Различия и возможности линеек нового семейства STM32H7

22 июля

потребительская электроникаавтоматизацияинтернет вещейуниверсальное применениеSTMicroelectronicsстатьяинтегральные микросхемыFMACCORDICCAN-FDМикроконтроллерыSTM32H7OTFDECTFT-LCDJPEG

Владислав Барсов (КОМПЭЛ)

Микроконтроллеры STM32H7 производства STMicroelectronics являются флагманом среди всех линеек STM32 и превосходят их по богатству функционала и производительности. Их цена сопоставима, а порой и ниже аналогов, что позволяет уменьшить стоимость конечного решения. В настоящий момент компания STMicroelectronics предлагает более 160 различных моделей STM32H7: с объемами памяти 128…2048 кбайт, с 64…240 ножками, в корпусах LQFP, VFQFPN, WLCSP, UFBGA, TFBGA.

Содержание

Более двух лет назад компания STMicroelectronics выпустила флагманские высокопроизводительные микроконтроллеры STM32H7. На момент релиза номенклатура этого семейства была невелика и ограничивалось всего тремя линейками. Несмотря на небольшой выбор моделей, микроконтроллеры STM32H7 пользовались повышенным спросом благодаря ряду уникальных преимуществ, делающих их самыми оснащенными и производительными представителями STM32.

С момента релиза микроконтроллеры STM32H7 успели себя отлично зарекомендовать. Они нашли применение в широком спектре устройств, таких как терминалы релейной защиты, оборудование для контроля качества параметров сети, устройства с графическими панелями и дисплеями, трекеры и приложения с высокими требованиями к вычислительной мощности. Из-за универсальности применение первых моделей STM32H7 часто становилось избыточным, поэтому в 2020 году номенклатура семейства была значительно расширена. Сейчас доступны более 150 моделей в 16 вариантах корпусов. Каждая модель относится к определенной линейке, специализированной для решения конкретного типа задач.  STM32H7 имеют самое большое разнообразие интерфейсов и периферии среди всех микроконтроллеров STMicroelectronics, в связи с чем часто бывает затруднительно выбрать оптимальную модель для своего приложения. Данная статья должна помочь разобраться в богатом и на первый взгляд сложном портфолио этого семейства.

Технические возможности флагманского семейства STM32H7

Прежде чем приступать к обзору линеек, следует разобрать ключевой функционал семейства. Главный секрет успеха STM32H7 – переход на новые топологические нормы 40 нм. Для самых передовых полупроводниковых устройств это не лучший показатель, но для сегмента микроконтроллеров это является абсолютным рекордом. Новый техпроцесс позволил значительно увеличить степень интеграции, удвоить максимальную частоту, снизить энергопотребление и уменьшить себестоимость кристалла.

Системная архитектура

В моделях STM32H7 классические архитектурные решения STMicroelectronics были переработаны и улучшены. Новые микроконтроллеры разделены на три домена (рисунок 1). Каждый из них построен на базе отдельной матрицы шин, выполняющей арбитраж между ведомыми и ведущими устройствами. Все матрицы связаны с помощью дополнительных 32-битных шин. Первый домен D1 с помощью 64-битной матрицы AXI объединяет высокоскоростную периферию, встроенные банки памяти и ядро ARM® Cortex-M7. Второй домен D2 создан на базе 32-битной матрицы AHB и включает в себя основные интерфейсы и таймеры. По устройству домен D2 наиболее близок к STM32F7. Домен D3 предназначен для поддержки малопотребляющей периферии и работы в режимах сна. Все домены имеют отдельную оперативную память, что позволяет сохранить быстродействие периферии и интерфейсов при их одновременной работе. Также открывается возможность оптимизировать энергопотребление, так как в любое время можно отключить питание в доменах D1 и D2.

Рис. 1. Архитектура в STM32H7

Рис. 1. Архитектура в STM32H7

Максимальная производительность 

Ускоритель ART™

Созданные на базе ядра ARM® Cortex-M7 модели STM32H7 обладают наибольшей вычислительной мощностью среди всех микроконтроллеров STMicroelectronics и более чем в 2 раза превосходят предыдущее флагманское семейство – STM32F7 (рисунок 2). Это достигается за счет увеличенной максимальной тактовой частоты процессорного ядра, которая может составлять 550 МГц, и встроенного ускорителя ART™ (Adaptive Real-Time) – адаптивного ускорителя реального времени. Его наличие необходимо для эффективной работы ядра с медленной Flash, так как на высоких частотах возникают задержки доступа к памяти. Ускоритель ART™ заранее подгружает инструкции в специальный кэш по 64-битной шине и делает их доступными для ядра без дополнительных циклов ожидания.

Рис. 2. Производительность микроконтроллеров STMicroelectronics

Рис. 2. Производительность микроконтроллеров STMicroelectronics

DMA

Увеличить производительность микроконтроллера можно за счет как ускорения работы процессорного ядра, так и делегирования его задач другим функциональным блокам. Примером такого механизма в STM32H7 является модуль прямого доступа к памяти (DMA). Он обеспечивает обмен данными между различными областями памяти и периферией без участия ядра, тем самым уменьшая нагрузку на него и высвобождая его вычислительные мощности для решения других задач. Блоки DMA были и в семействе STM32F7, но в STM32H7 они были модернизированы. Для полной реализации потенциала новой шинной архитектуры в каждом домене был размещен свой модуль DMA, а специально для работы с графическими данными добавлен блок DMA2D.

DMAMUX

В предыдущих семействах периферия и интерфейсы были жестко привязаны к определенному каналу DMA, что могло ограничить возможности разработчика при создании программы. В микроконтроллерах STM32H7 для решения этой проблемы были добавлены специальные модули – мультиплексоры (DMAMUX). Они позволяют по собственному выбору устанавливать, через какой канал DMA будет проходить поток данных. Также DMAMUX может сам генерировать запрос на передачу данных по приходу сигналов на его вход.

CORDIC и FMAC

Для еще большей разгрузки процессорного ядра некоторые модели STM32H7 были оснащены двумя математическими ускорителями. Первый из них – CORDIC, он позволяет производить вычисление основных тригонометрических функций, извлекать квадратный корень из цифровых фильтров с конечной (КИХ) и бесконечной импульсными характеристиками (БИХ), то есть выполнять операции свертки и корреляции. CORDIC и FMAC, вместе с использованием механизма прямого доступа к памяти, могут взять на себя достаточно большой объем вычислений, освобождая существенные ресурсы ядра ARM® Cortex-M7.

Расширенная периферия

Таймеры

Микроконтроллеры STM32H7 сильно превосходят другие семейства STM32 в качестве и разнообразии встроенного функционала. Так, количество таймеров было увеличено до 24. В их число входят стандартные таймеры общего назначения, малопотребляющие (LPTIM), работающие вплоть до режима STOP, пара сторожевых таймеров. Также отдельного упоминания заслуживает таймер высокого разрешения (HRTIM), доступный лишь в некоторых линейках STM32H7, STM32G4 и STM32F3 (рисунок 3). Он предназначен для генерации ШИМ высокого разрешения при управлении двигателем или освещением.

Рис 3. Семейства STM32 с таймером высокого разрешения

Рис 3. Семейства STM32 с таймером высокого разрешения

АЦП

По богатству аналоговой периферии с микроконтроллерами STM32H7 сопоставимы только представители семейств STM32G4 или STM32F3, которые специально созданы для работы со смешанными сигналами. В STM32H7 доступны два модуля 16-битных АЦП последовательного приближения с максимальной скоростью работы до 3,6 MSPS в одиночном режиме и до 7,2 MSPS в режиме с двойным чередованием. В блоках АЦП доступна передискретизация. Она открывает возможность увеличить скорость за счет уменьшения разрешения вплоть до 8 бит (таблица 1). В дополнение к этому в определенных линейках есть и обычные 12-битные АЦП, работающие со скоростью 5 MSPS.

Таблица 1. Передискретизация АЦП

Разрешение, бит Время преобразования, циклы Скорость работы, MSPS
16 8,5 3,6
14 7,5 5
12 6,5 6,25
10 5,5 7,1
8 4,5 8,3

ЦАП

В случае, если есть необходимость сгенерировать аналоговый сигнал, разработчик может воспользоваться двумя 12-битными ЦАП. Они, как и другая малопотребляющая периферия, обладают способностью функционировать в режимах сна, вплоть до режима STOP. Для дополнительной экономии энергии предусмотрена функция периодической работы “Sample & Hold”. Ее задача заключается в том, что, если к ЦАП подключается низкоомная нагрузка, на выходной конденсатор подается дополнительный ток, чтобы стабилизировать значение напряжения до заданного уровня. После этого ЦАП становится неактивным на небольшой промежуток времени. Периодически он активируется, проверяет уровень напряжения на выходе и корректирует его (рисунок 4).

Рис. 4. Функция “Sample & Hold”

Рис. 4. Функция “Sample & Hold”

Компараторы и операционные усилители

Встроенная аналоговая периферия позволяет отказаться от дополнительных внешних микросхем и уменьшить количество компонентов в конечном устройстве.

В STM32H7, в отличие от STM32F7, есть два компаратора и два программируемых операционных усилителя. Они также оптимизированы для энергоэффективных приложений и могут работать в режиме STOP. Скорость работы компараторов настраивается, что позволяет разработчику задать оптимальное соотношение времени задержки сигнала и потребления (таблица 2).

Операционные усилители могут быть сконфигурированы для работы в автономном режиме. Их можно использовать для создания повторителя напряжения, инвестирующего или неинвентирующего усилителя, а также аналогового высокочастотного или низкочастотного фильтра. Параметры ОУ представлены в таблице 3

Таблица 2. Режимы работы компараторов

Режим работы Задержка, мкс Потребление, мкА
Малопотребляющий 4 0,35
Стандартный 0,5 5
Высокоскоростной 0,05 70

Таблица 3. Параметры ОУ

Параметр Условия Значение Единицы измерения
VDDA Аналоговое питание 2,0…3,6 В
CMIR Входное напряжение 0…VDDA В
Vos Напряжение смещения 1,5 мВ
GBW Полоса пропускания Нормальный режим 7,3 МГц
SlewRate Скорость нарастания выходного сигнала Нормальный режим 3 В/мкс
Высокоскоростной режим 30 В/мкс
Iout Выходной ток 500 мкА
PSRR Подавление пульсаций источника питания 66 дБ
WakeUp time Время выхода из режима сна Нормальный режим 3,2 (максимум) мкс
IDD Потребление тока 567 мкА
G error Погрешность усиления PGA ± 1 %

Коммуникационные интерфейсы

В новых флагманских STM32H7 в распоряжении разработчика до 35 коммуникационных интерфейсов. Для обмена данными можно воспользоваться как стандартными I2C, USART, SPI, малопотребляющим UART (LPUART), так и более продвинутыми интерфейсами: CANFD, USB и 100 Мегабитным Ethernet.

USB

Интерфейс USB не претерпел серьезных изменений и модификаций, но он сочетает в себе все преимущества предыдущих семейств. В зависимости от конкретной модели микроконтроллера, доступно до двух модулей USB:

  • низкоскоростной Full-Speed (FS) на 12 Мбит/c;
  • высокоскоростной High-Speed (HS) на 480 Мбит/с.

Каждый из них может работать в роли как хоста, так и подключаемого устройства. Предусмотрена встроенная PHY, рассчитанная на максимальную скорость работы FS (рисунок 5). Тактирование на USB можно подать как со внешнего кварца, так и со внутреннего 48 МГц RC-осциллятора. Он специально предназначен для работы с USB.

Рис. 5. Подключение USB FS

Рис. 5. Подключение USB FS

CANFD

Протокол CAN широко применяется в автомобильной промышленности. Из года в год количество электроники, которой оснащают автотранспорт, неуклонно растет. В связи с этим растет и потребность в увеличении пропускной способности CAN. Решением стало создание нового улучшенного интерфейса передачи данных – CANFD. В нем максимальная скорость передачи увеличена в 8 раз. Количество полезных байт на кадр регулируемо и может достигать 64 байт (по сравнению с 8 байтами в обычном CAN). Благодаря гибкой настройке скорости передачи и длины поля данных CANFD обратно совместим с CAN2.0. В STM32H7 доступно до трех модулей CANFD.

Внешняя память

В сложных устройствах с большим числом задействованной периферии, особенно при работе с графикой, часто требуются большие объемы энергонезависимой памяти. Максимальный объем встроенной Flash, доступный в микроконтроллерах STM32 – 2048 кбайт. Часто этого бывает недостаточно, и в таких случаях оптимальным решением будет использование внешней памяти. Новое семейство STM32H7 отлично приспособлено для такой задачи. Оно оснащено модулем SDMMC для подключения SD-/SDIO-/MMC-карт, контроллером FMC, поддерживающим работу с микросхемами NOR, NAND Flash-памяти, PSRAM и SRAM, а также интерфейсами QUADSPI и OCTOSPI.

OTFDEC

Во внешней памяти, помимо полезных данных, можно хранить и саму программу микроконтроллера. К сожалению, при считывании инструкций по такой схеме возникает хорошо известная угроза: злоумышленник может напрямую подключиться к выводам микросхемы и получить доступ к передаваемой информации. Для решения этой проблемы можно зашифровать ПО. Однако такой подход создаст дополнительные трудности для программиста, а также может негативно сказаться на производительности приложения. Инженеры STMicroelectronics нашли простой и изящный выход – модуль расшифровки на лету OTFDEC (рисунок 6). Он позволяет сохранить вычислительные мощности устройства, а также сильно упростить механизм взаимодействия с зашифрованными данными. OTFDEC работает только с памятью, подключаемой через интерфейс OCTOSPI (QUADSPI) и доступен лишь в новых линейках STM32H7.

Рис. 6. Модуль OTFDEC

Рис. 6. Модуль OTFDEC

Функционал для работы с графикой

Графический ускоритель Chrom-ART™

Модуль Chrom-ART™ обеспечивает настоящее аппаратное ускорение и оптимизацию графических операций, освобождая вычислительные ресурсы процессорного ядра. Chrom-ART™ построен на базе 2D DMA и дает возможности:

  • заполнить часть или все изображение определенным цветом;
  • копировать часть или все исходное изображение в часть или во все целевое изображение;
  • копировать часть или все исходное изображение в часть или во все целевое изображение с преобразованием формата пикселей;
  • смешать часть и/или два полных исходных изображения с разным форматом пикселей и копировать результат в целевое изображение с другим цветовым форматом. 

JPEG

В большинстве моделей STM32H7 доступна аппаратная поддержка 8-битного JPEG-кодека, с помощью которого можно закодировать несжатый поток данных или декодировать изображения, сжатые JPEG. Он способен обработать один пиксель данных за один цикл без нагрузки на процессор. Модуль имеет локальную RAM-память и 32-байтные входные и выходные FIFO-буферы (рисунок 7).

Рис. 7. JPEG-кодек в STM32H7

Рис. 7. JPEG-кодек в STM32H7

TFT LCD

Встроенный LCD TFT-контроллер обеспечивает работу по параллельному RGB-интерфейсу и дает возможность управления TFT LCD-дисплеями. Буфер кадра контроллера может находиться либо во встроенной памяти, либо во внешней, в зависимости от разрешения дисплея. Максимальная поддерживаемая глубина цветности RGB – до 24 битов на пиксель (RGB888). Доступна работа с форматами:

  • ARGB8888;
  • RGB888;
  • RGB565;
  • ARGB1555;
  • ARGB4444;
  • L8 (8-битная яркость);
  • AL44;
  • AL88.

Для улучшения качества изображения и уменьшения негативного эффекта от квантования крайне полезна функция дизеринга. Она создает иллюзию улучшения глубины цвета через добавление псевдослучайного шума в двух младших битах для красного, зеленого и голубого цвета.

Сравнение графического функционала

К микроконтроллерам, использующимся в устройствах с дисплеем, предъявляются особые требования:

  • Для хранения графических данных нужно много памяти. Она может быть встроенной или внешней. В случае применения внешней памяти понадобятся дополнительные интерфейсы для ее подключения.
  • Нужны специализированные интерфейсы для подключения дисплея.
  • Обработка изображений может сильно нагружать процессор, поэтому крайне полезными будут графические ускорители, которые смогут взять на себя часть вычислений.

В таблице 4 представлено сравнение значимого функционала во всех доступных линейках STM32H7.

Таблица 4. Функционал для работы с дисплеями в STM32H7

Тип Функционал STM32H7A3/7B0 STM32H723/725/730 STM32H745/747 STM32H743/750
Аппаратные ускорители Chrom-ART Accelerator–аппаратные ускорители графических операций + + + +
Chrom-GRC–оптимизация памяти при работе с круглыми дисплеями +
JPEG кодек –оптимизированное воспроизведение видео + + +
Интерфейсы памяти Quad-SPI + + + +
Octo-SPI + +
FMC –подключение параллельной Flash, SDRAM, PSRAM + + + +
SDMMC –подключение eMMC, MMC + + + +
Интерфейсы для работы с дисплеем LCD TFT-контроллер + + + +
MIPI-DSI +
Parallel 8080/6800 + + + +
Встроенная память SRAM, кбайт До 1024 До 364 До 512 До 512
Flash, кбайт 128…2048 128…1024 1024…2048 128…2048

С увеличением диагонали и цветового разрешения дисплея растут и минимальные требования к функционалу микроконтроллера. Каждая из линеек семейства STM32H7 по-разному приспособлена к такой задаче (рисунок 8). Задействование внешней RAM-памяти позволяет работать с 10-дюймовыми дисплеями при использовании любой модели STM32H7.

Рис. 8. Максимальная диагональ дисплеев, подключаемых к STM32H7

Рис. 8. Максимальная диагональ дисплеев, подключаемых к STM32H7

Линейки STM32H7 и их отличительные особенности

Сейчас все микроконтроллеры семейства STM32H7 подразделяются на 11 линеек, каждая из которых относится к одной из четырех групп (рисунок 9):

  1. графические линейки STM7A3/B3 и STM32H7B0 оптимизированы для работы с дисплеями и графическими панелями;
  2. базовые линейки STM32H742, STM32H743/753 и STM32H750 – универсальные линейки с базовым набором периферии;
  3. высокопроизводительные линейки STM32H723/733, STM32H725/735, STM32H730 и STM32H730Q имеют самую высокую рабочую частоту ядра ARM® Cortex-M7 и оснащены встроенными математическими ускорителями FMAC и CORDIC;
  4. Двухъядерные линейки STM32H745/755 и STM32H747/757 имеют дополнительное процессорное ядро ARM® Cortex-M

Рис. 9. Типы линеек STM32H7

Рис. 9. Типы линеек STM32H7

Графические линейки STM32H7A3/B3 и STM32H7B0

Модели данных линеек отлично подходят для работы с дисплеями, обработки графических данных и могут использоваться в устройствах с батарейным питанием. Они обладают увеличенными объемами оперативной памяти, самым малым энергопотреблением по сравнению с другими моделями STM32H7 и оснащены специальным аппаратным модулем управления графической памятью Chrom-GRC.

Как правило, при работе с дисплеями требуются большие объемы памяти для хранения изображений. Стоимость внутренней Flash достаточно высока, поэтому рациональнее использовать внешнюю память. Для работы с ней STM32H7A/B оснащены интерфейсом OCTOSPI и модулем OTFDEC. Использование микросхем внешней памяти отлично сочетается с моделями “Value Line” линейки STM32H7B0. В линейках Value Line предусмотрен ограниченный объем памяти 128 кбайт встроенной Flash, в которой обычно располагают загрузчик.

Главными недостатками графических линеек можно считать меньшую максимальную частоту работы ядра и отсутствие встроенного интерфейса Ethernet.

Функционал представлен в виде блок-схем на рисунках 10 и 11.

Рис. 10. Блок-схема линейки STM32H7A3/B3

Рис. 10. Блок-схема линейки STM32H7A3/B3

Рис. 11. Блок-схема линейки STM32H7B0

Рис. 11. Блок-схема линейки STM32H7B0

Базовые линейки STM32H742, STM32H743/753, STM32H750

Хронологически микроконтроллеры базовых линеек вышли в релиз самыми первыми. Они достаточно универсальны, но из-за этого могут стать избыточным решением в некоторых приложениях. Для данных линеек характерны большие объемы памяти и наличие практически всех интерфейсов и периферии, используемых в семействах STM32H7. В случае работы с графикой лучше подойдут модели STM32H743/753 и STM32H750. В них есть встроенный JPEG-кодек, LCD TFT-контроллер и доступен 1 Мбайт ОЗУ. В STM32H742 такой функционал не предусмотрен, но они более доступны по цене. Самыми бюджетными являются микроконтроллеры Value Line STM32H750.

Из минусов базовых линеек важно отметить, что выполнение зашифрованной программы, записанной во внешнюю память, может вызвать трудности из-за отсутствия модуля OTFDEC.

С периферией и интерфейсами можно ознакомиться на рисунках 12, 13 и 14.

Рис. 12. Блок-схема линейки STM32H742

Рис. 12. Блок-схема линейки STM32H742

Рис. 13. Блок-схема линейки STM32H743/53

Рис. 13. Блок-схема линейки STM32H743/53

Рис. 14. Блок-схема линейки STM32H750

Рис. 14. Блок-схема линейки STM32H750

Высокопроизводительные линейки STM32H723/733, STM32H725/735, STM32H730

В данных моделях акцент поставлен на достижение максимальной вычислительной мощности. Главными преимуществами являются самая высокая частота работы ядра Cortex-M7 среди всех микроконтроллеров STM32 и наличие математических ускорителей CORDIC и FMAC. Как и в графических линейках, в высокопроизводительных предусмотрен дополнительный функционал для работы со внешней памятью – модуль OTFDEC и интерфейс OCTOSPI.

В сравнении с другими моделями, доступны меньшие объемы Flash и RAM-памяти, но это компенсируется и более низкой стоимостью, например, STM32H730 – вариант с урезанным объемом Flash – вообще является самым бюджетным микроконтроллером STM32H7.

Ключевые особенности линеек представлены на рисунках 15, 16 и 17.

Рис. 15. Блок-схема линейки STM32H725/35

Рис. 15. Блок-схема линейки STM32H725/35

Рис. 16. Блок-схема линейки STM32H723/33

Рис. 16. Блок-схема линейки STM32H723/33

Рис. 17. Блок-схема линейки STM32H730

Рис. 17. Блок-схема линейки STM32H730

Двухъядерные линейки STM32H745/755, STM32H747/757

Благодаря использованию новой шинной архитектуры появилась возможность создать линейку с дополнительным процессорным ядром ARM® Cortex-M4, расположенным в домене D2. Это позволяет распараллелить задачи на аппаратном уровне, где более мощное ядро Cortex-M7 может быть задействовано для проведения сложных расчетов и работы с графикой, а ядро Cortex-M4 – для информационного обмена со внешними устройствами и задач реального времени. По периферии и интерфейсам двухъядерные микроконтроллеры очень близки к базовым линейкам, за исключением моделей STM32H747/757, в которых есть интерфейс MIPI-DSI.

На рисунках 18 и 19 представлены отличительные особенности данных линеек.

Рис. 18. Блок-схема линейки STM32H745/55

Рис. 18. Блок-схема линейки STM32H745/55

Рис. 19. Блок-схема линейки STM32H747/57

Рис. 19. Блок-схема линейки STM32H747/57

Полное портфолио семейства

В настоящий момент компания STMicroelectronics предлагает более 160 различных моделей STM32H7 (рисунок 20). Представлены варианты с объемами памяти 128…2048 кбайт и с 64…240 ножками в корпусах LQFP, VFQFPN, WLCSP, UFBGA, TFBGA.

Рис. 20. Модельный ряд STM32H7

Рис. 20. Модельный ряд STM32H7

Сравнительная таблица

В итоговой таблице 5 представлены отличительные особенности всех линеек STM32H7. Для удобства прописан только тот ключевой функционал, в котором есть различия. В моделях STM32B3/B0/53/50/33/35/30/55/57 предусмотрено аппаратное шифрование.

Открыть в новой вкладке

Экосистема и отладочные платы

При разработке устройств с микроконтроллером крайне важным является наличие экосистемы с полноценной программной и аппаратной поддержкой. Это как раз и является сильной стороной микроконтроллеров STM32H7.

Программная поддержка

Компания STMicroelectronics дает доступ ко множеству удобных утилит и библиотек, причем абсолютно бесплатно (рисунок 21). Прежде всего разработчик должен определить, какой микроконтроллер оптимально подойдет для выполнения задач в проектируемом устройстве. Для подбора требуемой модели по заданным характеристикам можно воспользоваться программой ST MCU Finder. В ней доступно множество различных фильтров с настройкой нужного корпуса, объемов памяти и функционала.

После этого можно воспользоваться крайне полезной программой для быстрого создания ПО и прототипирования – кодогенератором STM32CubeMX. С его помощью можно инициировать нужную периферию и интерфейсы, настроить тактирование и порты ввода/вывода. Функции инициализации, в зависимости от настроек пользователя, будут созданы в одной из двух библиотек – высокоуровневой HAL или низкоуровневой LL. Также можно выбрать, в какой среде разработки будет сгенерирован проект. В STM32CubeMX поддерживаются самые популярные IDE: IAR, KEIL, TrueStudio и STM32CubeIDE. Удобный графический интерфейс ускорит и значительно упростит процесс настройки проекта. Если же критическим параметром в устройстве является энергопотребление, встроенный калькулятор питания позволит оценить его значение, причем во всех режимах потребления микроконтроллера.

Для написания кода, компиляции и отладки STMicroelectronics предоставляет полностью бесплатную среду разработки – STM32CubeIDE. В нее уже интегрирован STM32CubeMX, позволяющий прямо в процессе написания ПО генерировать и менять настройки микроконтроллера. Загрузить готовую программу во Flash можно как с помощью IDE, так и воспользовавшись утилитой STM32CubeProgrammer. Она поддерживает стандартные интерфейсы JTAG и SWD, а так же UART, USB DFU, I2C, SPI, CAN.

Первое знакомство с функционалом микроконтроллера сильно упростят и ускорят примеры различных проектов, реализованные на драйверах HAL и LL. Их можно найти на сайте ST или в программе STM32CubeMX.

При работе с STM32H7 разработчик сможет воспользоваться и специализированными библиотеками, поддерживаемыми STMicroelectronics для экосистемы «куба». В них входят программные пакеты для работы с USB, графическими данными и дисплеями, поддержка TouchGFX для создания смартфоноподобных графических интерфейсов, файловая система FatFS, стек LwIP PCP/IP, операционные системы реального времени FreeRTOS или новая высокооптимизированная AzureRTOS.

Рис. 21. Программы для работы с микроконтроллерами STM32H7

Рис. 21. Программы для работы с микроконтроллерами STM32H7

Аппаратная поддержка

Для работы с моделями семейства STM32H7, как и со всеми другими микроконтроллерами STM32, STMicroelectronics предоставляет три вида отладочных комплектов:

  • NUCLEO – самые простые и бюджетные платы, идеально подходящие для первого ознакомления с чипом;
  • DISCOVERY – более продвинутые отладки, оснащенные дисплеем;
  • Evaluation – самые дорогие профессиональные отладочные наборы (рисунок 22).

Рис. 22. Типы отладочных плат

Рис. 22. Типы отладочных плат

Так как микроконтроллеры семейства STM32H7 могут сильно отличаться друг от друга, для каждой линейки рекомендован свой набор отладочных комплектов (таблица 6).

Таблица 6. Подбор отладочной платы

Наименование Ядро, частота Линейка Платы Evaluation Платы Discovery Платы Nucleo
STM32H74/5 ARM® Cortex-M7, 480 МГц STM32H743 STM32H743I-EVAL2 NUCLEO-H743ZI2
STM32H753 STM32H753I-EVAL2 NUCLEO-H753ZI
STM32H750 STM32H750B-DK
ARM® Cortex-M7, 480 МГц + ARM® Cortex-M4, 240 МГц STM32H745 STM32H745I-DISCO NUCLEO-H745ZI-Q
STM32H747 STM32H747I-EVAL STM32H747I-DISCO
STM32H747I-DISC1
STM32H755/757 STM32H757I-EVAL NUCLEO-H755ZI-Q
STM32H7A/B ARM® Cortex-M7, 280 МГц STM32H7A3 NUCLEO-H7A3ZI-Q
STM32H7B3 STM32H7B3I-EVAL STM32H7B3I-DK
STM32H7B0 STM32H7B3I-EVAL* STM32H7B3I-DK*
STM32H72/3 ARM® Cortex-M7, 550 МГц STM32H723/733 NUCLEO-H723ZG
STM32H725/735 STM32H735G-DK
STM32H730 STM32H735G-DK*
* – рекомендуемый аналог отладочной платы (специальной платы для данной линейки нет).

Микроконтроллеры STM32H7, без сомнений, превосходят все STM32 как в богатстве функционала, так и в производительности. При этом они, по сравнению с аналогами, часто имеют сопоставимую или даже меньшую стоимость. Новая концепция использования бюджетных линеек с урезанным объемом Flash совместно со внешней микросхемой памяти может значительно снизить цену конечного решения. Это делает STM32H7 отличной альтернативой как представителям предыдущего флагманского семейства STM32F7, так и другим высокопроизводительным семействам. Разнообразие и специализация моделей позволяют подобрать самый оптимальный вариант для каждого приложения. Поддержка специализированных бесплатных библиотек обеспечивают возможность быстрой и качественной разработки.

•••

Наши информационные каналы

О компании ST Microelectronics

Компания STMicroelectronics является №1 производителем электроники в Европе. Компоненты ST широко представлены в окружающих нас потребительских товарах – от iPhone до автомобилей разных марок. Лидеры индустриального рынка выбирают компоненты ST за их надежность и выдающиеся технические параметры. В компании ST работает 48 000 сотрудников в 35 странах. Производственные мощности расположены в 12 странах мира. Более 11 тысяч сотрудников заняты исследованиями и разработками – инновационное лидерство ...читать далее

Товары
Наименование
NUCLEO-H723ZG (ST)
NUCLEO-H7A3ZI-Q (ST)
STM32H7A3ZGT6 (ST)
STM32H7A3RGT6 (ST)
STM32H723VGT6 (ST)
STM32H725ZGT6 (ST)
STM32H735RGV6 (ST)
STM32H750IBT6 (ST)
STM32H730VBT6 (ST)