来源：航顺芯片

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在采用这些新的STM32H7 MCU后，设备厂商可以更快、更经济地开发智能家电、智能楼宇控制器、工业自动化和个人医疗设备，满足终端市场用户日益增长的需求。具体用例包括增加更丰富多彩的图形用户界面，同时执行多个不同的功能。这些设计往往需要用微处理器(MPU)才能实现。

意法半导体通用MCU部门总经理Patrick Aidoune表示：“很荣幸我们的STM32是世界上很受欢迎的Arm Cortex-M微控制器，而最新的STM32H7系列能够让设计师依托这个强大的生态系统处理更多的用例，它的MPU级特性具有卓越的核心性能，兼备MCU的外设集成度和便利性，而且价格实惠。”

STM32H7R/S MCU的潜在客户Riverdi公司的首席执行官Kamil Kozlowski表示： “这两款MCU集成专用图形处理器和快速存储接口，与我们突破嵌入式显示器极限的使命完美契合。Riverdi选用这款芯片设计下一代显示模组。新MCU有望提高未来屏显的视觉性能和响应速度，为用户带来更具吸引力的用户体验，这代表我们在向客户提供尖端屏显解决方案的研发过程中迈出重要一步。”

STM32H7R和STM32H7S两款新微控制器具有强大的安全功能，能够满足物联网(IoT)应用对网络安全的要求。两款产品的共同安全功能包括防止物理攻击、存储器保护、在运行时保护应用程序的代码隔离保护功能，以及平台验证。此外，STM32H7S产品还增加了更多的强化的安全功能，集成了不可变的信任根、调试验证，以及硬件加密加速器，其中，硬件加密加速器支持最新的加密算法，防止非法访问代码和数据。利用这些安全保护功能，这两款产品聚焦于SESIP3和PSA 3级以下安全认证，满足业内最高的网络安全保护标准。

STM32H7 MCU搭载了在意法半导体迄今发布的产品中性能最高的Arm®Cortex®-M内核(最高运行频率600MHz的Cortex-M7)，集成了容量最小的片上存储器和高速外部接口，让工程师能够使用简单的低成本微控制器开发工具，开发性能和灵活性更高的系统。现有产品再细分为两个产品线：STM32H7R3/S3通用MCU和图形处理能力增强的STM32H7R7/S7。开发人员可以在两个产品之间全面共享软件，有效利用项目资源，加快新产品上市。

ABI Research机构高级研究总监Michela Menting表示： “物联网硬件安全是开发者在开发可信设备时追求的永恒目标。难点在于为MCU嵌入式硬件带来高安全性，实现MPU级别的处理性能，同时保证出色的成本效益，这三个标准在市场上通常无法同时满足。新的STM32H7 MCU似乎正是具备这一特质，把安全功能放在首位和中心位置，能够满足消费电子和工业领域多应用对隐私安全的迫切要求。”

意法半导体的新STM32H7 MCU计划2024年4月开始量产。申请样片和询价联系意法半导体当地销售办事处。

意法半导体还提供STM32H7S8-DK演示开发平台，以及价格实惠且可扩展的NUCLEO-H7S3L8 MCU开发板，加快使用新产品开发应用的速度。

详情访问www.st.com/stm32h7rs-product-overview。

技术说明：

关于STM32H7系列微控制器，ST的产品策略是在芯片上嵌入Bootflash闪存和SRAM存储器，而应用代码和数据存放在片外存储器芯片上。Bootflash闪存确保系统启动更容易、更安全，与STM32 MCU保持一致，便于开发者沿用熟悉的开发工具和STM32软件包。STM32Cube软件和工具可帮助开发人员设置启动系统，把代码存放在外部存储器内。

开发人员可以自由地选择类型和容量适合应用设计的外部存储器，同时确保物料成本(BoM)具有经济效益；可以从外部存储器执行应用程序代码，也可以将其加载到大容量的SRAM内部存储器。在连接外部存储器芯片的I/O引脚内，存储器加密引擎(MCE)在数据传输期间动态加解密编码数据。该存储器接口在DTR模式下工作频率高达200MHz，确保应用程序运行顺畅，无卡顿。

除了高性能内核外，这款微控制器还集成了其NeoChrom GPU图形处理器，能够实现MPU级别的图形用户界面(GUI)，具有丰富的色彩，支持动画播放和3D图效。这两款MCU还集成了显示控制器，能够处理绚丽的高清彩色用户界面，在过去，小小的微控制器很难胜任这个工作。运行图形用户界面仅占用大约10%的主CPU性能，因此，目标应用能够提供媲美智能手机的用户体验，同时还能运行边缘人工智能、通信和实时控制等要求苛刻的应用程序。STM32H7R和STM32H7S两款微控制器都支持ST的TouchGFX GUI开发框架，意法半导体不断更新该框架的功能，使开发人员能够用流畅的图形和动画创造富有想象力的视觉效果。

作为MCU，新产品允许用户设计开发层数比典型MPU少很多的简单的PCB印刷电路板，从而节省成本。新产品给设计人员带来的另一个好处是，有多种封装可选，从68引脚的低成本封装，到最多225引脚的封装，既可以满足成本预算需求，又可以解决外部连接设备数量多的问题，例如，大量传感器输入或通信通道。

此外，与MPU典型做法不同的是，新微控制器还集成了电源管理功能，而MPU则需要一个外部电源管理芯片(PMIC)。

* STM32 是意法半导体国际有限公司(STMicroElectronics International NV) 或其关联公司在欧盟和/或其他地方的注册和/或未注册商标。 特别是，STM32已在美国专利商标局注册。

关于意法半导体

意法半导体拥有5万名半导体技术的创造者和创新者，掌握半导体供应链和先进的制造设备。作为一家半导体垂直整合制造商(IDM)，意法半导体与二十多万家客户、成千上万名合作伙伴一起研发产品和解决方案，共同构建生态系统，帮助他们更好地应对各种挑战和新机遇，满足世界对可持续发展的更高需求。意法半导体的技术让人们的出行更智能，让电源和能源管理更高效，让云连接的自主化设备应用更广泛。意法半导体承诺将于2027年实现碳中和(在范围1和2内完全实现碳中和，在范围3内部分实现碳中和)。详情请浏览意法半导体公司网站：www.st.com。

例程资料链接如下（群文件也可下载）：

BD网盘链接：

https://pan.baidu.com/s/1N7MQY7ETFAbKXCm9ZKGYHA?pwd=pqyq 

提取码：pqyq

一、实验简介

本智能家居系统是一款功能丰富、易于使用的智能家居解决方案，可以通过检测温湿度、光照强度和空气质量等参数，为我们提供更加舒适、健康、安全的居住环境，让用户享受更加智能的生活体验。

该系统采用CW32F030单片机作为核心控制器，通过各种传感器实时监测室内环境参数，并根据预设的阈值进行相应控制。例如，当室内光照不足时，系统会自动打开灯光，确保室内光线充足。室内温湿度数据和空气质量通过屏幕显示，并实时上传到云平台，以实现远程监控。

二、实验器材

本实验使用到了CW32-48F大学计划开发板、ESP8266WIFI模块、DHT11温湿度模块、MQ-135空气检测传感器、光敏电阻模块、热释电传感器模块、LED交通灯模块及Keil5开发环境。

CW32-48F大学计划板 

ESP8266WIFI模块

DHT11温湿度模块

MQ-135空气传感器模块

光敏电阻模块

热释电人体感应模块

实物图

开发板上预留了ESP8266WIFI模块接口，通过串口与ESP8266通信。

开发板上预留了DHT11模块接口

【MQ-135空气传感器模块与单片机接线】：

VCC -- 5V

GND -- GND

DO  -- ×AO  -- PA0

【光敏电阻模块与单片机接线】：

VCC -- 3.3V

GND -- GND

DO  -- ×AO  -- PA4

【热释电人体感应模块与单片机接线】：

VCC -- 3.3V

GND -- GND

OUT -- PB10

【LED交通灯模块与单片机接线】：

R -- PA6

Y -- PA5

G -- PB11

GND -- GND

三、核心代码

main.c:/*传感器数据*/uint16_t ppm=0;            //空气中甲苯浓度uint8_t humidity=0;        //湿度uint8_t temperture=0;      //温度uint8_t Light_intensity=0; //光照强度（0~100）uint16_t adc_result[2]={0}; //保存ADC序列转换结果
/*标识控制位*/_Bool Flag_5s=0;       //5s计时uint16_t time5scnt=0;  //5s计数uint16_t time2scnt=0;  //2s计数_Bool averyflag=0;    //ADC序列采集完成标志位_Bool send_flag=0;    //数据上云控制位
/*自定义函数*/void PIR_Proc(void);    //检测人是否存在void DHT11_Proc(void);  //采集温湿度void MQ135_Proc(void);  //检测空气质量void Photo_Proce(void); //检测亮度void System_Init(void); //系统初始化void Send2OneNet(void); //数据上云void Interface(void);   //数据显示界面void LED_Proc(uint8_t led,uint8_t state); //LED灯
/*主程序*/int main(void){  System_Init();  //系统初始化  Interface();    //界面显示  while(1)  {      PIR_Proc();     //人    DHT11_Proc();  //温湿度    MQ135_Proc();  //空气质量    Photo_Proce(); //光强    Send2OneNet(); //数据上云    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE); //启动ADC转换     Delay_ms(500);  }}
/*子程序*/void System_Init(void)  //系统初始化函数{      Lcd_Init();     TFT_Welcome(); //开机界面   LED_Init();      PIR_Init();     //热释电传感器初始化  DHT11_Init();  //温湿度传感器初始化  Buzzer_Init(); //蜂鸣器初始化  while(DHT11_Check()); //检测DHT11是否已连接   BTIM_Init();  //  Usart1_Init(115200);  //调试串口  Usart2_Init(115200);  //ESP8266串口  ESP8266_Init();       //ESP8266初始化  ADC_Configuration();  //ADC序列多次转换模式配置}
void Interface(void)    //界面显示函数{  Lcd_Clear(BLUE);  Gui_DrawFont_GBK16(0,8,WHITE,BLUE,"  智能家居系统 ");  Gui_DrawLine(0,32,128,32,GRAY1);                       //分割线  Gui_DrawFont_GBK16(0,48,WHITE,BLUE," 当前温度：");  Gui_DrawFont_GBK16(0,80,WHITE,BLUE," 当前湿度：");  Gui_DrawFont_GBK16(0,112,WHITE,BLUE," 空气质量：");}
void PIR_Proc(void)   //人体检测函数{  if(ReadPIR())    //有人在  {    Flag_5s=1;   //在中断中开始5s计时    LED_Proc(LED_Yellow,1); //打开黄灯  }  else             //没有人  {    Flag_5s=0;   //清除计时标识    time5scnt=0; //清零计数值    Buzzer(0);   //关闭蜂鸣器    LED_Proc(LED_Red,0); //关闭红灯    LED_Proc(LED_Yellow,0); //关闭红灯  }   if(time5scnt>=500) //计数值超过500，5秒计时到  {    time5scnt=0;  //清零计数值    Buzzer(1);    //打开蜂鸣器    LED_Proc(LED_Red,1); //打开红灯  }  }
void DHT11_Proc(void)  //温湿度采集函数{  char display[8]=" ";   DHT11_Read_Data(&temperture,&humidity);  //采集温湿度  sprintf(display,"%d ℃",temperture);  TFTShowString(3,11,display);  sprintf(display,"%d %%",humidity);  TFTShowString(5,11,display);}
void MQ135_Proc(void)   //空气质量检测函数{  double v_dat=0;   if(averyflag)    //ADC转换完成  {    adc_result[0]/=10;  //采集10次求平均值    v_dat=(double)adc_result[0]*3.3/4960.0;  //AD值传换成电压    ppm = pow((3.4880*10*v_dat)/(5-v_dat),(1.0/0.3203)); //计算甲苯浓度（参数因环境而异）    if(v_dat<0.3)      Gui_DrawFont_GBK16(90,112,WHITE,BLUE,"优");  //依据电压值人为划分空气质量等级    else if(v_dat<0.5) Gui_DrawFont_GBK16(90,112,WHITE,BLUE,"良");    else         Gui_DrawFont_GBK16(90,112,WHITE,BLUE,"差");  }}
void Photo_Proce(void)   //光照强度采集函数{  double v_dat=0;     if(averyflag)  //ADC转换完毕  {    adc_result[1]/=10;  //求平均值    Light_intensity=(1.0-(float)adc_result[1]/4096.0)*100.0;  //转换成光照强度（仅供参考）    v_dat=(double)adc_result[1]*3.3/4960.0; //转换成电压值     if(v_dat>1.5) LED_Proc(LED_Green,1);  //自定义阈值，光照强度过低打开绿灯    else      LED_Proc(LED_Green,0);      }}
void LED_Proc(uint8_t led,uint8_t state)  //LED控制函数{  if(led==LED_Red)    GPIO_WritePin(CW_GPIOA,GPIO_PIN_6,(GPIO_PinState)(state));  else if(led==LED_Yellow)    GPIO_WritePin(CW_GPIOA,GPIO_PIN_5,(GPIO_PinState)(state));  else if(led==LED_Green)    GPIO_WritePin(CW_GPIOB,GPIO_PIN_11,(GPIO_PinState)(state));}
void Send2OneNet(void)  //数据上传函数{  if(send_flag)  {        OneNet_SendData();  //数据上传到OneNET    ESP8266_Clear();    //清除缓存    send_flag=0;    }}
void BTIM1_IRQHandler(void)   //基本定时器1中断{  if(BTIM_GetITStatus(CW_BTIM1,BTIM_IT_OV))    {    if(++time2scnt>200) {send_flag=1;time2scnt=0;} //2s计时    if(Flag_5s) time5scnt++;                       //5s计时    BTIM_ClearITPendingBit(CW_BTIM1,BTIM_IT_OV); //清除标志位  }

四、效果演示

来源：武汉芯源半导体

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来源：中科芯MCU

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经历了2021的全球缺芯潮，我们迎来了2022 年，今年，世卫组织认为新冠疫情会得到控制，随着疫情影响减弱，以及AIOT、智慧家居市场、老年健康市场走热，半导体产业会有哪些新的变化？电子创新网采访数十位半导体高管，并以"行业领袖看2022”系列问答形式向业界传达知名半导体眼中的2022 ，这是该系列第五篇报道---来自Silicon Labs首席技术官Daniel Cooley的答复。

Silicon Labs首席技术官Daniel Cooley

1问、回顾2021 ，贵司有哪些亮点表现？

Daniel Cooley回答：Silicon Labs在2021年将基础设施与汽车业务出售给了Skyworks，从而转型为纯粹专注于物联网的公司，并期许成为提供安全、智能无线连接解决方案的领导企业，以通过不断创新、集成并结合物联网（IoT）产业生态链来保持高速的增长。

在2021年，我们带有Secure Vault安全技术的EFR32第二代无线平台率先获得PSA 3级认证，并荣获全球及国内多个行业大奖。公司主办的第二届Works With物联网开发者大会在全球共吸引了近8,000名行业人士共襄盛举，针对客户和开发者提供了趋势和技术交流的渠道，也成为了领先中国物联网企业向世界展示公司创新的舞台。更联手CSA联盟和亚马逊、苹果及谷歌等大厂致力推展Matter物联网统一标准，并开放超过20％源代码，成为芯片行业中为该标准提供最多代码的贡献者。

同时，Silicon Labs正在从销售单独的产品转向提供完整的产品加服务，从而在产品使用过程中创造持续的价值。Silicon Labs在继续提供最优、最全面的无线连接和安全解决方案的同时，推出了独家的一体化软件开发工具包（Unify SDK）和定制化元件制造服务，与更多的合作伙伴携手推动物联网创新发展。

2问、对于2022 ，您认为有哪些行业热点会激发对半导体的需求？

Daniel Cooley回答：5G、人工智能（AI）、汽车、物联网（IoT）、以及正在兴起的元宇宙等等，都离不开半导体产业的发展，也会给半导体产业带来新的发展动力。目前，物联网已进入繁荣发展时期，其拥有成熟的技术和蓬勃兴旺的生态系统。即使在这个充满挑战的时代，物联网等市场仍然为半导体产业带来了巨大的机遇。到2023年，全球的微控制器（MCU）出货量预计将达到300亿颗，并且没有放缓的迹象。

如今，物联网除了已经进入智能家居领域，以及逐渐增加的智慧城市领域，全新的、创新的商业和工业物联网应用正在推动物联网市场向前发展。从零售到医疗保健，从能源到制造，各行各业都在利用物联网的价值来提高生产率、可持续性和运营安全性。也就是说，数字化转型和智能化落地，将推动半导体产业继续保持高速发展。

3问、对这些新的点，贵司有什么产品布局和应对策略？

Daniel Cooley回答：Silicon Labs在十多年前就开始着眼于物联网。我们对技术进行了投资，并携手志同道合的客户一起开展创新，同时我们围绕着拥有巨大潜力的智能联网设备建立起了一个生态系统。在广大用户、Silicon Labs和同行的努力下，物联网终于到了大发展的阶段。在推动物联网技术走向普及应用的同时，Silicon Labs立足长远做了以下几项布局：

在物联网领域，无论从传感器、边缘到云的哪个环节，先进的信息安全技术对所有人都是一种基础技术。早在2020年初，Silicon Labs就宣布推出了Secure Vault安全功能新套件，以帮助可连接设备制造商应对物联网（IoT）中不断升级的安全威胁和监管压力。随后，带有Secure Vault安全技术的Wireless Gecko Series 2平台通过了业内等级最高的PSA 3级安全认证，大大降低了物联网安全漏洞和知识产权受损的风险。

在2022年及以后，安全的物联网解决方案会变得越来越重要，Silicon Labs通过设计来集成网络安全功能。在2021年9月，我们推出了自己的定制化元件制造服务（CPMS），允许设备制造商在工厂中定制其所使用的Silicon Labs硬件产品（无线SoC、模块、MCU）。这从本质上为芯片（以及使用它的任何设备）提供了信任根，可以支持客户在芯片出厂前安全地配置芯片。

这样，客户就不仅可以在芯片的整个生命周期中对其进行追踪，而且可以在物联网产品的整个生命周期为其提供可靠的身份认证和验证。该服务凭借新增的、业界首创的定制式物联网设备身份注入凭证，加强了我们的Secure Vault物联网安全技术。它可以防止攻击者使用联网产品作为网络切入点。服务中还包括专用的长期软件开发工具包支持，可以覆盖长达10年的物联网产品生命周期。

4问、2022 年，您认为客户对半导体产品会有哪些新的需求？

Daniel Cooley回答：从零售到医疗保健，从能源到制造，数字化转型正在推动各行各业都需要不断创新的半导体产品来提高生产率和可持续性。除了我们前面提到的在2022年及以后，安全的物联网解决方案会变得越来越重要之外，我们认为新的、具有更高互操作性、可靠性和安全性的物联网通信协议，以及对泛在人工智能/机器学习的支持，将会是市场对半导体产品提出的新需求。

由CSA联盟发布，亚马逊、苹果、谷歌和Silicon Labs等公司参与发起的

互联互通，它提供跨物联网网络、生态系统和设备的互操作性、可靠性和安全性的特性，它是一种建立在现有IP连接协议之上的连接标准，可实现跨物联网系统（包括嵌入式设备、移动应用程序和云服务）的无缝通信。Silicon Labs为Matter物联网统一标准开放了超过20％源代码，成为芯片行业中为该标准提供最多代码的贡献者。

此外，机器学习方面的进展正在打开通往崭新未来的大门且将影响深远。用户可以从边缘的机器学习中获得诸多好处。机器学习算法可以训练模型，评估模型本身的性能，并进行预测，这是非常令人兴奋的。在我们的世界中，机器学习应用可以在生活舒适化应用场景所使用的微型设备上运行，这些应用场景包括预测性维护、楼宇自动化、音频分析的配置，以及自主操作的视觉和运动检测等。

5问、贵司在2022年的产能情况如何？

Daniel Cooley回答：不出意料，全球半导体短缺的新闻已经蔓延充斥在各种媒体上，从汽车交付的延迟到消费产品更高的价格等等，其影响更已逐渐渗透到我们的日常生活当中。一方面，芯片短缺显示半导体在全球经济中发挥的关键作用，迫使物联网参与者适应并提供新的方法来满足客户的期望。在Silicon Labs，我们将继续与客户携手合作，确保我们能优先倾听并了解他们的需求，然后继续投入产品开发。倾听客户需求是不可或缺的，因为我们首先必须了解让我们发展到此一阶段的要素，以避免重蹈历史覆辙。

6问、预计2022年全球半导体市场将继续增长，营收将突破6000亿美元以上，在这样的背景下，您认为中国本土公司和国外公司该会如何竞合？

Daniel Cooley回答：我们看到许多芯片厂商进入了物联网市场，而现在该市场将进入整并阶段。

物联网和半导体领域的增长势头将带来两方面的影响：一方面，我们将看到一些企业的价值大幅增长；而另一方面，则会导致其他公司退出市场竞逐。当企业收入增加时，预算也得以提升，这会使得新入局者难以获得立足之地——除非他们能够承担自己入局的成本。许多公司将寻求通过并购来提高利润率，并从由此产生的规模经济中获益。

你无法通过细分市场赢得胜利。物联网设备不会在单一协议上运行，占主导地位的厂商将会在其产品组合中涵盖所有无线技术选项。在Silicon Labs，我们用了十年的时间来做到支持每一种无线技术，成为了全球最早推出多协议物联网芯片平台的企业。借助近期发布的一体化软件开发工具包（Unify SDK），我们也有望在行业中起到重要的桥梁作用，支持全球包括中国厂商在内的物联网云服务和平台开发人员在他们的设备中设计各种功能，从而协助他们在现有和未来的无线协议之间实现互操作。

新的一年即将到来并有望成为芯片供应商的转捩点。技术已经成熟，时机也已成熟。很快，物联网、边缘和网络技术的优势将对所有行业产生影响——当然，提供安全性仍是实现一切的首要任务。（完）

注：Matter是一个智能家居开源标准项目，由亚马逊、苹果、谷歌、ZigBee联盟联合发起，旨在开发、推广一项免除专利费的新连接协议，以简化智能家居设备商开发成本，提高产品之间兼容性。2021年5月11日，CHIP更名为Matter，ZigBee联盟也更名为连接标准联盟。

来源：电子创新网张国斌
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