STM32H7P4/STM32H7P5 : MCU ใช้ Arm Cortex-M7 520 MHz พร้อม Hardware Signal Processor (HSP) และ Neural-ART NPU สำหรับ Edge AI

STMicroelectronics เปิดตัวไมโครคอนโทรลเลอร์รุ่นใหม่ STM32H7P4 และ STM32H7P5 ในตระกูล STM32H7P ใช้ซีพียู Arm Cortex-M7 ความเร็วสูงสุด ออกแบบมาสำหรับระบบไฟฟ้าดิจิทัล งานควบคุมมอเตอร์ กเซนเซอร์อุตสาหกรรม และ Edge AI ทั้งสองรุ่นมี Hardware Signal Processor (HSP)ทั้งสองรุ่นมาพร้อม Hardware Signal Processor (HSP) ช่วยเร่งการประมวลผลทางคณิตศาสตร์และสัญญาณ ส่วน STM32H7P5 เพิ่ม Neural-ART NPU ประสิทธิภาพ 85 GOPS สำหรับประมวลผล AI และ TinyML โดยเฉพาะ

ชิปทั้งสองรุ่นมาพร้อม Flash แบบ Dual-bank สูงสุด 2 MB, SRAM 736 KB, High-Resolution Timer จำนวน 2 ตัวที่รองรับเอาต์พุต PWM สูงสุด 24 ช่อง, Advanced Motor-Control Timer 3 ตัว และ ADC 12 บิต 4 ตัว นอกจากนี้ยังมีตัวเร่งการคำนวณทางคณิตศาสตร์ CORDIC และ FMAC, อินเทอร์เฟซ CAN FD 3 ช่อง, USB OTG Full-Speed รวมถึงรองรับหน่วยความจำภายนอกผ่าน Octo-SPI และ FMC

สเป8ของ STM32H7P4 และ STM32H7P5 :

• หน่วยประมวลผล (MCU Core)
  • ซีพียู 32-bit Arm Cortex-M7 ความเร็วสูงสุด 520 MHz พร้อม FPU รองรับการคำนวณแบบ Double Precision, ชุดคำสั่ง DSP และ MPU
  • Instruction Cache ขนาด 32KB และ Data Cache ขนาด 32KB
  • ประสิทธิภาพ – 2773 CoreMark (5.33 CoreMark/MHz)
• หน่วยประมวลผลร่วมทางคณิตศาสตร์ (Mathematical Coprocessors) 
  • Hardware Signal Processor (HSP) รองรับการประมวลผลเลขทศนิยมแบบ 32-bit สำหรับ Matrix, Vector, FFT/IFFT, Filtering และ Convolution
  • CORDIC accelerator ช่วยเร่งการคำนวณฟังก์ชันตรีโกณมิติ
  • FMAC filter mathematical accelerator
• AI accelerator(เฉพาะ STM32H7P5) – ST Neural-ART NPU ความเร็วสูงสุด 520 MHz ให้ประสิทธิภาพ 85 GOPS (0.085 TOPS)
• หน่วยความจำ/ที่จัดเก็บข้อมูล
  • Flash 1MB หรือ 2MB แบบ Dual-bank พร้อม ECC
  • SRAM 736 KB
    • ITCM SRAM 192 KB
    • DTCM SRAM 128 KB
    • AXI SRAM 320 KB
    • AHB SRAM 96 KB
  • Backup SRAM 4 KB
  • หน่วยความจำ OTP (one-time programmable) 1 KB
  • อินเทอร์เฟซ Octo-SPI รองรับ PSRAM, NOR flash, HyperRAM และ HyperFlash ความเร็วสูงสุด 100 MHz
  • Flexible Memory Controller (FMC) รองรับ SRAM, PSRAM, NOR, NAND flash และ SDRAM ด้วยบัสข้อมูลสูงสุด 16 บิต
• อุปกรณ์ต่อพ่วง (Peripherals)
  • สูงสุด 134x GPIOs พร้อมรองรับ Interrupt โดยมี GPIO สูงสุด 132 ขาที่ทนแรงดัน 5V
  • 3x อินเทอร์เฟซ I2C พร้อมรองรับ SMBus/PMBus
  • 1x อินเทอร์เฟซ I3C
  • 5x USART, 5x UART และ 1x LPUART
  • 6x อินเทอร์เฟซ SPI interfaces, โดย 3 ช่องรองรับ I2S แบบ Full-Duplex
  • 3x CAN FD controllers
  • 1x อินเทอร์เฟซ USB OTG Full-Speed
  • 2x USB Type-C Power Delivery controllers (UCPD)
  • 1x อินเทอร์เฟซ SD/SDIO/MMC สูงสุด 100 MHz
  • 2x DMA controllers (HPDMA และ GPDMA)
  • Analog peripherals
    • 4x ADC 12-bit รองรับความเร็วสูงสุด 5 MSPS และช่องสัญญาณสูงสุด 44 ช่อง
    • 1x DAC 12-bit แบบ 2 ช่องสัญญาณ พร้อมวงจรบัฟเฟอร์เอาต์พุต
    • 3x DAC 12-bit แบบ 2 ช่องสัญญาณ สำหรับใช้งานภายใน
    • 8x Analog Comparato
    • แหล่งแรงดันอ้างอิงภายใน (Internal Voltage Reference) 1.8V–2.9V
    • เซนเซอร์วัดอุณหภูมิทั้งแบบอนาล็อกและดิจิทัล
    • 1x Digital Filter สำหรับไมโครโฟน PDM
  • Timers
    • 2x High-Resolution Timer (HRTIM) รองรับเอาต์พุต PWM สูงสุด 24 ช่อง และความละเอียด 1.9 ns
    • 3x Advanced Motor-Control Timer แบบ 16-bit
    • 4x General-Purpose Timer แบบ 32-bit
    • 9x General-Purpose Timer แบบ 16-bit
    • 2x Basic Timer แบบ 16-bit
    • 5x Low-Power Timer แบบ 16-bit
    • SysTick Timer และ RTC
    • Independent Watchdog และ Window Watchdog
• ความปลอดภัย
  • Readout Protection (ROP) และ Proprietary Code Readout Protection (PC-ROP) สำหรับป้องกันการอ่านข้อมูลโปรแกรม
  • ระบบตรวจจับการแก้ไขหรือบุกรุกอุปกรณ์ (Active Tamper Detection) และรองรับการอัปเกรดเฟิร์มแวร์อย่างปลอดภัย
  • HASH Accelerator รองรับ MD5, SHA-1, SHA-2 และ HMAC
  • True Random Number Generator (TRNG) แบบ 32-bit ผ่านมาตรฐาน NIST SP 800-90B
  • รหัสประจำอุปกรณ์เฉพาะตัว (Unique Device ID) ขนาด 96-bit
• สัญญาณนาฬิกา
  • ออสซิลเลเตอร์ภายใน – HSI 64 MHz, HSI48 48 MHz, CSI 4 MHz และ LSI 32 kHz
  • ออสซิลเลเตอร์ภายนอก – HSE 4–50 MHz และ LSE 32.768 kHz
  • PLL 3 ตัว พร้อมโหมด fractional
• การดีบัก – Serial Wire Debug (SWD), JTAG และ embedded trace buffer 4 KB
• กำลังไฟ
  • แรงดันไฟเลี้ยง – 1.71V ถึง 3.6V
  • LDO regulator ในตัว หรือ SMPS step-down converter ขึ้นอยู่กับรุ่น
  • โหมด Sleep, Stop, Standby และ VBAT
  • Power-on reset (POR), power-down reset (PDR), programmable voltage detector (PVD) และ brown-out reset (BOR)
  • รองรับแบตเตอรี่สำรองพร้อมการชาร์จ
• แพ็กเกจ – เป็นไปตามมาตรฐาน ECOPACK2
  • LQFP100 – 14 × 14 มม.
  • LQFP128 – 14 × 14 มม.
  • LQFP144 – 20 × 20 มม.
  • LQFP176 – 24 × 24 มม.
  • TFBGA100 – 8 × 8 มม.
  • UFBGA176+25 – 10 × 10 มม.
  • มีตัวเลือก LQFP แบบ exposed-pad ในบางรุ่น
• อุณหภูมิในการทำงาน – -40°C ถึง +125°C

ความแตกต่างหลักระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์ทั้งสองรุ่นคือ STM32H7P5 มีหน่วยประมวลผล AI Neural-ART NPU เพิ่มเข้ามา โดย ST ระบุว่า NPU สามารถประมวลผลโมเดล AI สำหรับตรวจจับความผิดปกติจากอาร์กไฟฟ้า (Arc-Fault Circuit Interrupter: AFCI) ได้เร็วขึ้นสูงสุด 40 เท่า เมื่อเทียบกับการประมวลผลด้วยซอฟต์แวร์บน Cortex-M7 ส่วน STM32H7P4 และ STM32H7P5 ต่างมี Hardware Signal Processor (HSP) สำหรับช่วยประมวลผลงาน FFT, Matrix, Vector และ Filtering แทนซีพียู Cortex-M7 ช่วยลดภาระการทำงานของซีพียูในแอปพลิเคชัน เช่น การควบคุมมอเตอร์ ระบบแปลงพลังงาน และระบบตรวจวัดทางอุตสาหกรรม โดย ST ระบุว่า HSP สามารถประมวลผล FFT ได้เร็วขึ้นสูงสุด 5 เท่า เมื่อเทียบกับการประมวลผลด้วยซอฟต์แวร์บน Cortex-M7

ในด้านซอฟต์แวร์ บริษัทจัดเตรียมแพ็กเกจ STM32CubeH7P ที่มาพร้อมไดรเวอร์ HAL2 และ low-level, Middleware และตัวอย่างโปรแกรมต่าง ๆ ผู้พัฒนาสามารถใช้ STM32CubeMX2 สำหรับกำหนดค่าการทำงานของอุปกรณ์ต่อพ่วงและสร้างโค้ด, STM32CubeIDE สำหรับพัฒนาโปรแกรมและดีบัก และ STM32CubeProgrammer สำหรับเขียนโปรแกรมเฟิร์มแวร์ นอกจากนี้บริษัทยังมี X-CUBE-MCSDK สำหรับงานควบคุมมอเตอร์ และ X-CUBE-DPOWER สำหรับควบคุมพลังงานดิจิทัล (Digital Power)

บริษัทยังเปิดตัวบอร์ดพัฒนาสำหรับตระกูล STM32H7P5 จำนวนสองรุ่น ได้แก่บอร์ด NUCLEO-H7P5II ในฟอร์มแฟกเตอร์ Nucleo-144 พร้อมดีบักเกอร์ ST-LINK บนบอร์ดและคอนเนกเตอร์สำหรับขยาย และชุด STM32H7P5I-DK Discovery kit ที่มีจอ OLED, แฟลช Octo-SPI, ไมโครโฟน MEMS, ช่อง microSD และคอนเนกเตอร์สำหรับส่วนขยายควบคุมมอเตอร์

ไมโครคอนโทรลเลอร์ Cortex-M รุ่นอื่นๆ ที่ ST เปิดตัวก่อนหน้านี้ ได้แก่ STM32H7R/S ใช้ Cortex-M7 ความเร็ว 600 MHz พร้อม SRAM 620 KB, Boot Flash 64KB และรองรับ GPU NeoChrom ในบางรุ่น, STM32N6 ใช้ Cortex-M55 MCU ที่มี Neural-ART NPU ประสิทธิภาพ 600 GOPS และ STM32U3B5/C5 ใช้ Cortex-M33 พร้อมตัวเร่งประมวลผล HSP นั่นหมายความว่าการเปิดตัว STM32H7P4/P5 จึงถือเป็นครั้งแรกที่ ST นำเทคโนโลยี HSP และ Neural-ART IP มารวมไว้ในไมโครคอนโทรลเลอร์สถาปัตยกรรม Cortex-M7

ST ระบุว่า STM32H7P4/P5 กำลังอยู่ในช่วงส่งตัวอย่างให้ลูกค้ากลุ่ม OEM และมีแผนเริ่มผลิตจำนวนมากในเดือนมกราคม 2027, ข่าวประชาสัมพันธ์ ระบุว่าราคาเริ่มต้นที่ $4.43 (~150฿) สำหรับชิปรุ่น Flash 1MB ในแพ็กเกจ LQFP100 เมื่อสั่ง 10,000 ชิ้น รายละเอียดเพิ่มเติมดูได้ที่หน้ารายละเอียดสินค้า และโพสต์บล็อก

แปลจากบทความ : 520 MHz STM32H7P4/STM32H7P5 Arm Cortex-M7 MCUs feature Hardware Signal Processor (HSP), optional Neural-ART NPU

Suthinee Kerdkaew

บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT