煽動(dòng)MCU/MPU市場(chǎng)，STM32的生態(tài)圖

導(dǎo)言：

蝴蝶扇動(dòng)翅膀，便可引發(fā)彼岸的暴風(fēng)雨。

STM32這只“蝴蝶”不僅掀起了MCU的風(fēng)暴，還走進(jìn)了工程師和千家萬(wàn)戶。

2020年STM32一年一度的全國(guó)巡回研討會(huì)（STM32 Roadshow）火爆開(kāi)場(chǎng)，一如既往，9月13日-9月25日STM32飛躍14個(gè)城市，為這個(gè)9月留下最美的“碟影”。

本次巡回研討會(huì)以“安全連接，智創(chuàng)未來(lái)”為主題，聚焦于STM32的最新技術(shù)創(chuàng)新，探討在物聯(lián)網(wǎng)安全、智能工業(yè)、無(wú)線連接、邊緣端人工智能、圖形用戶界面等領(lǐng)域的產(chǎn)品解決方案及多樣化應(yīng)用實(shí)例。

具體包括STM32從通用到安全、STM32為智能工業(yè)而生、STM32Wx助力物聯(lián)世界、與STM32MP1一起盡享無(wú)限可能、STM32GUI連接你的智能世界、ST MEMS感知你的世界幾大主題。

通過(guò)本次巡回研討會(huì)，可以看出STM32的布局廣遍整個(gè)生態(tài)。接下來(lái)，便跟隨筆者的腳步，來(lái)看STM32的遠(yuǎn)望。

STM32的產(chǎn)品生態(tài)

目前來(lái)說(shuō)，STM32MCU產(chǎn)品提供16大產(chǎn)線、5類產(chǎn)品、超過(guò)1000個(gè)型號(hào)，基于ARM®Cortex®M0、M0+、M3、M4、M33、M7、A7內(nèi)核：

MPU：MP1

高性能MCU：F2、F4、F7、H7

主流MCU：F0、G0、F1、F3、G4

超低功耗MCU：L0、L1、L4、L4+

無(wú)線MCU：WB、WL

MCU方面，為用戶提供了不同應(yīng)用的各種選擇，包括高性能、主流、超低功耗三種選擇，可以滿足各種場(chǎng)景的功耗、性能、成本等。事實(shí)上，STM32MCU一直遍布我們的生活場(chǎng)景，就比如眾所周知的共享單車幾乎都采用的都是STM32系列MCU。

值得一提的是，2018年，第一顆無(wú)線MCU系列STMWB問(wèn)世，意味著STM32邁入了無(wú)線進(jìn)擊之路。在今年4月，全球首顆內(nèi)置LoRa收發(fā)器的SoC問(wèn)世，這便是STM32WL；另外，今年7月發(fā)布的STM32WB系列的最新產(chǎn)品STM32WB55已可支持Zigbee3.0。

LoRa是有能力解決泛在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備組網(wǎng)難題的技術(shù)之一，而Zigbee3.0統(tǒng)一了面向消費(fèi)者和工業(yè)應(yīng)用的Zigbee規(guī)范的功能。無(wú)線MCU可提供最新的無(wú)線適配，幫助設(shè)計(jì)人員滿足各種IoT和可穿戴設(shè)備中嚴(yán)格的功率和尺寸限制。

不止如此，STM32Wx系列產(chǎn)品全面支持Bluetooth5.0、LTE-M、NB-IoT、M-Bus、Sigfox、omlox、THREAD、Zigbee3.0、LoRa……

需要特別注意的是，去年10月STM重磅發(fā)布MPU——STM32MP1，這是STM32的首款MPU，以其創(chuàng)新的異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)，將MPU與MCU合二為一，兼顧運(yùn)算處理能力和實(shí)時(shí)控制性能，令產(chǎn)品更實(shí)用。很多譬如LinuxRT拓展和uCLinux這種系統(tǒng)存在，但很多應(yīng)用中仍必要一個(gè)完整的MPU，正因ST既擁有MCU也擁有MPU，因此用戶可以輕松地將其產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行上下遷移，最大限度利用軟件和代碼，在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)獲取最佳的投資回報(bào)。

這款MPU更加適合需要更好的顯示交換的場(chǎng)景，當(dāng)然STM32也擁有自己的交互系統(tǒng)，下文將細(xì)細(xì)講解。另外，MPU不僅可以加載Linux，還擁有千兆網(wǎng)口、高速USB口可以處理更多的數(shù)據(jù)。

與MCU不同，MCU使用片上嵌入式閃存來(lái)存儲(chǔ)和執(zhí)行程序，這種方式啟動(dòng)時(shí)間非常短可以快速執(zhí)行代碼，但內(nèi)存空間有限；MPU則沒(méi)有相同的內(nèi)存約束，使用外部存儲(chǔ)器來(lái)提供程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，程序通常存儲(chǔ)在NAND或串行閃存之類的非易失性存儲(chǔ)器中，并且在啟動(dòng)時(shí)被加載到外部DRAM中，然后開(kāi)始執(zhí)行。雖然MPU不會(huì)像MCU那樣快速啟動(dòng)和運(yùn)行，但可以連接到處理器的DRAM可以高達(dá)幾千M。

STM32MP1方面，擁有非常強(qiáng)悍的功耗和性能，STM32MP1只需1秒回到Linux界面，只需要3秒回到3D圖形應(yīng)用界面。STM32MP1提供了全功率模式、分批功耗優(yōu)化模式、待機(jī)模式這三種不同的模式來(lái)幫助用戶優(yōu)化整體的設(shè)計(jì)功耗，平衡其設(shè)計(jì)的性能和功耗。

另一方面，為用戶提供了靈活高效的架構(gòu)。在目前推出的三個(gè)型號(hào)中，主流的兩個(gè)型號(hào)提供了雙核A7+M4的架構(gòu)，而最低成本的型號(hào)則提供單核A7+M4的架構(gòu)。據(jù)稱，三個(gè)核心采用了安全的互相通信的方式，大部分外設(shè)都掛載在同一條主線上，因此三個(gè)核心可以根據(jù)各自的需求來(lái)調(diào)用外設(shè)。

依托于STM32成熟的生態(tài)系統(tǒng)，STM32MP1、STM32WB、STM32WL擁有完整的軟件和開(kāi)發(fā)配件生態(tài)，也與MCU產(chǎn)品相互匹配，具有非常方便的遷移優(yōu)勢(shì)。此外，STM32 MCU也依托了這兩款產(chǎn)品完善了整個(gè)生態(tài)，布局MPU、無(wú)線連接等。

STM32領(lǐng)先的GUI

一項(xiàng)產(chǎn)品經(jīng)歷了重重代碼的考驗(yàn)，最終給用戶最直觀的體驗(yàn)還是GUI，可以說(shuō)GUI是程序的門面，如若招牌都不能令人滿意，談何用戶體驗(yàn)？

STM32的提供了StemWin、TouchGFX、EmbeddedWizard三種圖形庫(kù)軟件。

STemWin是針對(duì)動(dòng)畫受限、簡(jiǎn)單GUI設(shè)計(jì)，是基于Segger公司的emWinGUI庫(kù)，編程語(yǔ)言為C語(yǔ)言，支持1/8/16和32bpp。

TouchGFX可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)GUI性能，這款軟件是ST力推的GUI應(yīng)用軟件，可實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單到可與智能手機(jī)媲美的GUI設(shè)計(jì)，具備針對(duì)STM32優(yōu)化的GUI庫(kù)，采用C++語(yǔ)言編程，支持1/2/4/16和24bpp。而這一切也都已集成在CubeMX中。

STM32的圖形產(chǎn)品線非常豐富，擁有190多個(gè)型號(hào),涵蓋不同的顯示接口和封裝。內(nèi)核方面更是從M0+到M7一應(yīng)俱全。

另一方面，在第三方圖形生態(tài)系統(tǒng)方面的合作伙伴包括edt、EKTOS、EMBEDDEDPARTNERS、EMGSOFT、itk、iWave、Mjolner、PsiControl、SDATAWAY、泰輯科技等，可協(xié)助開(kāi)發(fā)者在STM32上創(chuàng)建基于TouchGFX的UI。

STM32安全有保障

物聯(lián)網(wǎng)正在極速擴(kuò)張，數(shù)據(jù)顯示目前全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備已接近80億，有關(guān)部門預(yù)計(jì)3年之后物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會(huì)從到80億躍至240億，對(duì)于芯片、軟件及產(chǎn)品設(shè)備來(lái)說(shuō)，未來(lái)6年內(nèi)都是非常大的商機(jī)。

但在高速發(fā)展之外，物聯(lián)網(wǎng)的安全性從來(lái)都是眾矢之的，有關(guān)人士指出對(duì)物聯(lián)網(wǎng)缺乏自信是阻礙物聯(lián)網(wǎng)被廣泛采用的主要原因之一。另外，種種數(shù)據(jù)也充分顯示出物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)泄露或被攻擊是既存的事實(shí)，你相信你的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備嗎？

提到安全，就不得不提到STM32Trust，STM32Trust的生態(tài)系統(tǒng)集成了所有可用資源，包括stm32系列信息安全相關(guān)的芯片技術(shù)、免費(fèi)參考估計(jì)，免費(fèi)工具和服務(wù)等，并通過(guò)強(qiáng)大的多級(jí)策略來(lái)增強(qiáng)安全性。

STM32Trust生態(tài)系統(tǒng)將理論知識(shí)、工具和ST原廠開(kāi)箱可用軟件包相結(jié)合，以便利用最佳行業(yè)實(shí)踐，為新的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備構(gòu)建強(qiáng)大的信息安全保護(hù)。這有助于設(shè)計(jì)人員利用STM32單片機(jī)的內(nèi)置功能來(lái)確保設(shè)備之間的可信、防止未授權(quán)訪問(wèn)，以避免數(shù)據(jù)被盜和代碼被修改。

STM32Trust.CodeProtection一套解決方案，以確保燒寫真實(shí)stm32時(shí)，客戶代碼的機(jī)密性和完整性。

對(duì)于安全性，一直是STM32的重點(diǎn)，在層層的代碼保護(hù)下，你還會(huì)怕信息泄露嗎？

ST MEMS傳感器感知世界

其實(shí)ST不光擁有MCU/MPU，這一部分只占總營(yíng)收的28%，ST作為一家IDM公司，還擁有模擬器件、MEMS傳感器，而這一部分占到總營(yíng)收的36%。

上文提及了GUI是門面，那么MEMS和傳感器就是MCU/MPU的五官，感受著一切，并將參數(shù)傳輸給系統(tǒng)。

根據(jù)SEMI發(fā)布的報(bào)告預(yù)測(cè)顯示，預(yù)計(jì)從2019年至2023年，全球MEMS傳感器的產(chǎn)能將會(huì)增加25%，月產(chǎn)能預(yù)計(jì)增至470萬(wàn)片。

加速度計(jì)、汽車傳感器、陀螺儀、電子羅盤、濕度傳感器、工業(yè)傳感器、iNEMO慣性模塊、MEMS麥克風(fēng)、壓力傳感器、接近傳感器、溫度傳感器、T-Plus MEMS傳感器……ST推出的傳感器可用于IoT和電池應(yīng)用的低功耗設(shè)備，廣泛用于振動(dòng)、溫度、壓力、聲音和聲學(xué)分析。

ST在此方面有何優(yōu)勢(shì)？首先，ST作為一家IDM公司，有能力開(kāi)發(fā)技術(shù)和整體制程，對(duì)于整體有很強(qiáng)的把控能力，并擁有經(jīng)驗(yàn)使得器件發(fā)揮最高的安全、智能效果；另一方面，ST擁有消費(fèi)、汽車、工業(yè)的多重經(jīng)驗(yàn)。

據(jù)了解，ST MEMS傳感器部門擁有將近400名員工，2座雙產(chǎn)能晶圓廠供貨，產(chǎn)能達(dá)到600萬(wàn)片/天，傳感器出貨量高達(dá)150億。

目前來(lái)說(shuō)，ST的傳感器主要聚焦于個(gè)人電子產(chǎn)品、電腦及外設(shè)、汽車和工業(yè)四大市場(chǎng)。最近，ST在新推出了LSM6DSOX和ISM330DHCX等X系列產(chǎn)品中，通過(guò)在傳感器中集成了有限狀態(tài)機(jī)(FSM)和機(jī)器學(xué)習(xí)內(nèi)核(MLC)，將邊緣計(jì)算引入到感知節(jié)點(diǎn)端，可在感知節(jié)點(diǎn)端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、預(yù)判斷，對(duì)何種數(shù)據(jù)需要進(jìn)行本地處理，哪些場(chǎng)景又需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并上傳進(jìn)行區(qū)分。

總結(jié)

提及STM32，第一反應(yīng)便是其標(biāo)志性的“蝴蝶”Logo，作為工程師特別是嵌入式行業(yè)幾乎人手幾塊，只要使用過(guò)MCU做開(kāi)發(fā)的人基本都知道STM32。

遠(yuǎn)在十多年前，意法半導(dǎo)體在中國(guó)通用MCU市場(chǎng)占有率僅為2%左右，排名10以外。數(shù)十年的努力，如今STM32MCU斬獲全球五分之一市場(chǎng)份額，中國(guó)市場(chǎng)連續(xù)10年CAGR高達(dá)27%。AIoT發(fā)展之下，MCU出貨量持續(xù)上升，全球MCU銷售年復(fù)合增速高達(dá)7.2%。

而對(duì)于中國(guó)市場(chǎng)，ST的重視程度一直非常高。此前，ST已多次表示，中國(guó)市場(chǎng)對(duì)于ST是尤其重要的。目前，在中國(guó)和整個(gè)亞太地區(qū)ST擁有三個(gè)應(yīng)用中心，并且大部分工程師都在中國(guó)和大中華區(qū)，助力中國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展。

另一方面，作為意法半導(dǎo)體增長(zhǎng)最快的地區(qū)市場(chǎng)，意法半導(dǎo)體在中國(guó)地區(qū)建立起強(qiáng)大的渠道基礎(chǔ)設(shè)施，其廣泛的產(chǎn)品組合特別適合渠道分銷模式。另外，通過(guò)與國(guó)內(nèi)知名學(xué)府、汽車制造商和其他合作伙伴建立各種類型的聯(lián)合研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，為中國(guó)培養(yǎng)下一代工程師。

話題回到 “2020 STM32全國(guó)研討會(huì)”，大會(huì)仍在繼續(xù)，干貨繼續(xù)不斷！目前大會(huì)已在深圳、杭州、鄭州、長(zhǎng)沙、站圓滿完成，南京、珠海、重慶、廈門、廣州、北京、西安、青島、沈陽(yáng)、上海站重磅開(kāi)啟。特別是9月25日，上海站將進(jìn)行線上直播，不能到現(xiàn)場(chǎng)的小伙伴可以馬上預(yù)約，從線上領(lǐng)略“蝴蝶”帶來(lái)的魅力。