專為工業(yè)4.0應(yīng)用設(shè)計(jì)，STM32MP25x MPU到底有何不同？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）面對日益復(fù)雜和數(shù)據(jù)量龐大的應(yīng)用場景，尤其是在高級邊緣計(jì)算場景里，MCU在計(jì)算能力上已經(jīng)面臨瓶頸，具備更高計(jì)算能力和集成性的MPU成為更好的選擇。根據(jù)《?2021-2025年中國微處理器(MPU)行業(yè)市場供需現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢預(yù)測報告》，預(yù)計(jì)到2025年全球MPU市場規(guī)模為1200億美元，2021年-2025年期間的?年復(fù)合增長率為6.4%。

在2024慕尼黑上海電子展上，電子發(fā)燒友網(wǎng)記者在意法半導(dǎo)體（ST）展臺上深入了解了該公司的STM32MP25x MPU，以及基于STM32MP25x MPU打造的工業(yè)互聯(lián)和機(jī)器視覺應(yīng)用。意法半導(dǎo)體（中國）通用處理器市場經(jīng)理杜銘表示，STM32MP25x MPU提供高性價比的計(jì)算性能和增強(qiáng)的連接功能，該器件支持TSN（時間敏感網(wǎng)絡(luò)），是下一代工業(yè)以太網(wǎng)的必然選擇，解決了傳統(tǒng)實(shí)時以太網(wǎng)在信息同步、帶寬和延遲方面的不足，將重新定義工業(yè)4.0和高級邊緣計(jì)算等應(yīng)用設(shè)計(jì)。

意法半導(dǎo)體中國區(qū)微控制器、數(shù)字 IC 與射頻產(chǎn)品部市場經(jīng)理

提供靈活且高能效的計(jì)算性能

STM32MP25x MPU適用于工業(yè)和工廠自動化、智能家居、智慧城市和基礎(chǔ)設(shè)施等廣泛的高度互連應(yīng)用，這些場景有著非常強(qiáng)烈的邊緣計(jì)算需求。通過在邊緣端進(jìn)行算力部署，可以讓部分AI任務(wù)處理在邊緣端完成，降低了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)和延遲。

據(jù)介紹，STM32MP25x MPU支持雙或單Arm? Cortex?-A35內(nèi)核，頻率高達(dá)1.5 GHz；內(nèi)部集成Arm? Cortex?-M33 MCU，頻率可達(dá)400 MHz；具有NPU加速器，并能靈活地在CPU、GPU或NPU上運(yùn)行AI應(yīng)用，NPU算力為1.35 TOPS。

杜銘指出，選擇Arm? Cortex?-A35內(nèi)核是意法半導(dǎo)體在綜合評估Arm? Cortex?-A35、Arm? Cortex?-A53和Arm? Cortex?-A55之后做出的選擇，這顆內(nèi)核兼具性能和低功耗，是高能效的代表。因此，STM32MP25x MPU是高性能、高能效和高性價比之選。同時，STM32MP25x MPU將內(nèi)核最高主頻設(shè)置在1.5 GHz，用戶并不需要主動散熱就可以實(shí)現(xiàn)高級邊緣計(jì)算應(yīng)用，在PCB設(shè)計(jì)上節(jié)約了很大的成本。

STM32MP25x MPU也是一款非常靈活的MPU，打破了傳統(tǒng)MPU里MCU作為協(xié)處理器的常規(guī)，以“大小核”這種異構(gòu)雙核的設(shè)計(jì)讓系統(tǒng)啟動非常靈活，并進(jìn)一步降低了器件在實(shí)際運(yùn)行過程中的功耗。在主啟動核方面，用戶可以在Arm? Cortex?-A35和Arm? Cortex?-M33上自由選擇和分配，讓M核在實(shí)時處理和A核在數(shù)據(jù)計(jì)算方面各司其職，并能夠進(jìn)行靈活的搭配。

杜銘介紹說，意法半導(dǎo)體在設(shè)計(jì)STM32MP25x MPU時，在電源域方面進(jìn)行了重新配置，對Arm? Cortex?-A35和Arm? Cortex?-M33內(nèi)核分別獨(dú)立供電，以支持它們分別獨(dú)立啟動。為此，意法半導(dǎo)體提供專用于STM32MP25x MPU的電源管理的STPMIC25，以幫助用戶實(shí)現(xiàn)低功耗與高效率。

STM32MP25x MPU在AI應(yīng)用支持方面也是非常靈活的。作為帶有NPU的64位MPU，Arm? Cortex?-A35內(nèi)核可運(yùn)行基于Linux或Android應(yīng)用，Arm? Cortex?-M33內(nèi)核可運(yùn)行基于裸機(jī)或RTOS的實(shí)時應(yīng)用。同時，面向AI應(yīng)用，用戶可以靈活選擇在CPU、GPU或NPU上部署AI。比如，在多媒體應(yīng)用上，通過基于VPU的視頻編解碼技術(shù)和由GPU驅(qū)動的全高清圖形界面，可以提升多媒體體驗(yàn)。

杜銘強(qiáng)調(diào)，在AI應(yīng)用的開發(fā)上，ST Edge AI生態(tài)系統(tǒng)能夠給用戶提供非常大的助力。即便是沒有AI應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的用戶，通過NanoEdge AI Studio工具，也能夠基于意法半導(dǎo)體工程師和專家開發(fā)的算法很快構(gòu)建應(yīng)用，比如為驅(qū)動層的變頻器、伺服等設(shè)備提供的方案自帶機(jī)器學(xué)習(xí)功能；對于有經(jīng)驗(yàn)的用戶，借助STM32Cube.AI開發(fā)者云Board Farm，即使手上沒有STM32MP257F-EV1評估板，也能夠看到所開發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于STM32MP257F-EV1評估板運(yùn)行的情況。

提供領(lǐng)先的安全和連接性能

除了兼顧性能、功耗和靈活性，STM32MP25x MPU在安全性和連接性方面的能力也非常突出。

據(jù)悉，STM32MP25x MPU通過了SESIP三級以及PSA一級目標(biāo)認(rèn)證，內(nèi)置強(qiáng)大的安全加密硬件，可以實(shí)現(xiàn)存儲器和外設(shè)保護(hù)，防止非法訪問與控制。杜銘表示，用戶可以借助Arm? Cortex?-A35和Arm? Cortex?-M33自帶的TrustZone?技術(shù)創(chuàng)建邊緣加密計(jì)算的安全隔離，以防止入侵。同時，也可以借助意法半導(dǎo)體安全配置生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)一步提升方案的安全性。

此外，STM32MP25x MPU也是高度集成的器件，能夠?yàn)楣I(yè)4.0應(yīng)用提供充足的接口資源。比如，為支持高級邊緣計(jì)算的互連應(yīng)用擴(kuò)展，STM32MP25x MPU提供3個千兆以太網(wǎng)端口（內(nèi)置雙端口交換機(jī)、支持TSN）、PCIe、USB3、LVDS、DSI和并行顯示接口，以及內(nèi)置圖像信號處理器 (ISP）?的攝像頭接口（CSI、并行）等。

杜銘在介紹demo時提到，“STM32MP25x MPU內(nèi)置TSN交換機(jī)功能的多路千兆以太網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)環(huán)形拓?fù)?，一個攝像頭捕捉畫面之后，可以在多個屏幕上同步實(shí)時的畫面，且沒有任何延遲和卡頓。通過時鐘同步、數(shù)據(jù)整形、流量整形等協(xié)議組合，TSN讓以太網(wǎng)應(yīng)用具備了高帶寬、低延時的絕佳性能。STM32MP25x MPU內(nèi)置TSN硬件IP，配合意法半導(dǎo)體軟件生態(tài)提供的TSN在linux中的擴(kuò)展包，用戶可以獲取到一套完整的TSN解決方案?！?br />

基于STM32MP25x MPU的demo演示

“當(dāng)前，在工業(yè)自動化場景中，Ether CAT是主流的以太網(wǎng)協(xié)議。TSN能夠讓Ether CAT發(fā)揮出更強(qiáng)的性能，隨著用戶在高級邊緣計(jì)算方面的需求提升，像無人駕駛的物流小車，以及工業(yè)以太網(wǎng)總線等應(yīng)用將逐步升級到TSN?！倍陪懻f。

此外，STM32MP25x MPU的高集成度還體現(xiàn)在，該器件針對多媒體/AI提供豐富的硬件接口和硬件加速功能，并提供大量的控制定時器。比如，STM32MP25x MPU提供全高清視頻通路，帶LVDS和DSI接口，提供帶Lite-ISP的MIPI CSI-2攝像頭接口，等等。

總結(jié)而言，STM32MP25x MPU是一款高性能、高集成、高能效、高安全的MPU產(chǎn)品。對于產(chǎn)品定位，杜銘強(qiáng)調(diào)，“STM32MP25x MPU是通用的器件，面向運(yùn)動控制器、中型PLC和工業(yè)HMI網(wǎng)關(guān)等工業(yè)應(yīng)用，這款產(chǎn)品是廣泛適用的。相較于上一代STM32MP1系列MPU，STM32MP25x MPU帶來了更強(qiáng)的性能、更高的集成度和更靈活的應(yīng)用擴(kuò)展，這是意法半導(dǎo)體升級MPU產(chǎn)品的大方向。此外，STM32MP25x MPU仍將受益于STM32強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)，用戶可以輕松獲取到完備而健全的資源支持，以顯著提升開發(fā)效率?！?br />

結(jié)語

很明顯，STM32MP25x MPU瞄準(zhǔn)的是工業(yè)4.0里的下一代高級邊緣計(jì)算應(yīng)用創(chuàng)新。作為一款通用MPU，該系列器件帶來了靈活且高能效的計(jì)算性能，提供充足的片上資源支持，再借助意法半導(dǎo)體強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)資源，用戶可以輕松進(jìn)入邊緣智能的核心市場。