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日志

心仪M7--STM32F769I-DISCO评测(0)

已有 1367 次阅读2016-12-8 11:18 |个人分类:STM32F769IDiSCO评测

    有幸获得STM32F769I-DISCO的测评资格,一定不负期望,充分和大家分享。
    写在前面:由于M7的复杂,评测M7不是一件简单的事,基于各种立场各个角度会产生不同的评价。本人背景设计多个学科和技术领域,但表达上可能不太严格服从各专业术语规范。好在每个人都应基于自己的判断,筛选过滤,满足自己的需要。合理可用的决策本就从对各种信息的辨析中获得。若有不当之处,还请海涵,欢迎纠正澄清。

STM32F769I 主题介绍
    众所周知,最近两年,ARM Cortex-M系列嵌入控制器达到一个新的高度,开始出现超高性能M7和的控制器。按照规划,M系列对应M0/M0+/M3对应基本到高性能,针对8位和16位市场竞争替换、低成本低功耗高性能通用控制,M4/R4对应增加单精度浮点计算、DSP功能、更强大高速的接口,M7则继续增加强大的综合系统能力,包括高速运算、显示加速、单双精度浮点计算等,除保持嵌入控制功能外,其他能力已经接近以应用为主的A系列(需要大型操作系统多任务协同的如手机等)嵌入系统。ST提供的产品的覆盖了全部M系列,为用户提供了充分灵活的选择。
   
  
如图,  STMM系列产品分布
  
  

    计算机系统的分类设计基本上就是从以机器控制为主到满足人的多样化需要为主的系列需求设计链线。传统的51/96ARM系的M0处于对机器直接控制一端,M7A系列处于链的中间,而台式机和则处于另一端。人们最后面对的系统常常由各种子系统通过通讯如USB/TCPIP/UART/SPI/I2C/CAN等通用接口和专用接口如EMC/DSI/SAI等连接实现.
    基于M7STM32F7的优秀首先表现在其本身内核的的强大,这包括了三个方面:1)强力的超标量流水线和DSP性能提供了一个具有低中断时延的快速实时响应 2)对大容量外部存储的高效访问 3) 适合复杂计算的高性能浮点运算能力.
STMM7核心提供了L1级数据和指令缓存、六个主要总线接口:AXIMITCMDTCMAHBSAHBPArt其中AXIM(高级扩张接口)ITCM(紧密耦合指令接口)DTCM(紧密耦合数据接口),这些主要用于指令读取执行、数据读取存储的超高速实现,简单的说就是它们保证实现针对涉及内核和高速RAM存储的高速连接,以实现强大的计算能力。ITCMDTCM直接相连的存储器对完成时间关键任务极其重要。
       AXIMITCMDTCM它们再扩展出高达8层的系统级总线矩阵到AHBSAHBPChrom-Art,用于包括二十多种系统级总线级外设和功能(主要是DMA/以太网/USB/Flash/RAM/显示/转接桥等),其中Art专用于显示加速和Flash的代码数据加速,AHBS用于DMAITCMDTCM的高速连接。为软件代码执行、数据存储、执行确定性的优化提供了多种可能。
          AHBP再扩展总线矩阵到AHB1AHB2APB1APB2连接常用的基本外设如UART/SPI/I2C/timer/watchdog/ADDA/Flash/SD/IO等等。这基本上就是现在通行的高性能系统根据需要进行分级分层的功能优化和强化。矩阵形总线的好处是支持并行并发、支持核外互连,优化后可大大提高复杂实时控制的能力和效率。而在通常的A系和桌面计算上通常偏向采用集总桥接的树状结构(或部分夹杂矩阵结构)。(桥-指CPU和外设之间的连接桥梁。)

参考图示:STM_M7系列的基本系统结构。
重点:理解总线矩阵
教科书
基于总线的计算机基本结构
台式机、服务器配合多核CPU的主板结构。
蓝色部分就是负责上传下达的中枢:主板芯片组



    嵌入系统本质上就是设计软件和硬件满足对各自机器()的控制、测量、连接,通常M0~M3已经足以满足这些基本需要,而F7增加的强悍浮点计算能力、图形加速显示能力、可扩展的大容量存储能力,使得M系列就已经可以拥有较大规模的数据处理能力、方便的人机交互能力,可以说STM32F7更是为高性能的物控、物测、物连世界如多种信息现场收集融合、互连自动化、高端声音图象处理、复杂运动控制、甚至现场智能决策提供了可能。如果说以前的嵌入系统以测量控制为主,现在就可以实现现场紧迫需要的数据分析和处理了 (以往略复杂的数据处理,都是不得不把信息传回台式机或服务器,才能进行,或是只能不得不使用昂贵的DSP芯片进行特定不通用的处理)
Cotex-M23M33可能在未来实现,它们主要增加了内核支持的安全控制和多核协同能力(https://developer.arm.com/products/processors/cortex-m)
    本计划和NXP的多核M4比较,但是我发现这不是同级别的比较,高通-NXPfreescaleKV5xM7freescale的产品通常更针对专门特定市场,通用灵活能力有限,而LPC系列尚无M7, M4LPC43xxLPC54xx系列,主特点是其多核(似乎是独有嵌入多核产品的公司)M4+0~2M0+,可以说LPC的多核也为高级控测提供了很好的基础,DMPS达到430
       众所周知,STM的客户支持广泛深入,有关资料简直浩瀚如海,充分完善,甚至提供了评估板从原理图、布线图、材料单的全部文件,为用户设计提供了很好的参考。而LPC的技术支持实在不够系统,芯片设计很有些特色,可资料确实还不够充分,相互兼容差,评估版也仅有部分原理图,让人用起来颇感困难。
    利用START Accelerator加速和L1缓存,STM32F7单片机实现了Cortex-M7的最大理论性能——无论是从嵌入式闪存还是外部存储器来执行代码:216 MHz 处理器频率下性能达到 1082 CoreMark /462 DMIPS
    当然,STM32F7xx的芯片价格还在10美元以上,这会阻止设计者在低成本和中小用量规模下选择它。
  
附:STM32F7系列超高性能芯片特征:
  • 配备新型外设集的智能架构
  • STM32F7系列MCU采用新型Cortex-M7内核:
  • 面向内核、外设和存储器互连的AXI和多AHB总线矩阵
  • 16KB的紧密耦合指令存储器(ITCM),用于时间关键程序
  • 高达16 KB +16KB I-cacheD-cache
  • 最大2 MB嵌入式闪存, 部分型号支持同时读写
  • 512KB通用数据存储器,其中包括128 KB紧密耦合数据存储器(DTCM),用于时间关键数据处理(栈、堆......)
  • 分散结构的大容量SRAM
  • 两个通用DMA控制器和用于以太网、高速USBOTG 接口和Chrom-ART图形加速器的三个专用DMA
  • 外设速度独立于CPU速度(双时钟支持),使得系统时钟变化不影响外设工作
  • 更多外设,例如带有SPDIF输出支持的两个串行音频接口(SAI),带有SPDIF输入支持的三个I2S半双工传输,带有专用供电的两个USB OTG和双模QuadSPI Flash
  • 4KB的备份SRAM,用于最低功耗模式下保存数据
能效
  • 1.8V下高达7 CoreMark / mW
  • 在所有寄存器和SRAM内容都能继续保持的停止模式下,具有100μA的典型电流消耗
兼容性
  • Cortex-M7向下兼容Cortex-M4指令集
  • STM32F7系列单片机与STM32F4系列引脚兼容

今天,我将收到这块心仪已久的板子,抛砖引玉,以我的感受为大家介绍心仪之处、神奇之处、强悍之处。


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