STM32U5新图形处理单元支持NeoChrom GPU

随着 ST 继续改进其微控制器的图形性能，我们推出 NeoChrom GPU，这是某些STM32U5中的新图形处理单元。该技术优化了动画，例如翻转、旋转、缩放、缩放等。简而言之，新的硬件 IP 加速了纹理映射和 alpha 混合。将这些计算卸载到 NeoChrom GPU 极大地增加了每秒的帧数。因此，像 STM32U5 这样的微控制器可以运行以前遥不可及的复杂接口。ST的一些客户在其上成功完成了产品开发。此外，我们确保从 TouchGFX 4.19.1 开始提供对 NeoChrom GPU 的支持。

从 Chrom-ART 到 NeoChrom GPU

什么是 Chrom-ART 和 NeoChrom GPU？

熟悉 ST 技术的读者可以猜测，NeoChrom GPU 是 Chrom-ART 的下一个演进。后者是嵌入在多个 STM32 MCU 中的 2D 加速器 （DMA2D），可优化内存访问以更快地处理图像。ST 合作伙伴的许多工具和产品都使用它，例如Crank 的 Storyboard、Twilio的 Microvisor 或 PsiControl 的接口，一个 TouchGFX 实现者，仅举三例。相比之下，NeoChrom GPU 借鉴了相同的理念，同时提供了更大范围的优化。由于具有双线性和点采样的纹理映射，新技术提供了新的绘图加速并支持动画。因此，过去需要台式 PC GPU 卡的东西现在可以在微控制器上运行。

比较 Chrom-ART 和 NeoChrom 之间的规格

NeoChrom GPU 如何融入 TouchGFX 生态系统？

从历史上看，Chrom-ART 代表了 ST 首次涉足图形优化领域之一。从那时起，我们收购了 TouchGFX，并用TouchGFX Designer、Simulator 和 Generator构建了一个完整的生态系统。因此，ST 从一开始就将 NeoChrom GPU 集成到这些工具中。TouchGFX Designer 包含演示在圆形显示器上以 60 FPS 运行的流畅动画。更重要的是，它显示了 NeoChrom GPU 关闭时对帧速率的影响，以帮助决策者了解其重要性。同样，如果 MCU 支持，纹理映射小部件将自动使用新的 GPU。因此，新 IP 在 TouchGFX 中的直接集成是 ST 凝聚力生态系统的见证，而不是简单的功能列表。

从 NeoChrom GPU 到真实世界的性能

图形性能的挑战是什么？

图形性能存在两个主要挑战：每时钟指令限制和内存问题。第一个通常遵循架构创新。微控制器由于其尺寸和低功耗而受到 ALU 和 FPU 的限制，但制造工艺的改进允许更多的晶体管能够处理更多的操作。NeoChrom GPU 紧跟这一趋势，硬件 IP 加速了更多类型的图形计算。第二个挑战更棘手，但更为关键，因为内存将永远是一种稀缺资源。虽然 STM32U599 将配备 2.5 MB 的内部 RAM，能够存储两个帧缓冲区，但许多嵌入式系统需要外部 RAM。问题在于它会带来显着的性能损失。

什么是独特的 STM32 实现？

为了解决第二个挑战，NeoChrom GPU 提供了针对 STM32 MCU 的硬件优化。例如，STM32U5 依靠 8 位八路串行外设接口 （OSPI） 或 200 MHz 的 16 位高速接口 （HSPI） 连接到外部存储器模块，以加快对 L2 高速缓存的提取操作。同样，L1 缓存可以直接访问内部 RAM 中的两个 832 KB 帧缓冲区。因此，由于可以快速访问实时渲染图像所需的所有数据，曲面细分速度显着加快。简而言之，我们的工程师通过减少访问纹理和其他资产所需的时间来优化性能，最终将渲染速度提高了六倍。

下一步是什么？

NeoChrom GPU 的第一个行业反馈非常积极。虽然许多 MCU 制造商都有类似的 IP 来加速图形计算，但特定的 STM32 优化和 TouchGFX 生态系统导致许多早期的 alpha 测试人员采用 NeoChrom GPU 而不是竞争解决方案。TouchGFX 4.19已经支持这项新技术，一些 alpha 客户已经使用即将推出的 STM32U599 开发套件开发可生产的 UI。ST 还将在其他即将推出的微控制器中包含 NeoChrom GPU，我们将在它们公开后更新此博客文章。

审核编辑：郭婷