STM32的护城河：内求于“芯”，外筑于生态

意法半导体中国 2023-07-20 792

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✦ 作者：21ic 刘岩轩

导读

通用MCU的成功与否，产品本身PPA固然重要，但除此外很大程度上取决于开发生态。生态的繁荣可以让其中的每一位参与者受益，当然也会反哺到MCU产品本身，影响到新的产品定义和走向。

通用MCU的成功与否，产品本身PPA固然重要，但除此外很大程度上取决于开发生态。生态的繁荣可以让其中的每一位参与者受益，当然也会反哺到MCU产品本身，影响到新的产品定义和走向。在2023年STM32峰会上，我们有幸采访到了迈斯沃克软件（MathWorks）、凡亿教育（Fanyi）、奇格半导体（Chirker）和盟通科技（Motrotech）四家分别来自软件仿真、教育培训、芯片烧录和工业以太网领域的ST MCU合作伙伴，看看他们是如何参与到STM32的生态中来的，又是如何看待新一代STM32的发展。

MATLAB+STM32Cube：实现从模型到硬件的开发无缝衔接

MathWorks是大名鼎鼎的数学计算和基于模型设计的软件供应商，该公司提供的MATLAB和Simulink两大软件覆盖了几乎全部的工程学领域。而在与STM32的合作上，两者也是由来已久。

据迈斯沃克软件中国通信、电子和半导体行业市场经理陈晓挺介绍，MathWorks和ST的合作有几个方向：第一，MathWorks的软件是被意法半导体工程师广泛使用的，包括研发和应用工程师；第二，双方有很多共同的客户，在支持共同的客户方面有一些合作。第三，双方最近几年开展了很多的技术合作，比如相互进行工程师培训等。第四，参与到了相互的市场活动中，把最新的技术带给用户。

▲图：迈斯沃克软件中国通信、电子和半导体行业市场经理陈晓挺

电机控制是MCU常见的应用，而近年来电机控制本身的难度越来越高，算法也变得越来越复杂。如何做好电机控制，对于不少工程师而言都是一项挑战。而借助MATLAB的软件仿真，就让用户能够快速基于STM32做电机控制。

在电机控制的方案设计中，ST提供了主控MCU、电机外围电路等相关的解决方案；而MATLAB在客户的设计过程中提供了很多典型电机控制算法的支持。“客户只要拿到Demo就联合ST硬件快速地开发自己的新的算法，”陈晓挺介绍到，“在MATLAB仿真结束之后，可以自动生成面向STM32芯片优化的代码，这个C代码是可以从MATLAB模型直接生成导入到STM32，实现一个完整的电机控制过程。”

MATLAB对于使用STM32进行电机设计的工程师而言，首先最直观的好处就是自动代码生成，不会引入手写代码的错误；其次在做仿真时可以做大量的故障注入。相比在硬件上实现真的故障测试，通过模拟故障来进行保护性算法的开发和测试，要便捷和高效的多。总体来看，采用MATLAB基于模型开发流程会帮助开发者将电机控制系统做的更完善和高效。

此外，在MCU的端侧AI开发上，ST和MathWorks的软件也可以实现很好的开发流程的连通。据意法半导体微控制器市场经理丁晓磊 (Lisa DING)分享：跟MATLAB的合作，使得开发用户可以从前端模型数据中进行模型的选择和训练，一直到能够生成ONNX格式的模型之后，再用ST的Cube.AI做在STM32上的发布部署，这样就会形成更加优化的模型。从模型的训练、优化到部署，整个一套端侧AI开发在STM32平台上就会更为顺畅、更容易实现落地。

▲图：意法半导体微控制器市场经理丁晓磊 (Lisa DING)

MCU人才培养：在案例中学习知识，在应用时吃透原理

从十多年前的51单片机，到现在的STM32。我们可以看到通用MCU的产品形态发生了很大的变化，变得更智能、更复杂。而在其开发流程上，是趋于更加高效便捷的发展。而且当下对于一款MCU而言，入门级别的基础教程，芯片原厂就可以提供非常好的学习内容。对于MCU的应用工程师的培育而言，更重要地是贴近应用端去进行培育。最终目的是要求其在对自己所需应用需求调研清楚的基础上，能够快速实现开发，加速终端产品的开发时间。正所谓是在案例中学习知识，在应用时吃透原理。

而作为深耕嵌入式人才培训的凡亿教育，也是早就察觉到了这一变化。“假设我们在教一名同学学习单片机，如果一节课是十分钟；那在十年前，我们可能需要在前面五分钟要教他怎么配置I/O口，后面五分钟才会跟他讲应用。但是现在，我们就只需要花两分钟教他去配置I/O口就够了，后面八分钟我们都会讲应用。所以现在的教学相对会更贴近实际应用。”凡亿教育专家级讲师、高级硬件工程师、上市公司研发顾问陈俊祥分享到。

▲图：（左）凡亿教育专家级讲师、高级硬件工程师、上市公司研发顾问陈俊祥; （右）凡亿教育总经理郑振凡

要培育出当代所需的MCU应用人才，更需要MCU原厂能够和培训机构达成紧密的合作，双方可以共同提供一套和实际市场应用相配合的培训体系，并且能够帮助实现高校学生向企业人才的顺畅输出转换。

基于这一共识，凡亿教育和ST联合推出的《嵌入式硬件》课程，基于“微流控技术项目”进行了从完整的课程规划。据陈俊祥介绍，微流控技术项目可以简单认为是用电去控制液滴移动的项目。该项目可以应用在医疗、化学、生物等自动检测的项目上，具有很高的实用价值。学员通过该项目可以实实在在地学习到整个项目的开发过程，同时也能从中可以学习如何解决产品设计实际问题的方法。

此外，该项目的难度适中，而且学习成本较低。通过凡亿教育提供的开发板和课程就可以直接开始学习。开发板中已经集成了很多信号处理和检测的功能，学员并不需要额外采购复杂昂贵的仪器设备，整个调试过程都可以独立在自己家中完成。从而实现了学习成本的大大降低，但同时也可以达到贴近实际应用需求的学习和实践体验。

从烧录服务到工业物联网，安全验证必不可少

奇格半导体是一家从烧录器、烧录服务，逐渐成长为一家为客户提供全面工业物联网解决方案的公司。早期奇格半导体提供STMCU的烧录器给到STM32的用户，而在现在其工业物联网的方案中，也大量选择了ST的NFC和安全验证芯片。奇格半导体总经理周亚兴表示，“奇格半导体其成长的过程中，一直基于ST的生态链发展，而现在也服务于ST生态链。”

▲图：奇格半导体总经理周亚兴

工业物联网的挑战在于联网之后，对于信息安全的要求更为苛刻。如何保证客户的代码安全不被窃取，保证烧录底座和工业物理网系统的匹配？芯片加密烧录座必不可少。据悉，芯片加密底座是由芯片和主机进行身份认证，通过后方可进行数据交互。奇格半导体在每一个编程器的烧录座中都部署了一个STSAFE的安全验证芯片，通过该芯片来进行系统和烧录底座之间的匹配验证，只有通过认证或授权合法的设备才可以进行代码访问。

据意法半导体安全连接事业部市场及应用部市场经理高丽（Linda GAO）介绍，奇格的烧录器方案中使用的STSAFE产品是颗金融级EAL5+的加密安全芯片，支持安全传输协议（TLS）以及私有证书的校验。通过校验芯片内部存储的基于非对称加密体系生成的证书，实现安全鉴权，以保护，烧录器的硬件不被抄袭，以及软件的代码不被篡改，从而保护传输到云端的数据的安全以防止在云端传输过程中有非法设备介入到设备中，提供传输的安全层的保护。

▲图：意法半导体MMS市场及应用部市场经理高丽（Linda GAO）

而除了安全加密之外，在操作人员的身份鉴权方面，奇格半导体也继续选择了ST的NFC系列高端产品。该芯片是市面上为数不多的获得EMVco3.1的金融级别认证的芯NFC片，而且ST是第一家通过该认证的。该NFC产品的优势在于输出功率高，同时稳定性又很好，在读取距离和性能上可谓是可圈可点。

据周亚兴分享，在工厂生产流程中的“人机料法环”环节中，通常很多NFC的发射区需要接hyper来进行信号拓展。而基于ST大功率发射NFC方案，人到机器附近就能感应到了，就不需要额外再接一个hyper和配置外接电源，从而将整体方案的复杂度进一步降低。目前奇格基于ST的NFC方案在工厂里已经验证成功，下一步计划是把整个模块生产标准化，之后再推向更大的市场。

通过与ST的深入合作，奇格半导体已经从烧录器设备厂商、向烧录服务商、数字工厂方案、全面工业物联网服务商完成了转型。周亚兴表示，奇格的业务段是在ST芯片封测之后，将整个制成段中所有资源整合到了一起。从工厂基础的流程化管理、信息化、数字化管理，再加上自动化的设计+投入，实现了整个生态链的整合。不管是价格还是服务可拓展性，都把整个烧录产业化拉到了一个新高度。

工业方向新机遇：网络化、智能化、数字化

盟通科技是一家专注于工业通信领域的研发型公司，始终聚焦CANopen协议，在以太网实时总线成熟后，业务领域从CANopen拓展到了EtherCAT，后续又引入了OPC UA和Ethernet/IP产品系类。在基于ST的MCU和MPU产品上，盟通科技已经有了很多深入的方案，并且实现了落地。

▲图：北京盟通科技技术总监张晓朋

据盟通的技术总监张晓朋介绍，在最近三五年甚至更长的时间内，企业在网络化和数字化转型方面还存在巨大的市场机遇，随着企业完成了这一转型，未来的发展方向一定仍以智能化和柔性化制造方式为主旋律。盟通科技在CANopen上有着丰富经验，2014年开始，在国内进行EtherCAT客户支持，目前服务超100家客户。国内市面上大部分机器行业的龙头企业，采用的就是盟通科技提供的EtherCAT主栈。盟通科技做的EtherCAT主站协议栈能很好适配STM32 MPU和高性能MCU芯片，在工业PLC、工业通信、工业控制等领域很受客户欢迎。

▲图：主站EC-Master

盟通科技的软件架构和ST的产品相辅相成，两者合作必然非常紧密。每一颗ST新产品的面市，都需要对其进行专业的驱动和操作系统优化，从而实现EtherCAT功能的实现。像ST在今年量产的STM32MP13系列MPU，盟通科技已经在今年年初完成了新的适配工作，可以即时提供客户。

据意法半导体微处理器产品市场经理霍笋（Sunny Huo）介绍，在此次STM32峰会上，ST最新发布的STM32MP2系列，将在网络通信能力上进一步增强，提供三路千兆以太网，而且支持最新的TSN标准，在工业网络方面为用户带来更多更强的通信的实现。而从智能化方向来看，MP2系列芯片产品选择了两颗Cortex-A35 1.5GHz的CPU，还有一个Cortex-M33 400MHz的MCU核；包括集成了AI专用NPU，提供1.35TOPS算力。基于今年3月新发布的STM32 MP13系列产品，以及即将发布的STM32MP2系列产品，在工业网络的生态上，ST会和盟通一起为大家带来更多网络化、智能化、数字化生态的部署。

▲图：意法半导体微处理器产品市场经理霍笋（Sunny Huo）

结语

此次2023年STM32峰会的口号叫“不止于芯”，这句口号也就揭示了STM32真正的护城河所在，不仅是在内部不断追求MCU芯片性能、功耗和成本的创新；更要在外部和合作伙伴一起构筑全面丰富的开发生态、应用生态和人才培养体系，实现在硅片之上额外的价值输出。这一生态的成功，或许才是保证STM32能够连年枝繁叶茂的，真正不可撼动的根基。

END