便是其 3D 圖形 IP，可為人機界面（HMI）應用程序創(chuàng)建流暢、復雜的高品質(zhì)圖形環(huán)境系統(tǒng)。采用我們的面向用戶界面設計開發(fā)的合作伙伴方案，可以令開發(fā)過程簡單明了、工程師獲得有價值的回報，同時也滿足了最終用戶的需求。

有一些公司開發(fā)微控制器解決方案已經(jīng)很多年，對于向MPU應用遷移有很多顧慮，會覺得自己是外行，這樣的轉(zhuǎn)型會失去以往在MCU方面的經(jīng)驗和技術(shù)積累。STM32MP1可以化解這類用戶的焦慮，MP1并不要求開發(fā)者放棄 MCU。得益于STM32MP1的獨創(chuàng)異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)，除了兩個A7內(nèi)核，還有一個Cortex-M4內(nèi)核，它可以運行RTOS，開發(fā)團隊可以復用電機控制等應用程序，只需將已在其他MCU上運行的電機策略和算法快速移植過來即可。而MPU帶來的高計算吞吐量、大DDR 內(nèi)存以及Linux 開發(fā)環(huán)境，與慣用的 MCU 應用程序同時呈現(xiàn)，開發(fā)者可以更為順暢地適應這種轉(zhuǎn)型。

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