STM32N6 系列 CPU

STMicroelectronics MCU 为工业和消费应用重新定义了性能标准

STMicroelectronics STM32N6 基于运行频率为 800 MHz 的 Arm® Cortex®-M55 处理器而构建。Cortex-M55 是首款引入 Arm Helium 矢量处理技术的 CPU，它将 DSP 处理能力引入了标准 CPU。

STM32N6 是首款嵌入 ST Neural-ART Accelerator™ 的 STM32 MCU，ST Neural-ART
Accelerator™ 是内部开发的神经处理单元 (NPU)，专为节能的边缘 AI 应用而设计。其主频为 1 GHz，提供高达 600
GOPS 的处理能力，可实现计算机视觉和音频应用的实时神经网络推理。

由 MIPI CSI-2® 接口和图像信号处理组成专用计算机视觉管道，确保与市场上的相机具有很高的兼容性。H264 硬件编码器、JPEG 编解码器和 NeoChrom™ 图形加速器使 STM32N6 能够部署在要求严格的功能丰富产品中。

特性

• 性能
  • Helium M-Profile 矢量扩展 (MVE) 引入了大约 150 条新指令，旨在快速执行高级 DSP 和机器学习代码
  • ST Neural-ART 加速器针对密集型 AI 算法进行了优化，主频为 1GHz，可提供 600 GOPS，平均能效为 3TOPS/W
• 存储器
  • 无闪存配置：4.2 MB 连续嵌入式 RAM
  • 用于外部存储器的快速串行 I/F 提供了一种通过 8 位或 16 位接口访问外部 RAM 或闪存的低引脚数、高性价比方法
  • 灵活的内存控制器（PSRAM、SDRAM、NOR、NAND）
• 扩展的多媒体功能
  • Chrom-ART™ 加速器，用于 2D 图形加速
  • Chrom-GRC™ 非方形显示屏图形资源裁剪器
  • NeoChrom 加速器提供 2.5D 加速，用于高级绘图、透视校正和纹理映射
  • H.264 编码器：720p/1080p (30 fps)
  • JPEG 硬件加速器：JPEG 压缩和解压缩、高质量运动 JPEG 视频播放
  • 专用图像信号处理器 (ISP)：为 5 Mpx 摄像头以 30 fps 的速度工作而设计，可从同一输入生成三种不同输出，支持多种摄像头接口：MIPI CSI-2、双线接口、16 位并行接口，以及 STM32-ISP-IQTune 用于管理 ISP 调校
• 安防
  • 目标为 SESIP 3 级和 PSA 3 级认证
  • TrustZone®
  • 抗侧信道攻击的 AES/PKA 和快速 AES/SHA
  • RIF：支持租户感知的防火墙功能

应用

• 多轴飞行器
• 智能工业
• 智能家居
• 智能农业
• 个人医疗保健
• 汽车
• 智能建筑
• 机器人
• 个人电子产品

主要优点

在 MCU 上实现高性能边缘 AI

嵌入式专有神经处理单元 ST Neural-ART 加速器。

® Arm Cortex-M55® 内核，频率为 800 MHz，是迄今为止最高的 STM32 内核频率。

提升图形和多媒体体验

多个图形加速器。计算机视觉管道。多媒体编码器/解码器。

无缝集成到 STM32 生态系统中

由 ST Edge AI Suite 提供支持。与TouchGFX封装兼容。

描述

数据手册：

*附件：stm32n647x0.pdf

用户指南
*附件：um3249-getting-started-with-stm32cuben6-for-stm32n6-series-stmicroelectronics.pdf
硬件开发指南
*附件：an5967-getting-started-with-hardware-development-for-stm32n6-mcus-stmicroelectronics.pdf

STM32N6x7xx 器件基于高性能 Arm® Cortex-M55®，工作频率高达 800 MHz。

Cortex-M55® 内核采用 Arm® Helium™ 矢量处理技术。除了标准微控制器任务之外，该内核还支持高能效数字信号处理。Cortex-M55® 配备了浮点单元 （FPU），支持单精度和半精度（符合 IEEE 754 标准）数据处理。Cortex-M55® 包括一个 32 KB 的 ICACHE、一个 32 KB 的 DCACHE，以及 128 KB 的数据 TCM RAM 和 64 KB 的指令 TCM RAM，带有用于关键实时例程的 ECC。

这些微控制器具有 TrustZone® 感知支持和内存保护单元 （MPU），可增强应用程序安全性。安全引导 ROM 确保从外部接口安全引导。

这些器件嵌入了一个 4.2 MB 的连续 SRAM（组织在多个 bank）、一个在 VBAT 模式下活动的 8 KB 备份 SRAM，以及一个用于静态存储器的灵活外部存储器控制器 （FMC），采用 XSPI 8/16 位配置。

ST Neural-ART 加速器，运行频率高达 1 GHz，使用优化的硬件单元为 DNN（深度神经网络）推理功能提供 600 Gops。优化电源效率。它集成了专用的流式处理引擎，以优化数据流并最大限度地减少内部缓冲区的使用和功耗。该加速器支持动态权重解压缩和实时数据加密和解密。

Neo-Chrom 图形加速器通过为缩放、使用高质量插值、自由旋转、alpha 混合、纹理映射和透视变换等功能提供硬件加速，确保高效的 2.5D 图形处理。

对于摄像头应用，预计会有一个并行和 CSI 接口以及一个集成的硬件 ISP。ISP 在同一输入流上提供三个并行管道的处理。支持的算法包括坏像素、抽取、黑电平调整、曝光控制、去马赛克、列转换、对比度、裁剪、缩小、ROI 隔离、灰度系数校正、YUV 转换和像素加分器。ISP 输出可通过 DMA 直接馈送到 NPU。

可选地，这些设备嵌入了一个硬件 H264 编码块，支持基线配置文件、主配置文件和高配置文件 1 级到 5.2 级，支持 1080p 分辨率下高达每秒 30 帧的帧速率。

专用硬件加速器可确保快速简单的 JPEG 和运动 JPEG 压缩和解压缩。

这些器件提供广泛的增强型 I/O 和外设，工作温度范围为 -40 °C 至 +125 °C，电源电压为 1.71 至 3.6 V。一套全面的低功耗模式（睡眠、停止和待机）允许设计低功耗应用。

STM32N6x7xx 器件提供 6 种 VFBGA 封装，引脚数从 142 到 264 不等。

• 所有功能

  • 包括 ST 最先进的专利技术
  • 核心
    • ® Arm 32 位 Cortex-M55®、3360 CoreMark®，频率高达 800 MHz，1280 DMIPS，32 KB ICACHE，32 KB DCACHE
    • ® Arm MVE（M-Profile 载体扩展）
    • ® Arm Helium™ 技术
    • ® Arm TrustZone® MPU、NVIC
    • 单精度和半精度浮点单元
  • 神经处理单元
    • ST Neural-ART 加速器，频率高达 1 GHz，600 Gops，288 MAC/周期
    • 用于 DNN（深度神经网络）推理功能的专用硬件单元
    • 灵活的专用流处理引擎
    • 实时加密/解密
    • 动态重量减压
  • 记忆
    • 4.2 MB 连续 SRAM
    • 128 KB TCM（紧密耦合存储器）RAM，带 ECC，用于关键实时数据 + 64 KB 指令 TCM RAM，带 ECC，用于关键实时例程
    • 8 KB 备份 SRAM 在 VBAT 模式下处于活动状态
    • 灵活的外部存储控制器，带有密码引擎，支持高达 32 位的数据总线：SRAM、PSRAM、SDRAM/LPSDR、SDRAM、SDRAM、NOR/NAND 存储器
    • XSPI 支持串行 PSRAM、NAND、NOR、HyperRAM/™ HyperFlash™ 帧格式
    • 2 个端口：高达 200 MHz 的 XSPIM 8 位和 16 位配置
  • 图形
    • Neo-Chrom 2.5D GPU：缩放、旋转、Alpha 混合、纹理映射、透视变换
    • Chrom-ART 加速器 （DMA2D）
    • 带 MJPEG 的硬件 JPEG 编解码器
    • 高达 XGA 分辨率的 LCD-TFT 控制器
  • 视频
    • 并行和 2 通道 CSI-2 相机接口
    • ISP（图像信号处理器）在同一输入流上具有三个平行管道：坏像素、抽取、黑电平、曝光、去马赛克、列转换、对比度、裁剪、缩小大小、ROI、灰度系数、YUV 约定、像素加壳器
    • H264 视频编码加速：基准配置文件、主配置文件、高配置文件 1 级到 5.2 级、1080p30 和 720p60
  • 安全和加密
    • ® Arm TrustZone® 和安全的 I/O 存储器和外围设备
    • SESIP 3 级（物联网平台安全评估标准）、Arm® PSA（平台安全架构）认证
    • 灵活的生命周期方案，具有 RDP 和密码保护调试
    • 在 OTP（一次性可编程）保险丝中安全配置客户密钥
    • 在 ROM 中保护引导代码，解密和验证客户 uRoT（可更新的信任根）
    • 使用硬件唯一密钥 （HUK） 进行安全数据存储
    • 使用 TF-M（可信固件-M）提供安全固件升级支持
    • 两个 AES 协处理器，包括一个具有 DPA（差分功率分析）电阻
    • 公钥加速器 （PKA），抗 DPA
    • 外部存储器的动态加密/解密
    • HASH 硬件加速器
    • 真随机数发生器 （RNG），符合 NIST SP800-90B 标准
    • 96 位唯一 ID
    • 1.5 KB OTP 熔断器
    • 主动篡改
  • 通信外围设备
    • 2 个 USB 2.0 高速/全速设备/主机 OTG 控制器（一个带有 UCPD USB Type-C® 供电）
    • 带 TSN（时间敏感网络）的 10 Mbit、100 Mbit 和 1 Gbit 以太网
    • 4 个 I2C Fm+ 接口 （SMBus/PMBus®） + 2 个 I3C
    • 6 个 SPI，其中 4 个支持 I2S
    • 2 个 SAI，支持 4 个 DMIC
    • 5 个 USART、5 个 UART（ISO78916 接口、LIN、IrDA，最高 12.5 Mbit/s）+ 1 个 LPUART
    • 2 个 SDMMC：MMC 版本 4.0、CE-ATA 版本 1.0 和 SD 版本 1.0.1
    • 3 个 FDCAN，具有 TTCAN 功能
  • 低功耗
    • 睡眠、停止和待机模式
    • 用于 RTC 的 VBAT 电源，32 个 32 位备份寄存器 + 8 KB 备份 SRAM
  • 计时器和看门狗
    • 1 个高分辨率定时器
    • 4 个 32 位定时器，具有多达 4 个 IC/OC/PWM 或脉冲计数器和正交（增量）编码器输入（高达 240 MHz）
    • 2 个 16 位高级电机控制定时器（高达 240 MHz）
    • 13 个 16 位通用定时器和 5 个 16 位低功耗定时器（高达 240 MHz）
    • 2 个看门狗（独立和窗口）
    • 1 个 SysTick 计时器
    • 具有亚秒级精度和硬件日历的 RTC
  • 调试
    • 开发支持：串行线调试 （SWD）、JTAG
    • 嵌入式跟踪宏单元™ （ETM）
  • 通用 I/O
    • 多达 165 个引脚
  • 模拟外设
    • 1 个温度传感器
    • 2 个 ADC，最大分辨率为 12 位（高达 5 Msps），多达 20 个通道
    • 1 个带 SAD 的 ADF 过滤器和 1 个 MDF（6 个过滤器）
  • 重置和电源管理
    • POR、PDR、PBVD 和 BOR
    • 提供 VDDCORE 的嵌入式 SMPS 降压转换器
    • 1.71 至 3.6 V 应用电源和 I/O
    • USB 和 XSPI I/O 专用电源
    • 备用稳压器 （~0.9 V）
    • 模拟外设的电压基准 （VREF+）
  • 时钟管理
    • 内部振荡器：64 MHz HSI、4 MHz MSI、32 kHz LSI
    • 外部振荡器：16 至 48 MHz HSE、32.768 kHz LSE
    • 4x PLL （一个用于系统时钟，一个用于 ST Neural-ART 加速器，两个用于内核时钟），带小数模式
  • ECOPACK2 兼容封装
    

审核编辑 黄宇