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煽動MCU/MPU市場，STM32的生態圖

2020-09-18

導言：蝴蝶扇動翅膀，便可引發彼岸的暴風雨。STM32這只“蝴蝶”不僅掀起了MCU的風暴，還走進了工程師和千家萬戶。2020年STM32一年一度的全國巡回研討會（STM32 Roadshow）火爆開場，一如既往，9月13日-9月25日STM32飛躍14個城市，為這個9月留下最美的“碟影”。本次巡回研討會以“安全連接，智創未來”為主題，聚焦于STM32的最新技術創新，探討在物聯網安全、智能工業、無線連接、邊緣端人工智能、圖形用戶界面等領域的產品解決方案及多樣化應用實例。具體包括STM32從通用到安全、STM32為智能工業而生、STM32Wx助力物聯世界、與STM32MP1一起盡享無限可能、STM32GUI連接你的智能世界、ST MEMS感知你的世界幾大主題。通過本次巡回研討會，可以看出STM32的布局廣遍整個生態。接下來，便跟隨筆者的腳步，來看STM32的遠望。STM32的產品生態目前來說，STM32MCU產品提供16大產線、5類產品、超過1000個型號，基于ARM?Cortex?M0、M0+、M3、M4、M33、M7、A7內核：MPU：MP1高性能MCU：F2、F4、F7、H7主流MCU：F0、G0、F1、F3、G4超低功耗MCU：L0、L1、L4、L4+無線MCU：WB、WLMCU方面，為用戶提供了不同應用的各種選擇，包括高性能、主流、超低功耗三種選擇，可以滿足各種場景的功耗、性能、成本等。事實上，STM32MCU一直遍布我們的生活場景，就比如眾所周知的共享單車幾乎都采用的都是STM32系列MCU。值得一提的是，2018年，第一顆無線MCU系列STMWB問世，意味著STM32邁入了無線進擊之路。在今年4月，全球首顆內置LoRa收發器的SoC問世，這便是STM32WL；另外，今年7月發布的STM32WB系列的最新產品STM32WB55已可支持Zigbee3.0。LoRa是有能力解決泛在物聯網設備組網難題的技術之一，而Zigbee3.0統一了面向消費者和工業應用的Zigbee規范的功能。無線MCU可提供最新的無線適配，幫助設計人員滿足各種IoT和可穿戴設備中嚴格的功率和尺寸限制。不止如此，STM32Wx系列產品全面支持Bluetooth5.0、LTE-M、NB-IoT、M-Bus、Sigfox、omlox、THREAD、Zigbee3.0、LoRa……需要特別注意的是，去年10月STM重磅發布MPU——STM32MP1，這是STM32的首款MPU，以其創新的異構系統架構，將MPU與MCU合二為一，兼顧運算處理能力和實時控制性能，令產品更實用。很多譬如LinuxRT拓展和uCLinux這種系統存在，但很多應用中仍必要一個完整的MPU，正因ST既擁有MCU也擁有MPU，因此用戶可以輕松地將其產品設計進行上下遷移，最大限度利用軟件和代碼，在長時間內獲取最佳的投資回報。這款MPU更加適合需要更好的顯示交換的場景，當然STM32也擁有自己的交互系統，下文將細細講解。另外，MPU不僅可以加載Linux，還擁有千兆網口、高速USB口可以處理更多的數據。與MCU不同，MCU使用片上嵌入式閃存來存儲和執行程序，這種方式啟動時間非常短可以快速執行代碼，但內存空間有限；MPU則沒有相同的內存約束，使用外部存儲器來提供程序和數據存儲，程序通常存儲在NAND或串行閃存之類的非易失性存儲器中，并且在啟動時被加載到外部DRAM中，然后開始執行。雖然MPU不會像MCU那樣快速啟動和運行，但可以連接到處理器的DRAM可以高達幾千M。STM32MP1方面，擁有非常強悍的功耗和性能，STM32MP1只需1秒回到Linux界面，只需要3秒回到3D圖形應用界面。STM32MP1提供了全功率模式、分批功耗優化模式、待機模式這三種不同的模式來幫助用戶優化整體的設計功耗，平衡其設計的性能和功耗。另一方面，為用戶提供了靈活高效的架構。在目前推出的三個型號中，主流的兩個型號提供了雙核A7+M4的架構，而最低成本的型號則提供單核A7+M4的架構。據稱，三個核心采用了安全的互相通信的方式，大部分外設都掛載在同一條主線上，因此三個核心可以根據各自的需求來調用外設。依托于STM32成熟的生態系統，STM32MP1、STM32WB、STM32WL擁有完整的軟件和開發配件生態，也與MCU產品相互匹配，具有非常方便的遷移優勢。此外，STM32 MCU也依托了這兩款產品完善了整個生態，布局MPU、無線連接等。STM32領先的GUI一項產品經歷了重重代碼的考驗，最終給用戶最直觀的體驗還是GUI，可以說GUI是程序的門面，如若招牌都不能令人滿意，談何用戶體驗？STM32提供了StemWin、TouchGFX、EmbeddedWizard三種圖形庫軟件。STemWin是針對動畫受限、簡單GUI設計，是基于Segger公司的emWinGUI庫，編程語言為C語言，支持1/8/16和32bpp。TouchGFX可以實現手機GUI性能，這款軟件是ST力推的GUI應用軟件，可實現從簡單到可與智能手機媲美的GUI設計，具備針對STM32優化的GUI庫，采用C++語言編程，支持1/2/4/16和24bpp。而這一切也都已集成在CubeMX中。STM32的圖形產品線非常豐富，擁有190多個型號,涵蓋不同的顯示接口和封裝。內核方面更是從M0+到M7一應俱全。另一方面，在第三方圖形生態系統方面的合作伙伴包括edt、EKTOS、EMBEDDEDPARTNERS、EMGSOFT、itk、iWave、Mjolner、PsiControl、SDATAWAY、泰輯科技等，可協助開發者在STM32上創建基于TouchGFX的UI。STM32安全有保障物聯網正在極速擴張，數據顯示目前全球物聯網設備已接近80億，有關部門預計3年之后物聯網設備會從到80億躍至240億，對于芯片、軟件及產品設備來說，未來6年內都是非常大的商機。但在高速發展之外，物聯網的安全性從來都是眾矢之的，有關人士指出對物聯網缺乏自信是阻礙物聯網被廣泛采用的主要原因之一。另外，種種數據也充分顯示出物聯網數據泄露或被攻擊是既存的事實，你相信你的物聯網設備嗎？提到安全，就不得不提到STM32Trust，STM32Trust的生態系統集成了所有可用資源，包括stm32系列信息安全相關的芯片技術、免費參考估計，免費工具和服務等，并通過強大的多級策略來增強安全性。STM32Trust生態系統將理論知識、工具和ST原廠開箱可用軟件包相結合，以便利用最佳行業實踐，為新的物聯網設備構建強大的信息安全保護。這有助于設計人員利用STM32單片機的內置功能來確保設備之間的可信、防止未授權訪問，以避免數據被盜和代碼被修改。STM32Trust.CodeProtection一套解決方案，以確保燒寫真實stm32時，客戶代碼的機密性和完整性。對于安全性，一直是STM32的重點，在層層的代碼保護下，你還會怕信息泄露嗎？ST MEMS傳感器感知世界其實ST不光擁有MCU/MPU，這一部分只占總營收的28%，ST作為一家IDM公司，還擁有模擬器件、MEMS傳感器，而這一部分占到總營收的36%。上文提及了GUI是門面，那么MEMS和傳感器就是MCU/MPU的五官，感受著一切，并將參數傳輸給系統。根據SEMI發布的報告預測顯示，預計從2019年至2023年，全球MEMS傳感器的產能將會增加25%，月產能預計增至470萬片。加速度計、汽車傳感器、陀螺儀、電子羅盤、濕度傳感器、工業傳感器、iNEMO慣性模塊、MEMS麥克風、壓力傳感器、接近傳感器、溫度傳感器、T-Plus MEMS傳感器……ST推出的傳感器可用于IoT和電池應用的低功耗設備，廣泛用于振動、溫度、壓力、聲音和聲學分析。ST在此方面有何優勢？首先，ST作為一家IDM公司，有能力開發技術和整體制程，對于整體有很強的把控能力，并擁有經驗使得器件發揮最高的安全、智能效果；另一方面，ST擁有消費、汽車、工業的多重經驗。據了解，ST MEMS傳感器部門擁有將近400名員工，2座雙產能晶圓廠供貨，產能達到600萬片/天，傳感器出貨量高達150億。目前來說，ST的傳感器主要聚焦于個人電子產品、電腦及外設、汽車和工業四大市場。最近，ST在新推出了LSM6DSOX和ISM330DHCX等X系列產品中，通過在傳感器中集成了有限狀態機(FSM)和機器學習內核(MLC)，將邊緣計算引入到感知節點端，可在感知節點端對數據進行預處理、預判斷，對何種數據需要進行本地處理，哪些場景又需要對數據進行采集并上傳進行區分。總結提及STM32，第一反應便是其標志性的“蝴蝶”Logo，作為工程師特別是嵌入式行業幾乎人手幾塊，只要使用過MCU做開發的人基本都知道STM32。遠在十多年前，意法半導體在中國通用MCU市場占有率僅為2%左右，排名10以外。數十年的努力，如今STM32MCU斬獲全球五分之一市場份額，中國市場連續10年CAGR高達27%。AIoT發展之下，MCU出貨量持續上升，全球MCU銷售年復合增速高達7.2%。而對于中國市場，ST的重視程度一直非常高。此前，ST已多次表示，中國市場對于ST是尤其重要的。目前，在中國和整個亞太地區ST擁有三個應用中心，并且大部分工程師都在中國和大中華區，助力中國市場的發展。另一方面，作為意法半導體增長最快的地區市場，意法半導體在中國地區建立起強大的渠道基礎設施，其廣泛的產品組合特別適合渠道分銷模式。另外，通過與國內知名學府、汽車制造商和其他合作伙伴建立各種類型的聯合研發實驗室，為中國培養下一代工程師。話題回到 “2020 STM32全國研討會”，大會仍在繼續，干貨繼續不斷！目前大會已在深圳、杭州、鄭州、長沙、站圓滿完成，南京、珠海、重慶、廈門、廣州、北京、西安、青島、沈陽、上海站重磅開啟。特別是9月25日，上海站將進行線上直播，不能到現場的小伙伴可以馬上預約，從線上領略“蝴蝶”帶來的魅力。摘自21ic中國電子網文/付斌

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