开发STM32 MPU 不要低估软硬件，不要放弃MCU的起源

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来源：STM32

今年，ST发布的旗舰型STM32MP1主频为800MHz，与2019年推出的主频为 650MHz STM32MP1 入门级系列全引脚兼容，持续扩展MPU产品系列。

在采用 MPU 开发产品时，软件起着至关重要的作用。代码库不仅仅是开发团队的成熟经验积累，代码库的移植复用会为团队带来很高的经济效益。例如，对于采用STM32MP1进行开发设计的公司来说，在优化软件的同时，还能够通过软件移植快速推出产品。采用 MPU进行开发的公司可以通过软件快速更新其产品应用程序，也就是说，开发团队先行推出产品验证市场，然后快速优化，从而更快地降低成本、更迅速地改善用户体验。因此，工程师在项目之初，必须认真规划产品快速更新的路线图。

基于MCU的PCB设计，我们通常需要处理二到六层，虽然这样的定制设计并不简单，但至少是可行的；而MPU的PCB设计则要复杂得多。开发团队往往需要处理八层或更多层，还要应付那极为复杂的电源管理IC，处理难度颇高的高速外部RAM。实际上，对 DDR 模块进行采样，同时并行处理多达 32 路信号，以及由此带来的开发难度，即使是最资深的老炮儿工程师，也要面临非常大的挑战。

ST最新提供DDR工具可以自动输出特定的配置参数，这个自动配置功能是我们为尽力降低MPU开发难度而设计的。与此同时，我们与系统级模块（SoM）供应商和系统级封装（SiP）合作伙伴通力合作，确保工程师获得有效帮助来解决这一难题。来自MCU世界的工程师必须明白MPUPCB设计是一个完全不同的怪兽。STM32MP1 有助于降低 PCB 成本，同时由于其0.5 mm / 0.8 mm 间距，通过避免过孔来减少 PCB 层数。

STM32MP1 有许多非常独特的优势，其中之一就是系统级模块（SoM）厂商和系统级封装（SiP）合作伙伴支持MP1模组的生产制造，可提供出色的开发解决方案。来自 MCU 领域的许多公司和团队,有时会过快地取消这些服务，认为如果内部处理设计操作，可以节省资金。然而，设计一个类似SOM的产品，由于需要DDR调谐并适配板级支持包，这样复杂的PCB设计周期可能需要4-6名工程师至少4至6个月的时间。即使不计算相关验证和生产费用，这样的运营方式将大幅推高成本。

某些团队可能不愿意与SoM或SiP供应商合作，仅仅因为觉得会产生高额的初始成本。但是在大多数情况下，通过雇佣一家公司来处理解决MPU固有的硬件复杂性，比从零开始设计制作PCB和开发板级支持包有更大的回报，我们要相信精细化分工。选择"系统级模块"的开发者，将获得更多的技术灵活性，以及本地支持，因为这样的设计经过了批量验证。选择"系统级封装"的开发者，通常原因是产品需要适合空间受限的应用环境。两种情况，最直观的受益是降低PCB设计生产成本，并允许进行四层板设计。因此，与SiP或SoM合作伙伴合作，团队得以专注于软件和独特功能的开发，这是项目规划实施的重中之重。

公司可能的最大陷阱之一是没完没了地推迟产品发布。延迟发布的影响通常比人们预期的更具灾难性。惯常情况下，产品延迟发布，要么是因为开发团队没有避开以前开发过程中踩过的坑，要么是没有正确地分配项目投入。采用 MPU开发的初始成本有时高于集成MCU 的成本，但在策略方面，首次在市场上为客户提供新解决方案更为重要。再者，MPU开发的软件复用会容易得多，即使调整了硬件平台，构建用户群持续更新设计也相对简单；MPU项目通常在初始启动后，能够更快地获得投资回报，硬件和软件的迭代更新也非常显著。尽管开发周期有挑战，任务艰巨，但回报更为直接。

很多时候，公司在进行 MPU 项目开发时，会误判 Linux 版本的重要性。实际开发中，操作系统至关重要，而我们提供的OpenSTLinux版本可以满足大量的开发和工程需求，该版本中针对各种例程的三个软件包，为开发者带来极大的便利。Linux经过近三十年的发展，它的灵魂就是开源，也因此吸引了极为广泛的开发群体，名目多样的开源社区不仅可供开发者讨论交流技术问题，其中的开源代码也可以帮助开发者实现快速移植。2019年，我们还发布了STM32MPUAndroid版本，让开发者能够快速开发基于Android移动操作系统的三方应用程序，熟悉Android的开发者将因此节省大量开发时间。

我们为 Linux 开源社区贡献了大量代码，也因此脱颖而出，我们还将保证广泛的内核支持。Linux 社区验证了STM32MPU的所有驱动程序，我们支持类似 Yocto的项目，这类项目对在嵌入式系统上使用 Linux非常有帮助。另外，我们同时支持两个 Linux 内核。虽然当前的长期支持版本仍在修复和修补程序过程中，我们仍会通过升级和修复支持下一个 LTS 版本。这意味着每个LTS内核至少获得两年的支持，这样公司就可以毫无后顾之忧地更新其操作系统内核，而不必担心报错时的安全缺陷或缺乏支持。

MPU 的成功是因为开源的灵魂、团队协作的智慧，而提高效率的一个最佳方式就是与专家协作。因此，一个好的MPU开发商必须有很多合作伙伴来帮助工程师完成各种任务。2019 年，意法半导体的授权合作伙伴从 8 个增加到 27 个，在ST 合作伙伴计划中，也有大量团队协助设计人员使用 STM32MP1。例如，我们的一些合作伙伴提供模块来加速硬件开发阶段，而另一些合作伙伴在图形用户界面做了很多工作，极大地简化了在STM32MPU上创建图形界面的门槛，还有些合作伙伴为用户提供工程服务和培训。项目经理在评估MPU或者选型时，都应该考量这款产品聚合的社区生态及质量，而我们日益庞大的社区用户和越来越多的合作伙伴将坚定你选用STM32MPU的信心。

当我们展望新技术的未来时，会发现屏幕越来越普及，蓬勃增长的屏幕数量和种类正在改变这个行业。即使是最简单的白色家电或工业系统也开始有一个酷炫的显示器，并需要一个可以媲美手机流畅度的触摸界面。嵌入式系统中的 GUI 应用也呼之欲出，比以往任何时候都更加常见，逐渐成为电子产品的标配。而伴随着机器学习在边缘端应用的兴起，用户对联网产品有了更多期待。微处理器应用在小型系统上并不是新鲜事，但既要满足更强大的图形功能和更多的AI应用，同时仍保持低功耗，开发者必须考虑采用 MPU来实现。

▲  触摸处处有屏的新世界

STM32MP1 最为出色的特点之一便是其 3D 图形 IP，可为人机界面（HMI）应用程序创建流畅、复杂的高品质图形环境系统。采用我们的面向用户界面设计开发的合作伙伴方案，可以令开发过程简单明了、工程师获得有价值的回报，同时也满足了最终用户的需求。

有一些公司开发微控制器解决方案已经很多年，对于向MPU应用迁移有很多顾虑，会觉得自己是外行，这样的转型会失去以往在MCU方面的经验和技术积累。STM32MP1可以化解这类用户的焦虑，MP1并不要求开发者放弃 MCU。得益于STM32MP1的独创异构系统架构，除了两个A7内核，还有一个Cortex-M4内核，它可以运行RTOS，开发团队可以复用电机控制等应用程序，只需将已在其他MCU上运行的电机策略和算法快速移植过来即可。而MPU带来的高计算吞吐量、大DDR 内存以及Linux 开发环境，与惯用的 MCU 应用程序同时呈现，开发者可以更为顺畅地适应这种转型。

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