专为工业4.0应用设计，STM32MP25x MPU到底有何不同？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）面对日益复杂和数据量庞大的应用场景，尤其是在高级边缘计算场景里，MCU在计算能力上已经面临瓶颈，具备更高计算能力和集成性的MPU成为更好的选择。根据《‌2021-2025年中国微处理器(MPU)行业市场供需现状及发展趋势预测报告》，预计到2025年全球MPU市场规模为1200亿美元，2021年-2025年期间的‌年复合增长率为6.4%。

 
在2024慕尼黑上海电子展上，电子发烧友网记者在意法半导体（ST）展台上深入了解了该公司的STM32MP25x MPU，以及基于STM32MP25x MPU打造的工业互联和机器视觉应用。意法半导体（中国）通用处理器市场经理杜铭表示，STM32MP25x MPU提供高性价比的计算性能和增强的连接功能，该器件支持TSN（时间敏感网络），是下一代工业以太网的必然选择，解决了传统实时以太网在信息同步、带宽和延迟方面的不足，将重新定义工业4.0和高级边缘计算等应用设计。
 

意法半导体中国区微控制器、数字 IC 与射频产品部市场经理

 

提供灵活且高能效的计算性能

STM32MP25x MPU适用于工业和工厂自动化、智能家居、智慧城市和基础设施等广泛的高度互连应用，这些场景有着非常强烈的边缘计算需求。通过在边缘端进行算力部署，可以让部分AI任务处理在边缘端完成，降低了网络传输的负担和延迟。
 
据介绍，STM32MP25x MPU支持双或单Arm® Cortex®-A35内核，频率高达1.5 GHz；内部集成Arm® Cortex®-M33 MCU，频率可达400 MHz；具有NPU加速器，并能灵活地在CPU、GPU或NPU上运行AI应用，NPU算力为1.35 TOPS。
 
杜铭指出，选择Arm® Cortex®-A35内核是意法半导体在综合评估Arm® Cortex®-A35、Arm® Cortex®-A53和Arm® Cortex®-A55之后做出的选择，这颗内核兼具性能和低功耗，是高能效的代表。因此，STM32MP25x MPU是高性能、高能效和高性价比之选。同时，STM32MP25x MPU将内核最高主频设置在1.5 GHz，用户并不需要主动散热就可以实现高级边缘计算应用，在PCB设计上节约了很大的成本。
 
STM32MP25x MPU也是一款非常灵活的MPU，打破了传统MPU里MCU作为协处理器的常规，以“大小核”这种异构双核的设计让系统启动非常灵活，并进一步降低了器件在实际运行过程中的功耗。在主启动核方面，用户可以在Arm® Cortex®-A35和Arm® Cortex®-M33上自由选择和分配，让M核在实时处理和A核在数据计算方面各司其职，并能够进行灵活的搭配。
 
杜铭介绍说，意法半导体在设计STM32MP25x MPU时，在电源域方面进行了重新配置，对Arm® Cortex®-A35和Arm® Cortex®-M33内核分别独立供电，以支持它们分别独立启动。为此，意法半导体提供专用于STM32MP25x MPU的电源管理的STPMIC25，以帮助用户实现低功耗与高效率。
 
STM32MP25x MPU在AI应用支持方面也是非常灵活的。作为带有NPU的64位MPU，Arm® Cortex®-A35内核可运行基于Linux或Android应用，Arm® Cortex®-M33内核可运行基于裸机或RTOS的实时应用。同时，面向AI应用，用户可以灵活选择在CPU、GPU或NPU上部署AI。比如，在多媒体应用上，通过基于VPU的视频编解码技术和由GPU驱动的全高清图形界面，可以提升多媒体体验。
 
杜铭强调，在AI应用的开发上，ST Edge AI生态系统能够给用户提供非常大的助力。即便是没有AI应用开发经验的用户，通过NanoEdge AI Studio工具，也能够基于意法半导体工程师和专家开发的算法很快构建应用，比如为驱动层的变频器、伺服等设备提供的方案自带机器学习功能；对于有经验的用户，借助STM32Cube.AI开发者云Board Farm，即使手上没有STM32MP257F-EV1评估板，也能够看到所开发的神经网络基于STM32MP257F-EV1评估板运行的情况。
 

提供领先的安全和连接性能

除了兼顾性能、功耗和灵活性，STM32MP25x MPU在安全性和连接性方面的能力也非常突出。
 
据悉，STM32MP25x MPU通过了SESIP三级以及PSA一级目标认证，内置强大的安全加密硬件，可以实现存储器和外设保护，防止非法访问与控制。杜铭表示，用户可以借助Arm® Cortex®-A35和Arm® Cortex®-M33自带的TrustZone®技术创建边缘加密计算的安全隔离，以防止入侵。同时，也可以借助意法半导体安全配置生态系统，进一步提升方案的安全性。
 
此外，STM32MP25x MPU也是高度集成的器件，能够为工业4.0应用提供充足的接口资源。比如，为支持高级边缘计算的互连应用扩展，STM32MP25x MPU提供3个千兆以太网端口（内置双端口交换机、支持TSN）、PCIe、USB3、LVDS、DSI和并行显示接口，以及内置图像信号处理器 (ISP）‌的摄像头接口（CSI、并行）等。
 
杜铭在介绍demo时提到，“STM32MP25x MPU内置TSN交换机功能的多路千兆以太网可以实现以太网环形拓扑，一个摄像头捕捉画面之后，可以在多个屏幕上同步实时的画面，且没有任何延迟和卡顿。通过时钟同步、数据整形、流量整形等协议组合，TSN让以太网应用具备了高带宽、低延时的绝佳性能。STM32MP25x MPU内置TSN硬件IP，配合意法半导体软件生态提供的TSN在linux中的扩展包，用户可以获取到一套完整的TSN解决方案。”
 

基于STM32MP25x MPU的demo演示

 
“当前，在工业自动化场景中，Ether CAT是主流的以太网协议。TSN能够让Ether CAT发挥出更强的性能，随着用户在高级边缘计算方面的需求提升，像无人驾驶的物流小车，以及工业以太网总线等应用将逐步升级到TSN。”杜铭说。
 
此外，STM32MP25x MPU的高集成度还体现在，该器件针对多媒体/AI提供丰富的硬件接口和硬件加速功能，并提供大量的控制定时器。比如，STM32MP25x MPU提供全高清视频通路，带LVDS和DSI接口，提供带Lite-ISP的MIPI CSI-2摄像头接口，等等。
 
总结而言，STM32MP25x MPU是一款高性能、高集成、高能效、高安全的MPU产品。对于产品定位，杜铭强调，“STM32MP25x MPU是通用的器件，面向运动控制器、中型PLC和工业HMI网关等工业应用，这款产品是广泛适用的。相较于上一代STM32MP1系列MPU，STM32MP25x MPU带来了更强的性能、更高的集成度和更灵活的应用扩展，这是意法半导体升级MPU产品的大方向。此外，STM32MP25x MPU仍将受益于STM32强大的生态系统，用户可以轻松获取到完备而健全的资源支持，以显著提升开发效率。”
 

结语

很明显，STM32MP25x MPU瞄准的是工业4.0里的下一代高级边缘计算应用创新。作为一款通用MPU，该系列器件带来了灵活且高能效的计算性能，提供充足的片上资源支持，再借助意法半导体强大的生态系统资源，用户可以轻松进入边缘智能的核心市场。