完整产品线结合开发生态系 STM32 MCU助攻客户抢占智能新商机
- 赖品如／台北
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智能化趋势引领科技应用走向碎片化，绝大数产品都必须因应不同的使用环境调整设计，在各种电子设备中扮演关键角色的MCU，其功能规格也须同步进化，方能满足市场需求，拥有业界最完整 MCU产品线的意法半导体(ST)，不仅持续强化旗下STM32系列产品家族的效能，更致力于满足不同场域的应用需求，在「掌控智能时代核心 2021年意法半导体STM32在线研讨会」中，就全面介绍了STM32不同面向的布局，并且解析此产品的新蓝图与开发工具。
ST亚太区资深产品行销经理杨正廉表示，根据研究机构Gartner的报告指出，ST第一款MCU产品STM32F1在2006年问世后，市占率产品从就一路成长，过程中ST不断投入大量的资金与研发人力开发新品满足市场需求，2018年已成为全球32-Bit MCU市占率最高的产品，2020年更高达21%。
ST除了致力强化STM32的效能与应用外，也持续扩大其周边功能，例如推出功能强大的无线SoC，例如支持Sub-GHz LoRa的STM32WL系列、支持蓝牙低功耗的STM32WB，另外ST也有微处理器STM32MP1，未来也将会有更多高效能产品上市。
在推出强大功能MUC的同时，ST也不忘降低工程师的工作负担，旗下的STM32Cube系列软件工具与STM32 Nucleo、Discovery kits、Evaluation Board硬件开发版，都可大幅缩减产品研发时程，此外ST不断更新强化多种在线支持系统，并透过社群媒体提供大量的产品信息与参考设计，工程师可借此获得珍贵的技术支持。
业界最丰富产品线 STM32全面支持各项应用
STM32是目前市场上产品线最齐全的MCU系列，ST应用工程师 Eason Wang在「STM32驾驭无线科技，体验完美生活」中指出，无线通讯已成为现在电子设备必要的功能之一，其技术可就传输距离长短和传输量多寡分为四大类，短距离部分包括低功耗蓝牙、Zigbee等低量传输与传统蓝牙、Wi-Fi的高量传输两种；长距离的低量传输为LoRa、Sigfox等LPWAN与5G、LTE-M等蜂巢式网络。
再来看应用场域，短距离通讯标准大多应用于仓储、工业、农业、家庭、办公室等场所，长距离无线通讯功能，提供城市、农业、资产追踪、智能仪表系统传输数据。在无线传输部分，ST推出了单核与双核两种类型产品，单核产品为采用ARM Cortex-M4的STM32WLEx，多核产品则有STM32WL5x、STM32WBx0、STM32WBx5，这三款产品都采用了ARM Cortex-M4与M0+两种核心，工程师可透过强大的效能与网安防护 ，打造高可用性无线通讯系统。
随着进入智能化时代，各类应用对产品的效能、通讯能力、AI应用与软件开发时程越来越重视，STM32MP1即是为此需求而生，ST的Bossen WU在「创造产品新思维STM32MP1微处理器」议题中，已介绍此产品的规格：STM32MP1为ARM Cortex-A7与M4双核心架构，另外为了降低CPU绘图负担，特别内建了一颗GPU，是STM32家族中运算能力最高者。
STM32MP1的特色之一，是ST透过Linux开源软件强化ARM Cortex-A系列核心的支持，ST已发布开源Linux发行版本OpenSTLinux，可协助业者打造效能与成本表现具佳的产品，OpenSTLinux也让STM32MP1的嵌入式软件生态系更为完整，例如OP-TEE、TF-A、U-Boot、Linux kernel等开发版支持套装软件，至于其他生态系统还包括协助专案脚位及界面规划的STM32CubeMX，可撰写Cortex-A7与M4程序及除错的STM32CubeIDE等。
在ARM Cortex-M核心，ST以其STM32CubeMP1 韧体开发组合，提供工程师多元且完整的支持，整体而言，STM32MP1在维持了STM32稳定核心、丰富优异界面与长期供货保证的同时，其开源软件架构也让工程师有开源社群的强大技术支持，此两点特色加上完整生态系，让STM32MP1使用者拥有高度优势。
现在市场对MCU的效能与周边支持度要求越来越高，在STM32家族中运算核心最快且拥有最丰富周边的STM32H7，一推出就成为市场焦点，ST应用工程师Willy Chang在「高效能的传奇STM32H7家族」简报中就表示，此款产品双核心中的ARM Cortex-M7与M4内核，提供了强大的运算能力，Chrom-ART加速器则进一步提升图形处理性能，STM32H7内的MDMA、DMA1、DMA2与BDMA可快速处理并搬移周边数据，在网安方面，此产品使用专用加密和Hash硬件加速，可降低CPU负载，另外内建的2颗16-bit ADC与1颗12-bit ADC提供了工控设备高解析转换所需。
具体而言，拥有双核心的STM32H7系列，可让设备轻松使用AI运算语音数据识别，先进的加密工具，让网安防护更严密，工程师可借此建构兼具效能与安全的电子产品。
在「聚焦网安保护与节能的STM32U5」议题中，ST产品行销经理Edward Chang、专案经理Ethan Huang与Bossen WU，分别解析STM32U5的功耗与安全功能。Edward Chang首先表示，物联网与穿戴式装置是近年来市场上两大重点趋势，这两款产品也都高度重视网安与节能设计。
STM32U5采用ARM Cortex-M33内核，其时脉速度高达160MHz，其低功耗表现在Coremark的ULP Benchmark的测试上获得优异成绩。STM32U5的节能新功能包括让DMA控制器和主要外部周边，在CPU休眠的情况下可自主运行的LPBAM(低功耗背景自主模式)，Ethan Huang也指出，STM32U5使用了ARM Cortex-M33与ST对运算核心架构的改良，是此产品可以有此优异低功耗表现的主因。
在网安保护方面，Bossen WU点出，STM32U5在软硬件两端都完善设计，在硬件方面，此产品透ARM架构的TrustZone机制，将硬件执行环境切割为可信任与不可信任两大区块，兼具安全与效率，软件方面则利用STM32Cube SBSFU的软件开发工具，协助业者建构安全的运作环境。
STM32Cube生态系 大幅强化产品开发效能
软件开发工具的功能品质，对产品性能与上市时程的影响极为关键，Willy Chang在「不可不知的STM32Cube生态系统」的分享中表示，STM32Cube分为运行于PC上的软件工具与在MCU上执行的嵌入式软件，前者由ST免费提供，作为STM32开发之用，其工具包括初期的选型与资源配置阶段的STM32CubeMX、开发阶段的STM32CubeIDE、可透过图形化界面或命令列方式，将程序烧录至MCU内外存储器的STM32CubeProgrammer与协助工程师观察程序变量，并微调与诊断应用程序的STM32CubeMonitor。
后者包括STM32Cube MCU Package与STM32Cube Expansion。STM32每一系列产品都有专属的STM32CubeMCU Package，其中包含了该系列所有的驱动程序与中介软件，STM32Cube Expansion则是STM32CubeMCU Package的延伸，内部包含了各种应用范例，可协助工程师缩短产品开发期程。
Ethan Huang进一步介绍STM32Cube新增的中介软件–AzrureRTOS，这项由ST与微软合作的中介软件，可与STM32Cube的嵌入式软件整合，工程师将更容易操控STM32的周边，并搭配STM32Cube的丰富生态系，衍生出多元应用变化。
另外ST专案经理Steven Liao则讲解STM32的软件框架TouchGFX，他表示TouchGFX是为了解决各类设备的图形化界面设计而生，此框架包括TouchGFX Designer、TouchGFX Generator、TouchGFX Engine三种工具，工程师可与STM32Cube的生态系结合，优化产品开发效率。
AI是智能化的主要技术，ST产品经理Daniel Wang以「STM32创意接轨 AI人工智能」为题指出，MCU可为终端设备提供更好的使用者体验、实时性、稳定性、隐私性、低耗电，并能优化云端运算的运作效能。
针对市场的AI需求，STM32完整的产品线可因应不同场域提供对应功能，STM32依核心的选择分为两类，采用ARM Cortex-M0、M0+、M3的业者可使用ST特别设计的NanoEdge.AI方案；采用ARM Cortex-M4、M33、M7或M4/M7双核者，适用于高效能产品，这类产品除可用NanoEdge.AI外还可透过ST的STM32Cube.AI生态系，强化AI运算能力。
为了协助工程师快速打造具备AI能力的设备，ST在AI开发过程中的不同环节都提供了合适工具，其多样的开发版有利于系统撷取、标示数据，并将训练模式的数据快速且完整的转换到终端设备，再透过STM32家族MCU进行推论与运行。
马达控制是MCU最常见的应用之一，在「STM32打造数码电源及马达控制新视野」议题中，ST专案经理Otis Chan表示，STM32家族在数码电源应用领域拥有STM32F334、STM32G474、STM32H743等三款内建高分辨率计时器产品，STM32G474则是其中的新时代MCU，所配置的谷底电流侦测、电流斜率补偿、12个高分辨率PWM输出，都是前一代产品所没有的功能。另外这款MCU的高效率运算核心、数学运算加速器与先进马达计时器，适用于空调机、电动摩托车等家用产品。
另外ST针对数码电源应用提供了齐全的开发工具，此生态系包括为初学者设计的在线学习资源、为开发者打造的功能完整STM32G4探索套件、整合MCU开发版与Bricha的平台、多种规格的硬件开发版。至于马达控制部分，STM32家族除了STM32L0、L1之外，其他产品都可支持，工程师可使用ST最新的STM32马达控制软件套件MCSDK，此开发套件建立于STM32Cube生态系，可有效提升马达控制产品的开发效率，快速回应市场需求。
除了介绍STM32的各种MCU与开发生态系，这次在线研讨会也邀请多位ST的客户，介绍STM32的应用，群利科技透过STM32H系列的MCU，打造出功能强大的自行车车表，可详细记录车手的训练数据。
亚信电子则使用STM32H7 MCU，让该公司的从站马达工作站可充分发挥EtherCAT工业通讯标准的实时功能，达到精准同步目标。电源供应器大厂明纬的可视化电源控制界面，也导入STM32F7与F3两款MCU，藉由ST在软硬件两端的丰富资源及人机界面开发软件TouchGFX，提供客户优质的产品使用体验。
广运科技的致动器已广泛应用于多数场域，经由STM32 MCU的助力，该公司产品可以在严苛环境中保持稳定运作，从而强化系统效能，由以上案例可看出，STM32无论在产品品质或开发环境建更都提供了完整协助，客户可借此快速完成商品设计，掌握庞大的市场商机。
