STM32 아키텍처 기초 — Cortex-M7, 메모리, 버스 완전 정리

Cortex-M7 코어 블록 다이어그램

1.1 ARM Cortex-M7 코어

STM32H743VITx는 ARM Cortex-M7 코어를 탑재한 고성능 마이크로컨트롤러이다.

코어 특성:

항목	사양
아키텍처	ARMv7E-M
파이프라인	6단계 슈퍼스칼라 (듀얼 이슈)
FPU	단정밀도(SP) + 배정밀도(DP) 부동소수점 연산
DSP	단일 사이클 MAC, SIMD 명령어
I-Cache	16 KB (명령어 캐시)
D-Cache	16 KB (데이터 캐시)
MPU	16 리전 메모리 보호 유닛
최대 클럭	480 MHz

왜 로봇 보드에 Cortex-M7인가?

• 500Hz 제어 루프를 안정적으로 구동 (현재 Teensy 4.1과 동일 코어)
• FPU로 PID 연산, 토크 계산 등 실수 연산을 하드웨어로 처리
• DSP 명령어로 센서 데이터 필터링 (IMU, 로드셀) 가속
• 캐시로 Flash에서 코드 실행 시에도 고속 동작 보장

1.2 STM32H743VITx 칩 스펙 요약

항목	사양	비고
패키지	LQFP-100	100핀, 14x14mm
Flash	2 MB	듀얼 뱅크
RAM 총합	1 MB	아래 상세
ITCM	64 KB	명령어 전용 (0사이클 대기)
DTCM	128 KB	가장 빠른 RAM (0사이클 대기)
AXI SRAM	512 KB	범용 대용량
SRAM1	128 KB	D2 도메인
SRAM2	128 KB	D2 도메인
SRAM3	32 KB	D2 도메인
SRAM4	64 KB	D3 도메인
Backup SRAM	4 KB	배터리 백업
GPIO	최대 82개	LQFP-100에서 사용 가능
ADC	3개 (ADC1/2/3)	16비트, 3.6 MSPS
FDCAN	2개	CAN FD 지원
UART/USART	8개	USART1-3,6 + UART4,5,7,8
SPI	6개	SPI1-6
I2C	4개	I2C1-4
Timer	다수	TIM1-17 (Advanced, GP, Basic)
동작 전압	1.62V ~ 3.6V	일반적으로 3.3V 사용

1.3 메모리 맵

STM32H7은 전원 도메인(Power Domain)별로 메모리와 페리페럴이 구분된다.

STM32H743 메모리 맵 — 주소별 영역 구분

로봇 보드에서의 메모리 활용 전략:

• DTCM (128KB): 제어 루프 변수, PID 파라미터, 모터 명령 버퍼 → 가장 빠른 접근
• AXI SRAM (512KB): ExoData 구조체, 센서 데이터 배열, 설정 파일 파싱 버퍼
• SRAM1/2 (256KB): DMA 전송 버퍼 (ADC, UART, SPI) → D2 도메인의 DMA가 직접 접근
• SRAM4 (64KB): 저전력 모드에서도 유지해야 할 데이터

1.4 버스 아키텍처

STM32H7의 버스는 3개의 전원 도메인(D1, D2, D3)으로 나뉜다:

D1/D2/D3 전원 도메인과 버스 아키텍처

핵심 포인트:

• GPIO는 AHB4 (D3 도메인)에 연결되어 있어 모든 도메인에서 접근 가능
• FDCAN1/2는 APB1 (D2 도메인)에 있으므로 DMA1/2와 함께 사용 시 SRAM1/2에 버퍼 배치
• ADC1/2는 APB2에, ADC3는 AHB4에 있어 서로 다른 도메인 → DMA 버퍼 위치 주의

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