Zostań w domu, zamów taniej!
Nie wychodź z domu i zamów online swoje ulubione pisma 20% taniej. Skorzystaj z kodu rabatowego: czytajwdomu

STM32MP - na pewno znacie?

STM32MP - na pewno znacie?

„STM32” jest synonimem mikrokontrolera. A dokładniej – był nim do 20 lutego 2019 r. Ale zapewne już wkrótce stanie się synonimem mikroprocesora aplikacyjnego…

Nie trzeba szczególnej wnikliwości, żeby zauważyć nieustanne zmiany zachodzące na rynku elektroniki, a także szybko rosnące wymagania stawiane aplikacjom mikrokontrolerowym. Zjawiska te dostrzegła firma STMicroelectronics, czego skutkiem była prezentacja w ostatnich dniach lutego nowej podrodziny układów, oznaczonych symbolem STM32MP. Pomimo znajomego prefiksu nazwy, mamy do czynienia z zupełnie nową w ofercie STMicroelectronics rodziną układów: są to bowiem pełnowartościowe mikroprocesory aplikacyjne, wyposażone w jeden lub dwa rdzenie Cortex-A7 oraz znany z wcześniejszych rozwiązań Cortex-M4 z FPU.

Producent wchodzi na rynek ze stosunkowo niewielką liczbą modeli mikroprocesorów STM32MP1 (zestawienie ich najważniejszego wyposażenia pokazano w tabeli 1), ale są to układy o przemyślanej budowie i bogatym wyposażeniu. Tak więc mamy do dyspozycji warianty mikroprocesorów z 1 lub 2 CPU (Cortex-A7, taktowanie do 650 MHz) z opcjonalnym koprocesorem graficznym GPU, który jest zgodny z OpenGL ES 2.0.

Tabela 1. Zestawienie dostępnych wersji mikroprocesorów STM32MP1

Maksymalny rozmiar obrazu obrabianego przez GPU wynosi 1366×768 pikseli, przy czym użytkownik może zdefiniować 2 warstwy obrazu z indywidualnymi tablicami kolorów. Jednostka GPU jest taktowana z maksymalną częstotliwością do 533 MHz, co umożliwia generowanie obrazu z prędkością do 133 megapikseli na sekundę. Dołączenie wyświetlacza do STM32MP1 umożliwiają dwa interfejsy: równoległy RGB888 lub MIPI-DSI, który składa się z dwóch różnicowych linii danych i różnicowej linii taktującej.

Mikroprocesory STM32MP1 wyposażono w zintegrowane interfejsy zewnętrznych pamięci DRAM (typów: DDR3, DDR3L, LPDDR2, LPDDR3) o organizacji magistrali danych: 16 lub 32 bity i maksymalnej pojemności 8 Gb. Maksymalna częstotliwość taktowania magistrali danych wynosi w prezentowanych układach 533 MHz. Dzięki wbudowanym interfejsom sprzętowym mikroprocesor może także bezpośrednio korzystać z pamięci stałych Flash eMMC, NAND Flash (serial lub parallel), NOR Flash (serial), łatwa w sprzętowej realizacji jest także obsługa kart SD (interfejs v3.01).

Interesującym wyposażeniem prezentowanych układów jest wbudowany w niektóre modele interfejs Ethernet 1 Gb/s, a także 3 kanały USB, z których dwa mają zintegrowane analogowe interfejsy warstwy fizycznej w standardzie High Speed. Schemat blokowy najbardziej rozbudowanego układu z rodziny STM32MP1 pokazano na rysunku 1.

Rysunek 1. Schemat blokowy mikroprocesora STM32MP157

Wszystkie aktualnie dostępne modele mikroprocesorów STM32MP1 wyposażono w dodatkowy rdzeń Cortex-M4 (taktowany do 200 MHz), który stanowi systemową domenę czasu rzeczywistego (rysunek 2). Ma on do swojej dyspozycji łącznie 448 kB pamięci RAM oraz wybrane peryferia, dzięki którym może realizować w systemie wszystkie typowe zadania „mikrokontrolerowe”, sterując na przykład mechanizmem drukarki termicznej, obsługując sensory lub realizując inne zadania, wygodne w implementacji real-time’owej.

Rysunek 2. Budowa przykładowego systemu z mikroprocesorem STM32MP1

Dbając o wygodę projektantów sprzętu bazującego na STM32MP1, firma STMicroelectronics opracowała wyspecjalizowany układ zasilający PMIC (oznaczony symbolem STPMIC1), w którym zintegrowano 6-kanałowy stabilizator LDO, 3-kanałową przetwornicę DC/DC oraz konwerter DC/DC z kluczami prądowymi do zasilania urządzeń USB. Układ STPMIC1 zapewnia właściwe wartości napięć zasilających w całym systemie bazującym na STM32MP1 w zakresie napięć wejściowych 2,8…5,5 VDC (rysunek 3).

Rysunek 3. Schemat blokowy układu STPMIC1

Prezentowane układy są dostępne w czterech wersjach obudów BGA o liczbie wyprowadzeń od 257 do 448 i rastrach rozmieszczenia kulek 0,5 lub 0,8 mm. W zależności od wersji obudowy konieczne jest użycie PCB o liczbie warstw co najmniej 4 lub 6, w skrajnym przypadku mogą się okazać niezbędne także przelotki zagrzebane.

Tak zaawansowane układy jak STM32MP1 są predestynowane do pracy z systemami operacyjnymi, szczególnie – w aplikacjach embedded – z Linuksem. Producent doskonale zdawał sobie z tego sprawę, więc równolegle z układami wprowadził na rynek linuksową infrastrukturę (w postaci STLinuksa) oraz narzędzia pomocnicze (STM32CubeMX), które ułatwią stosowanie STM32MP1 w praktyce (szczegóły są dostępne pod adresem http://bit.ly/2Ex2PUQ) – rysunek 4.

Rysunek 4. Infrastruktura narzędziowa rodziny STM32MP1

Szybki start z STM32MP1 ułatwią zainteresowanym użytkownikom także zestawy sprzętowe:

  • zaawansowane z LCD, ewaluacyjne: STM32MP157A-EV1 oraz STM32MP157C-EV1,
  • relatywnie tanie startowe, z rodziny Discovery (fotografia 5): STM32MP157A-DK1 oraz STM32MP157C-DK1.
Fotografia 5. Wygląd zestawu Discovery z mikroprocesorem STM32MP157

Producent deklaruje dostępność zestawów sprzętowych od kwietnia 2019. Wybrane wersje zestawów Discovery będą oferowane także z wyświetlaczem TFT wyposażonym w interfejs MIPI-DSI.

Prezentowane w artykule mikroprocesory – ze względu na wyposażenie i parametry elektryczne oraz termiczne, a także gwarantowany długi czas dostępności – doskonale nadają się do stosowania w aplikacjach przemysłowych. Oferowany przez STM32MP1 potencjał uniwersalności projektanci urządzeń mogą efektywnie wykorzystać dzięki platformom sprzętowym produkowanym przez firmy współpracujące z STMicroelectronics. Jedną z takich firm jest polski producent komputerów embedded – firma SoMLabs – która przygotowuje produkcję miniaturowego komputera z mikroprocesorem STM32MP157 (fotografia 6).

Fotografia 6. Wygląd miniaturowego komputera z rodziny VisionSOM z mikroprocesorem STM32MP157 firmy SoMLabs

Wprowadzenie przez STMicroelectronics do oferty produkcyjnej mikroprocesorów aplikacyjnych jest niewątpliwie dużym krokiem w przyszłość. Jeżeli producent STM32MP wykaże się taką samą konsekwencją, jak miało to miejsce w przypadku mikrokontrolerów STM32, układy znakowane „STM32” mają dużą szanse być domyślną sprzętową platformą także w przyszłości, która już teraz – nieuchronnie – upowszechnia rozwiązania linuksowe.

Piotr Zbysiński, EP

Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
marzec 2019

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik luty 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio luty 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje luty 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna luty 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich styczeń 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów