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智能化STM32 F7微控制器如何满足嵌入式系统更高处理性能需求

老墨?? EDNC Magazine?? 2014年10月28日 ?? 收藏0
意法半导体(ST)日前宣布推出业界首款基于ARM最新Cortex-M7内核的STM32 F7系列微控制器,其性能远超ST之前的32位STM32F4微控制器,通过无缝升级路径可将处理性能和DSP性能提高一倍。

“作为STM32微控制器产品家族的高端产品,STM32 F7使内存和外存的性能达到一个新的水平,给开发人员带来新的创新机会,保证他们不需要再根据存储器性能调整代码。”ST微控制器市场总监Daniel Colonna表示,“而之所以能够在业内率先推出基于Cortex-M7的产品,首先得益于ST与ARM密切的合作关系。其次,ST也与第三方客户保持着广泛的合作,确保他们能够及时得到ARM最新的技术支持并推出新产品。强大的开发生态系统结合多元化的微控制器、传感器、功率器件和通信产品组合,以及贴心的客户技术支持服务,ST一直在延续STM32微控制器家族的优势。”

Cortex-M7为高性能而生

ARM嵌入式市场营销副总裁Richard YORK表示:“智能硬件的发展势不可挡,很多连网的智能嵌入式设备要求处理器提供更多的本地化处理功能,这对CPU的性能要求更高;此外,更多显示、人机交互的语言识别需求也要求更高的CPU处理性能。顺应这两大趋势,ARM推出了最新的Cortex-M7内核。”

Cortex-M7目标定位于Cortex-M系列最高性能的CPU内核,针对诸如智能控制系统的高端嵌入式应用,包括马达控制、工业自动化、先进语音功能、图像处理、各类连网交通工具应用以及物联网相关应用。

相较于目前性能最高的ARM架构微控制器,Cortex-M7可提升两倍的运算及数字信号处理性能,其性能测试结果高达5CoreMark/MHz,能够更快速地处理音频、影像数据及语音识别。Cortex-M7提供用于C语言的程序模型,且与现有Cortex-M系列产品二进制兼容。凭借完整的生态系统与软件兼容性,现有Cortex-M内核能够轻松迁移至Cortex-M7,设计人员可以重复利用各种程序代码,降低研发及维护等成本。

Cortex-M7如何实现高性能? Richard YORK介绍,首先是采用分支预测的6级超标量流水线,因此可同时支持单精度和双精度浮点单元;二是支持64位的AXI AMBA4互联,可为高效内存操作提供I-cache与D-cache;三是兼顾实时性、快速的相应能力,支持12个周期的终端延迟。

值得一提的是,Cortex-M7在DSP性能方面进行了大幅优化,甚至比热门的DSP产品更具竞争力。Cortex-M7主要的DSP特征包括:读取、内存与MAC的平行操作;支持SIMD与单周期MAC;单精度与双精度浮点单元;最小循环开销(分支预测/BTAC);以及优化的DSP库。Richard YORK透露,ARM在规划Cortex-M7时,就希望能在某些应用领域用高端MCU取代DSP。Cortex-M7内核除了提供DSP的硬件部分,还配套DSP的软件服务,ARM Keil工具链帮助实现支持Cortex-M7的编制和调试,同时ARM软件界面也支持底层标准算法和接口,包括DSP优化算法。

图:Cortex-M7方框图。
图:Cortex-M7方框图。

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微处理器与DSP? STM32 F7? Cortex-M7? MCU?

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