意法半导体持续地改善其微控制器产品的图形性能，我们于今日宣布推出NeoChrom GPU,一款内置于特定STM32U5产品中的新型图形处理单元。该技术优化了翻转、旋转、缩放等动画性能，通过新硬件IP在整体上加快了纹理映射和alpha混合的速度。计算任务被分流到NeoChrom GPU上，由此大大提高了每秒帧数。因此，像STM32U5这样的微控制器可以运行之前无法实现的复杂界面。意法半导体的客户在此基础上成功完成了产品开发。此外，从TouchGFX 4.19.1开始，我们确保为NeoChrom GPU提供支持。
目录
从Chrom-ART到NeoChrom GPU
什么是Chrom-ART和NeoChrom GPU？
NeoChrom GPU如何集成到TouchGFX生态系统？
从NeoChrom GPU到真实性能
图形性能面临哪些挑战？
什么是独特的的STM32实现？
下一步是什么?
从Chrom-ART到NeoChrom GPU
什么是Chrom-ART和NeoChrom GPU？
熟悉意法半导体技术的读者可以猜到，NeoChrom GPU正是Chrom-ART的升级版本。Chrom-ART是多款STM32 MCU中内嵌的2D加速器（DMA2D），可优化内存访问，以便更快速地操作图像。许多来自意法半导体合作伙伴的工具和产品都使用了Chrom-ART加速器，例如Crank的Storyboard、Twilio的Microvisor，或者来自TouchGFX实现者PsiControl的interface。仅列举3个名称，相比之下，NeoChrom GPU在借鉴相同理念的同时，实现了更大范围的优化。得益于具有双线性和点取样特性的纹理映射功能，新技术提供了新的绘图加速并支持动画。因此，过去需要桌面PC机GPU卡才能实现的应用，现在可以在微控制器上运行。
图形特征 | Chrom-ART | NeoChrom GPU |
支持的格式 | ARGB8888, ARGB4444, ARGB1555, RGB888, RGB565 A8.A4, L8 AI44, AI88 CLUT（256条目），YUV | RGBA8888, ARGB8888 RGBX8888, XRGB8888 RGB888, RGB565, RGBA55551 A8, A4.A2, A1 压缩的TSc4、TSc6和TSc6A |
基于命令列表 | 无 | 有 |
绘图 | 矩形填充 | 矩形填充像素、线条、三角形、四边形绘制8xMSAA抗锯齿 |
位图复制 | 复制alpha混合像素格式转换 | 复制 alpha混合，色彩键入像素格式转换 |
纹理映射 | 无 | 任何角度旋转、缩放、镜像、3D透视正确投影、纹理映射（具有双线性和点取样特性） |
| Chrom-ART和NeoChrom之间的参数对比 |
NeoChrom GPU如何集成到TouchGFX生态系统？
从时间顺序看，Chrom-ART代表意法半导体的第一次图形优化尝试。此后，我们收购了TouchGFX，并通过TouchGFX Designer、Simulator和Generator构建了一个完整的生态系统。因此，意法半导体从一开始就将NeoChrom GPU集成到这些工具中。TouchGFX Designer包含的示例代码展示了在圆形显示器上60帧/秒来显示平滑动画。更重要的是，它展示了当NeoChrom GPU关闭时对帧速率的影响，可帮助决策者理解其重要性。同样，纹理映射控件将自动使用新的GPU（如果MCU支持）。因此，新IP在TouchGFX内的即时集成是意法半导体的生态系统凝聚力的见证，而不是简单的功能列表。
从NeoChrom GPU到真实性能
图形性能面临哪些挑战？
STM32U5
图形性能面临两个主要挑战：每时钟周期指令数限制和内存问题。第一种通常与架构创新有关。微控制器因尺寸和低功耗因素，存在ALU和FPU限制，但改进后的制造工艺允许容纳更多晶体管，以便处理更多任务。NeoChrom GPU遵循这样的趋势，硬件IP能够加速更多类型的图形计算。第二个挑战更为棘手，也更加关键，因为内存始终是一种稀缺资源。虽然STM32U599将采用2.5 MB内部RAM（能够存储两个帧缓冲区），但许多嵌入式系统需要外部RAM。问题在于这会带来显著的性能损失.。
什么是独特的STM32实现？
为了应对第二个挑战，NeoChrom GPU针对STM32 MCU进行了硬件优化。例如，STM32U5依靠一个8位8线串行外设接口（OSPI）或一个200 MHz频率的16位高速接口（HSPI）与外部存储模块对接，以加快到L2缓存的读取速度。类似地，L1缓存可以直接访问内部RAM中的两个832 KB帧缓冲区。因此，由于能够快速访问实时渲染图像所需的所有数据，细分曲面速度显著加快。简而言之，我们的工程师通过减少访问纹理和其他素材所需的时间来优化性能，最终可使渲染速度提高到到以前的六倍。
下一步是什么?
NeoChrom GPU的首个行业反馈非常积极。虽然许多MCU制造商通过类似的IP来加速图形计算，但特定的STM32优化和TouchGFX生态系统促使许多早期alpha测试者都采用NeoChrom GPU，而非竞争对手的解决方案。该新技术已经应用于TouchGFX 4.19，一些alpha客户已使用即将面市的STM32U599开发套件，开发即时可用的UI。意法半导体还将在其他即将面市的微控制器中应用NeoChrom GPU，我们也将在相关产品上市后更新该博文。
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