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    STM32圖形加速器上新:NeoChrome GPU讓UI體驗再度飛躍

    作者:時間:2022-05-19來源:意法半導體收藏

    海德格爾在上世紀30年代曾說過:我們正在進入一個 “ 世界圖像時代?!?/p>本文引用地址:http://www.rethinkthailand.com/article/202205/434237.htm

    從工作電腦到個人手機,從商場櫥窗到樓宇電視,生活正在被屏幕所包圍。在視覺文化時代,“看”與“被看”成了我們的存在狀態。而這一趨勢,也迅速主宰了嵌入式系統的世界。MCU是嵌入式產品的核心,它的圖形處理性能日益成為關注焦點。
    意法半導體不斷提升微控制器產品的圖形性能,推出NeoChrom GPU,一款內置于特定U5產品中的新型圖形處理單元。它優化了翻轉、旋轉、縮放等動畫性能,通過新硬件IP在整體上加快了紋理映射和alpha混合的速度。計算任務被分流到NeoChrom GPU上,大大提高了每秒幀數。因此,類似U5這樣的微控制器可以運行之前無法實現的復雜界面。許多客戶也在此基礎上成功完成了產品開發。此外,TouchGFX從TouchGFX 4.19.1開始,即為NeoChrom GPU提供支持。

    從Chrom-ART到NeoChrom GPU的進化

    什么是Chrom-ART和NeoChrom GPU?

    Chrom-ART是多款 MCU中內嵌的2D加速器(DMA2D),可優化內存訪問,以便更快速地操作圖像。許多來自意法半導體合作伙伴的工具和產品都使用了Chrom-ART加速器,例如Crank的Storyboard、Twilio的Microvisor,或者來自TouchGFX實現者PsiControl的interface。

    NeoChrom GPU正是Chrom-ART的升級版本,在借鑒相同理念的同時,實現了更大優化。新技術基于雙線性和點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GPU卡才能實現的應用,現在可以在微控制器上運行。

    圖片

    ▲ Chrom-ART和NeoChrom之間的參數對比

    NeoChrom GPU如何集成到TouchGFX生態系統?

    Chrom-ART代表意法半導體對圖形優化的第一次嘗試。此后,我們收購了TouchGFX,并通過TouchGFX Designer、Simulator和Generator構建了一個完整的生態系統。因此,意法半導體從一開始就將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關閉時對幀速率的影響,從而讓決策者認識到它的重要性。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內的即時集成充分印證了意法半導體的生態系統凝聚力。

    NeoChrom GPU 如何幫助 STM32 解決圖形挑戰?

    圖形性能面臨兩個主要挑戰:每時鐘周期指令數限制和內存問題。第一種通常與架構創新有關。微控制器因尺寸和低功耗因素,存在ALU和FPU限制,但改進后的制造工藝可容納更多晶體管,以處理更多任務。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。第二個挑戰更為棘手,也更加關鍵,因為內存始終是一種稀缺資源。雖然STM32U599將采用2.5 MB內部RAM(能夠存儲兩個幀緩沖區),但許多嵌入式系統需要外部RAM,這會帶來顯著的性能損失。

    圖片

    ▲STM32U5

    為了應對第二個挑戰,NeoChrom GPU針對STM32 MCU進行了硬件優化。例如,STM32U5依靠一個8位8線串行外設接口(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部RAM中的兩個832 KB幀緩沖區。因此,由于能夠快速訪問實時渲染圖像所需的所有數據,細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優化和TouchGFX生態系統使許多早期alpha測試者都采用NeoChrom GPU,而沒有選擇其他解決方案。

    這一新技術已經應用于TouchGFX 4.19,一些alpha客戶已使用即將面市的STM32U599開發套件,開發即時可用的UI。意法半導體還將在其他即將面市的微控制器中應用NeoChrom GPU。



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