STM32H7P5 de ST suma una NPU de 85 GOPS a un Cortex-M7 de 520 MHz

STMicroelectronics presentó el STM32H7P4 y el STM32H7P5, dos microcontroladores Arm Cortex-M7 de 520 MHz que forman la familia STM32H7P. Están pensados para potencia digital, control de motores, sensado industrial e IA en el borde. Los dos traen un procesador de señales por hardware (HSP, Hardware Signal Processor) que acelera operaciones matemáticas y de procesamiento de señales. El STM32H7P5 suma además una NPU Neural-ART de 85 GOPS para inferencia de IA en el borde y TinyML.

Los microcontroladores tienen hasta 2 MB de flash en doble banco, 736 KB de SRAM, dos temporizadores de alta resolución con hasta 24 salidas PWM, tres temporizadores avanzados para control de motores y cuatro ADC de 12 bits. También traen los aceleradores matemáticos CORDIC y FMAC, tres interfaces CAN FD, USB OTG Full-Speed y soporte de memoria externa por Octo-SPI y FMC.

Especificaciones del STM32H7P4 y STM32H7P5

• Núcleo: CPU Arm Cortex-M7 de 32 bits a 520 MHz, con FPU de doble precisión, instrucciones DSP y MPU. Caché de 32 KB para instrucciones y 32 KB para datos. Rinde 2.773 CoreMark (5,33 CoreMark/MHz).
• Coprocesadores matemáticos: el HSP, con coma flotante de 32 bits para operaciones de matrices y vectores, FFT/IFFT, filtrado y convolución. Además, el acelerador CORDIC para cálculos trigonométricos y el acelerador de filtros FMAC.
• Acelerador de IA (solo STM32H7P5): NPU ST Neural-ART de hasta 520 MHz, con 85 GOPS (0,085 TOPS).
• Memoria: 1 MB o 2 MB de flash en doble banco con ECC y 736 KB de SRAM, repartidos en 192 KB de ITCM, 128 KB de DTCM, 320 KB de AXI y 96 KB de AHB. Suma 4 KB de SRAM de respaldo y 1 KB de memoria OTP. La interfaz Octo-SPI admite PSRAM, flash NOR, HyperRAM y HyperFlash hasta 100 MHz, y el controlador FMC admite SRAM, PSRAM, NOR, NAND y SDRAM con bus de datos de hasta 16 bits.
• Periféricos: hasta 134 GPIO con interrupciones, de los cuales hasta 132 toleran 5 V. Tres I2C con soporte SMBus/PMBus, un I3C, cinco USART, cinco UART y un LPUART. Seis SPI (tres con I2S full-duplex), tres controladores CAN FD, un USB OTG Full-Speed, dos controladores USB Type-C Power Delivery (UCPD), una interfaz SD/SDIO/MMC de hasta 100 MHz y dos controladores DMA (HPDMA y GPDMA).
• Analógico: cuatro ADC de 12 bits de hasta 5 MSPS con hasta 44 canales, un DAC de 12 bits de dos canales con salidas con búfer, tres DAC de 12 bits de dos canales para uso interno, ocho comparadores analógicos, referencia de voltaje interna de 1,8 V a 2,9 V, sensores de temperatura analógico y digital y un filtro digital para micrófonos PDM.
• Temporizadores: dos HRTIM con hasta 24 salidas PWM y resolución de 1,9 ns, tres de 16 bits para control de motores, cuatro de 32 bits de uso general, nueve de 16 bits de uso general, dos básicos de 16 bits, cinco de bajo consumo de 16 bits, SysTick, RTC y watchdogs independiente y de ventana.
• Seguridad: protección de lectura (ROP) y protección de código propietario (PC-ROP), detección activa de manipulación, actualización segura de firmware, acelerador HASH para MD5, SHA-1, SHA-2 y HMAC, generador de números aleatorios verdaderos de 32 bits que cumple NIST SP 800-90B e ID único de 96 bits.
• Relojes: osciladores internos de 64 MHz (HSI), 48 MHz (HSI48), 4 MHz (CSI) y 32 kHz (LSI). Externos de 4 a 50 MHz (HSE) y 32,768 kHz (LSE). Tres PLL con modo fraccional.
• Depuración: SWD, JTAG y búfer de traza integrado de 4 KB.
• Alimentación: de 1,71 V a 3,6 V, con regulador LDO integrado o convertidor reductor SMPS según la variante. Modos Sleep, Stop, Standby y VBAT, con POR, PDR, PVD y BOR, y alimentación de respaldo por batería con carga.
• Encapsulados (ECOPACK2): LQFP100 de 14 × 14 mm, LQFP128 de 14 × 14 mm, LQFP144 de 20 × 20 mm, LQFP176 de 24 × 24 mm, TFBGA100 de 8 × 8 mm y UFBGA176+25 de 10 × 10 mm. Algunas variantes vienen en LQFP con pad expuesto.
• Temperatura de operación: de -40 °C a +125 °C.

¿Qué cambia entre el STM32H7P4 y el STM32H7P5?

La diferencia principal es la NPU Neural-ART del STM32H7P5. Según ST, corre su modelo de IA para interruptores de falla por arco (AFCI) hasta 40 veces más rápido que una implementación por software en el Cortex-M7.

Los dos comparten el HSP, que le quita al Cortex-M7 las FFT, las operaciones de matrices y vectores y el filtrado. Así baja la carga de la CPU en control de motores, conversión de potencia y sensado industrial. ST afirma que el HSP ejecuta una FFT hasta cinco veces más rápido que el mismo cálculo por software en el Cortex-M7.

Software y placas de desarrollo

ST entrega el paquete STM32CubeH7P, con HAL2, drivers de bajo nivel, middleware y proyectos de ejemplo. STM32CubeMX2 sirve para configurar periféricos y generar código, STM32CubeIDE para desarrollar y depurar, y STM32CubeProgrammer para grabar el firmware. Para aplicaciones específicas están X-CUBE-MCSDK, de control de motores, y X-CUBE-DPOWER, de potencia digital.

La empresa anunció dos placas con el STM32H7P5. La NUCLEO-H7P5II es una Nucleo-144 con depurador ST-LINK integrado y conectores de expansión. El kit Discovery STM32H7P5I-DK trae pantalla OLED, flash Octo-SPI, un micrófono MEMS, ranura microSD y un conector de expansión para control de motores.

¿Es la primera vez que ST usa HSP y Neural-ART?

No. Otros Cortex-M recientes de ST ya los usaban por separado. El STM32H7R/S, un Cortex-M7 de 600 MHz, trae 620 KB de SRAM, 64 KB de flash de arranque y una GPU NeoChrom opcional. El STM32N6, un Cortex-M55, lleva una NPU Neural-ART de 600 GOPS. El STM32U3B5/C5, un Cortex-M33, incorpora el acelerador HSP.

Según CNX Software, es la primera vez que los bloques HSP y Neural-ART se integran en un Cortex-M7.

¿Cuándo llegan y cuánto cuestan?

ST informó que los STM32H7P4 y STM32H7P5 ya están en muestras para clientes OEM y que la producción en volumen está planificada para enero de 2027. El comunicado de prensa fija el precio de partida en 4,43 dólares por unidad para la versión de 1 MB de flash en encapsulado LQFP100, en lotes de 10.000. Hay más detalles en la página del producto y en una entrada del blog de ST.