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。
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