STM32圖形加速器上新：NeoChrome GPU讓UI體驗(yàn)再度飛躍
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海德格爾在上世紀(jì)30年代曾說過：我們正在進(jìn)入一個 “ 世界圖像時代。”
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/202205/434237.htm從Chrom-ART到NeoChrom GPU的進(jìn)化
什么是Chrom-ART和NeoChrom GPU？
Chrom-ART是多款STM32 MCU中內(nèi)嵌的2D加速器（DMA2D），可優(yōu)化內(nèi)存訪問，以便更快速地操作圖像。許多來自意法半導(dǎo)體合作伙伴的工具和產(chǎn)品都使用了Chrom-ART加速器，例如Crank的Storyboard、Twilio的Microvisor，或者來自TouchGFX實(shí)現(xiàn)者PsiControl的interface。
NeoChrom GPU正是Chrom-ART的升級版本，在借鑒相同理念的同時，實(shí)現(xiàn)了更大優(yōu)化。新技術(shù)基于雙線性和點(diǎn)取樣特性的紋理映射功能，提供了新的繪圖加速并支持動畫。因此，過去需要桌面PC機(jī)GPU卡才能實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用，現(xiàn)在可以在微控制器上運(yùn)行。
▲ Chrom-ART和NeoChrom之間的參數(shù)對比
NeoChrom GPU如何集成到TouchGFX生態(tài)系統(tǒng)？
Chrom-ART代表意法半導(dǎo)體對圖形優(yōu)化的第一次嘗試。此后，我們收購了TouchGFX，并通過TouchGFX Designer、Simulator和Generator構(gòu)建了一個完整的生態(tài)系統(tǒng)。因此，意法半導(dǎo)體從一開始就將NeoChrom GPU集成到這些工具中。TouchGFX Designer包含的示例代碼展示了在圓形顯示器上以60幀/秒顯示平滑動畫。更重要的是，它展示了NeoChrom GPU關(guān)閉時對幀速率的影響，從而讓決策者認(rèn)識到它的重要性。同樣，紋理映射控件將自動使用新的GPU（如果MCU支持）。因此，新IP在TouchGFX內(nèi)的即時集成充分印證了意法半導(dǎo)體的生態(tài)系統(tǒng)凝聚力。
NeoChrom GPU 如何幫助 STM32 解決圖形挑戰(zhàn)？
圖形性能面臨兩個主要挑戰(zhàn)：每時鐘周期指令數(shù)限制和內(nèi)存問題。第一種通常與架構(gòu)創(chuàng)新有關(guān)。微控制器因尺寸和低功耗因素，存在ALU和FPU限制，但改進(jìn)后的制造工藝可容納更多晶體管，以處理更多任務(wù)。NeoChrom GPU也遵循這樣的趨勢，硬件IP能夠加速更多類型的圖形計算。第二個挑戰(zhàn)更為棘手，也更加關(guān)鍵，因?yàn)閮?nèi)存始終是一種稀缺資源。雖然STM32U599將采用2.5 MB內(nèi)部RAM（能夠存儲兩個幀緩沖區(qū)），但許多嵌入式系統(tǒng)需要外部RAM，這會帶來顯著的性能損失。
▲STM32U5
為了應(yīng)對第二個挑戰(zhàn)，NeoChrom GPU針對STM32 MCU進(jìn)行了硬件優(yōu)化。例如，STM32U5依靠一個8位8線串行外設(shè)接口（OSPI）或一個200 MHz頻率的16位高速接口（HSPI）與外部存儲模塊對接，以加快到L2緩存的讀取速度。同樣，L1緩存可以直接訪問內(nèi)部RAM中的兩個832 KB幀緩沖區(qū)。因此，由于能夠快速訪問實(shí)時渲染圖像所需的所有數(shù)據(jù)，細(xì)分曲面速度顯著加快。簡而言之，減少訪問紋理和其他素材所需的時間幫助工程師優(yōu)化了性能，最終使渲染速度提高到以前的六倍。
NeoChrom GPU的未來
目前，行業(yè)對NeoChrom GPU的反饋非常積極。雖然許多MCU制造商也通過類似的IP來加速圖形計算，但特定的STM32優(yōu)化和TouchGFX生態(tài)系統(tǒng)使許多早期alpha測試者都采用NeoChrom GPU，而沒有選擇其他解決方案。
這一新技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于TouchGFX 4.19，一些alpha客戶已使用即將面市的STM32U599開發(fā)套件，開發(fā)即時可用的UI。意法半導(dǎo)體還將在其他即將面市的微控制器中應(yīng)用NeoChrom GPU。
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