基于ARM®Cortex®-M7内核的高性能微控制器STM32F7系列特色分析
对于微处理界第一颗基于arm®cortex®-m7内核的高性能微控制器stm32f7系列，相信很多人对它都不陌生了。比如stm32f7系列微控制器采用90nm工艺，工作频率高达216mhz，采用6级超标量流水线和浮点单元，测试分数高达1000 coremarks，性能提升的同时保持高能效，与stm32f4系列管脚高度兼容等等。
一般来讲，基于arm®cortex®-m7内核的微控制器大多具有相似的处理器配置选项。通常包括：
-一个64位axi系统总线接口
-一个指令和数据高速缓存
-64位指令紧耦合存储器（itcm）
-双32位数据紧耦合存储器（dtcm）
不过，本文只是从应用开发的层面介绍stm32f7系列有别于其它使用cortex-m7内核的mcu的几个特色。
首先，第一个重要特色在于stm32f7器件同时具有itcm接口和axi接口连接到片内闪存，如图1所示。
图1：基于armcortex-m7内核的系统级芯片的框图
itcm和axi双接口的存在使得执行代码时具备更大的灵活性。此外，stm32f7还有一个称为自适应实时加速器（artaccelerator™）的内置闪存加速器，从而实现闪存零等待执行。使用tcm接口和art加速器能能实现与带缓存axi接口相似的性能。同时用户代码也不会有高速缓存失效或高速缓存维护操作的麻烦。
利用art accelerator加速引擎和高达16kb的l1缓存，stm32f7mcu可实现arm cortex-m7的最佳性能。不管是从片内闪存还是外部存储器执行代码，在216mhz下均可达到1082 coremark/462 dmips。
第二个重大特色在于内部sram分布在不同的模块中，以降低动态功耗，并允许从各个总线主机同时访问不同的sram模块，以优化带宽和延迟。
此架构的一个典型应用实例就是人机界面，在人机界面中，音频和图形数据与系统ram之间的传输必须同时进行。
第三个就是它的高级浮点单元。stm32f7系列器件具有一个高性能的单或双精度浮点单元（fpu），支持所有arm单或双数据处理指令和数据类型。fpu在需要浮点数学精度的许多应用中提供了优势，包括环路控制、音频处理、音频解码和数字滤波等。
它还有个额外优势，那就是将某些功能的执行或处理可以从cpu分流到fpu，使cpu用于其他任务。它支持双精度，因此更易于使用双精度浮点指令的基于pc的数学软件。
第四，stm32f7 mcu最具特色的设计之一是它们的智能系统架构，它使用两个子系统，如图2所示：
图2：stm32f7微控制器的总线矩阵
axi-to-multi-ahb桥将axi4协议转换成ahb-lite协议
multi-ahb总线矩阵管理主机之间的访问仲裁
该仲裁使用循环调度算法保障主机对从机的访问，即使多个高速外设同时工作，也能实现同时访问并高效运行。
最后，不得不提它的l1高速缓存。stm32f7嵌入了指令和数据高速缓存，当从片上或片外存储器读取代码和数据时可弥补插入等待状态，从而提高性能。当然，如果出现高速缓存失效和高速缓存行填充，此时查看高速缓存将无法保证数据的确定性。
这就是为什么要强烈推荐使用tcm存储器来执行关键代码、存储关键数据的原因。这在必须保证安全操作的应用中（如家电和电机）通常都很有用。
由于高速缓存不仅可以由cpu访问，也可以通过其他主机进行访问（包括直接存储器访问（dma）控制器），因此需要软件维护操作。访问物理存储器时，这些主机可能会读出过期的数据，而更新的数据在cpu高速缓存中已可用。
为了避免这个问题，开发者编写用户代码时应该采取以下措施：
a.当除cpu以外的主机将执行对高速缓存的访问之前，推荐进行高速缓存清零。这是为了确保cpu的最新的更新数据被写回到物理存储器。
b.当除cpu以外的主机对高速缓存数据进行了更新后，在对高速缓存进行读操作之前，cpu应该使高速缓存失效。这是为了确保从物理存储器的直接读取。
c.有时也需考虑无高速缓存操作。当高速缓冲存频繁被其他主机访问时，可以通过cpu配置不可缓存属性防止数据的不一致性。
多功能一体机的线路
答题 | 大家有没有类似你们认为非常规的DDR设计经历呢？
新能源汽车推广的主要影响因素是什么
iPhone11与华为Mate30没有发布之前，绝对有资格被称为年度机皇
热像仪助力材料科学与工程研究（三）
基于ARM®Cortex®-M7内核的高性能微控制器STM32F7系列特色分析
魅族PRO7评测 画屏双摄加持担当魅族新旗舰
随着5G牌照发放 物联网概念和生僻的词语频繁地出现在我们的眼前
博通推出WICED Sense产品以加速物联网应用发展
RFID技术如何实现车证自动识别
NEC和日本研究机构将 AI 用于塑料废物自动检测
TPG的海底电缆通过美国关岛领土时，美国需要批准
2021年中国工业机器人行业调研报告
华为海思麒麟处理器发展简史 十年磨一剑
那些需要被保护的有哪些器件，你都清楚吗
μCOSII在Cortex-M3核ARM处理器上的移植
骨传导式蓝牙耳机什么牌子好，骨传导式蓝牙耳机推荐
物联网风口：国内外的产业现状
华为动物哲学：狼性文化乌龟精神眼镜蛇特质
盘点国内手机行业用工业机器人十家代表系统集成商
一般来讲，基于arm®cortex®-m7内核的微控制器大多具有相似的处理器配置选项。通常包括：
-一个64位axi系统总线接口
-一个指令和数据高速缓存
-64位指令紧耦合存储器（itcm）
-双32位数据紧耦合存储器（dtcm）
不过，本文只是从应用开发的层面介绍stm32f7系列有别于其它使用cortex-m7内核的mcu的几个特色。
首先，第一个重要特色在于stm32f7器件同时具有itcm接口和axi接口连接到片内闪存，如图1所示。
图1：基于armcortex-m7内核的系统级芯片的框图
itcm和axi双接口的存在使得执行代码时具备更大的灵活性。此外，stm32f7还有一个称为自适应实时加速器（artaccelerator™）的内置闪存加速器，从而实现闪存零等待执行。使用tcm接口和art加速器能能实现与带缓存axi接口相似的性能。同时用户代码也不会有高速缓存失效或高速缓存维护操作的麻烦。
利用art accelerator加速引擎和高达16kb的l1缓存，stm32f7mcu可实现arm cortex-m7的最佳性能。不管是从片内闪存还是外部存储器执行代码，在216mhz下均可达到1082 coremark/462 dmips。
第二个重大特色在于内部sram分布在不同的模块中，以降低动态功耗，并允许从各个总线主机同时访问不同的sram模块，以优化带宽和延迟。
此架构的一个典型应用实例就是人机界面，在人机界面中，音频和图形数据与系统ram之间的传输必须同时进行。
第三个就是它的高级浮点单元。stm32f7系列器件具有一个高性能的单或双精度浮点单元（fpu），支持所有arm单或双数据处理指令和数据类型。fpu在需要浮点数学精度的许多应用中提供了优势，包括环路控制、音频处理、音频解码和数字滤波等。
它还有个额外优势，那就是将某些功能的执行或处理可以从cpu分流到fpu，使cpu用于其他任务。它支持双精度，因此更易于使用双精度浮点指令的基于pc的数学软件。
第四，stm32f7 mcu最具特色的设计之一是它们的智能系统架构，它使用两个子系统，如图2所示：
图2：stm32f7微控制器的总线矩阵
axi-to-multi-ahb桥将axi4协议转换成ahb-lite协议
multi-ahb总线矩阵管理主机之间的访问仲裁
该仲裁使用循环调度算法保障主机对从机的访问，即使多个高速外设同时工作，也能实现同时访问并高效运行。
最后，不得不提它的l1高速缓存。stm32f7嵌入了指令和数据高速缓存，当从片上或片外存储器读取代码和数据时可弥补插入等待状态，从而提高性能。当然，如果出现高速缓存失效和高速缓存行填充，此时查看高速缓存将无法保证数据的确定性。
这就是为什么要强烈推荐使用tcm存储器来执行关键代码、存储关键数据的原因。这在必须保证安全操作的应用中（如家电和电机）通常都很有用。
由于高速缓存不仅可以由cpu访问，也可以通过其他主机进行访问（包括直接存储器访问（dma）控制器），因此需要软件维护操作。访问物理存储器时，这些主机可能会读出过期的数据，而更新的数据在cpu高速缓存中已可用。
为了避免这个问题，开发者编写用户代码时应该采取以下措施：
a.当除cpu以外的主机将执行对高速缓存的访问之前，推荐进行高速缓存清零。这是为了确保cpu的最新的更新数据被写回到物理存储器。
b.当除cpu以外的主机对高速缓存数据进行了更新后，在对高速缓存进行读操作之前，cpu应该使高速缓存失效。这是为了确保从物理存储器的直接读取。
c.有时也需考虑无高速缓存操作。当高速缓冲存频繁被其他主机访问时，可以通过cpu配置不可缓存属性防止数据的不一致性。
多功能一体机的线路
答题 | 大家有没有类似你们认为非常规的DDR设计经历呢？
新能源汽车推广的主要影响因素是什么
iPhone11与华为Mate30没有发布之前，绝对有资格被称为年度机皇
热像仪助力材料科学与工程研究（三）
基于ARM®Cortex®-M7内核的高性能微控制器STM32F7系列特色分析
魅族PRO7评测 画屏双摄加持担当魅族新旗舰
随着5G牌照发放 物联网概念和生僻的词语频繁地出现在我们的眼前
博通推出WICED Sense产品以加速物联网应用发展
RFID技术如何实现车证自动识别
NEC和日本研究机构将 AI 用于塑料废物自动检测
TPG的海底电缆通过美国关岛领土时，美国需要批准
2021年中国工业机器人行业调研报告
华为海思麒麟处理器发展简史 十年磨一剑
那些需要被保护的有哪些器件，你都清楚吗
μCOSII在Cortex-M3核ARM处理器上的移植
骨传导式蓝牙耳机什么牌子好，骨传导式蓝牙耳机推荐
物联网风口：国内外的产业现状
华为动物哲学：狼性文化乌龟精神眼镜蛇特质
盘点国内手机行业用工业机器人十家代表系统集成商