Arm物聯網全面解決方案是一款基于解決方案的物聯網設計方法。主要由Arm Corstone、Arm虛擬硬件、Project Centauri三個關鍵組件組成。

Corstone是一套預先集成且經過驗證的子系統，專為特定用例而設計。可加快芯片設計者的芯片流片和量產進程。

Arm虛擬硬件創建了Corstone芯片參考設計的虛擬拷貝，并通過云服務的方式普及給開發者們。由于Arm虛擬硬件與底層IP和Corstone設計同時可用，開發者和OEM廠商可以遠在芯片可用前就開始工作。

Project Centauri，該項目結合了標準、安全性和生態系統，以實現軟件重復使用和利用。

自去年十月發布以來，Arm物聯網全面解決方案得到眾多芯片伙伴、開發者、OEM廠商的響應。

Arm Corstone在過去推出的三年內就已經在200余個設計中被用來加速流片進程。

此外，已經有數百名開發者使用了Arm虛擬硬件。

去年發布的首款物聯網全面解決方案，針對關鍵字詞識別，采用Corstone-300。

最近，Arm最新發布兩款全新的全面解決方案。

一款是針對語音識別的全面解決方案，采用全新的Corstone-310，并基于最新、最快、最安全的Cortex-M處理器Cortex-M85。

另一款面向云原生邊緣設備的全面解決方案，采用Corstone-1000，這是有史以來首款基于Cortex-A的物聯網全面解決方案。

此外，還大幅擴展Arm虛擬硬件庫，包括對第三方設備和大多數的Cortex-M產品線的支持。

在最近的媒體交流會上，Arm物聯網兼嵌入式事業部副總裁Mohamed Awad向與會媒體做出詳細的分享和解讀。

針對語音識別的全面解決方案

這款針對語音識別的全面解決方案主要面向智能音箱、無人機和智能恒溫器等產品。

由于Corstone設計新增了機器學習加速，支持可選的Ethos-U55 NPU。全新Cortex-M85和Ethos-U55的結合使Corstone-310成為最先進的MCU子系統，從而使得芯片設計者更容易快速構建最高性能、最安全的MCU。

Cortex-M85：有史以來性能最強的Cortex-M處理器

基于Cortex-M微控制器系列的芯片在物聯網當中的應用已經十分普遍。最近發布的這款Cortex-M85以其最高階的特性，有史以來性能最強的Cortex-M處理器。

Cortex-M微控制器的優點包括確定性、低中斷延遲、先進的低功耗管理模式，以及通過TrustZone實現的集成硬件支持的安全功能。

Cortex-M85是一款更進階的產品，對于具有額外性能和安全要求的應用程序而言，它是理想之選。

Mohamed Awad解析，Cortex-M85新增了增強的微架構功能，以提高標量計算的性能。此外還增加了Arm Helium技術，以支持諸如高保真音頻處理等苛刻的機器學習用例，而無需附加DSP。當然，任何物聯網或嵌入式系統的關鍵是防止惡意或無意泄露機密數據的安全性。這也是Cortex-M85支持用于Armv8-M的TrustZone的原因。

同時，它也是首個從全新Arm-v8.1M架構中集成指針認證和分支目標識別 (PACBTI) 擴展的Cortex產品。這大大簡化并加速了開發者實現PSA Certified Level 2安全性的進程。

據他透露，瑞薩、恩智浦和意法半導體等合作伙伴對Cortex-M85表現出了極大的支持和興趣。預計在2022年內會有基于Cortex-M85的MCU發布。

在性能方面，Cortex-M85是首款提供超過6 CoreMarks/MHz和超過3 DMIPS/MHz的Cortex-M。實現這一級別的標量性能，得益于微架構級別的許多創新功能。這些功能包括優化的雙發射和選擇性三發射的能力，增強的分支預測和增強的內存系統。對于一些傳統的工作負載來說，這意味著與Cortex-M55相比，Cortex-M85性能提高了85%。與相當成功的前性能冠軍Cortex-M7相比，Cortex-M85性能提高了30%。

Cortex-M85不僅只擅長于傳統的工作負載。由于集成了Arm Helium技術，它還具有出色的機器學習性能。

事實上，微架構功能和Helium技術的結合意味著，對于機器學習工作負載，Cortex-M85的性能比Cortex-M55要高20%。與不含Helium技術的Cortex-M7相比，Cortex-M85的處理速度是它的4倍。

Cortex-M85是可用于傳統和機器學習工作負載的最快的M系列CPU，也因此使得Cortex-M的性能更接近于Cortex-A時的性能，但具有MCU的方便性、確定性和低功耗。它通過PACBTI增強了安全性，額外的好處在于，它還可以利用廣泛的Cortex-M軟件生態系統。

面向云原生邊緣設備的全面解決方案

Arm物聯網全面解決方案還提供全新的Corstone-1000。Corstone-1000的基本配置基于Cortex-A32，可擴展至Cortex-A53，該設計還包括一個Cortex-M0+，以創建一個性能卓越、極為節能的異構系統，并兼顧安全設計。

這款解決方案主要面向智能攝像頭、銷售點終端、機器人和物聯網網關等應用，這類應用需要性能更為強大的平臺，可以運行Linux等豐富的操作系統。

為了確保Linux等操作系統的“開機即用”，并簡化軟件開發，Corstone-1000已經取得SystemReady-IR的規范標準。

此外，具有獨立的操作系統和系統資源的Cortex-M0+處理器作為一個安全的隔區，可用于存儲機密和處理敏感信息。因此，Corstone-1000可以立即獲得PSA Level 2認證。

由于該設計符合SystemReady-IR規范，并可獲得PSA Level 2認證，合作伙伴可以立即享受到Project Cassini帶來的諸多好處，包括廣泛的ODM、OEM和軟件生態系統的支持，芯片伙伴能更快地進入市場，軟件開發者可以輕松地將其代碼放到平臺上，OEM廠商可以快速獲得安全認證并推出產品。

Arm虛擬硬件新增7款Cortex-M CPU的支持

數月前，首個Arm虛擬硬件目標是基于Cortex-M55的Corstone-300子系統設計的虛擬拷貝。它可在AWS上以Amazon系統鏡像或AMI的形式取得。

值得一提的是，當時還沒有任何基于Cortex-M55的芯片生產出來，而合作伙伴例如Lab126和谷歌，已經在使用虛擬硬件，來實現軟件開發，而無需實體芯片。這也是Arm虛擬硬件的魅力所在。

在過去的幾個月，已經有數百名開發者使用了Arm虛擬硬件，且反饋非常好。但開發者也提出三大關鍵領域重點關注，主要是擴展他們的軟件到數十億物聯網設備中；可以將Arm虛擬硬件集成到他們認為合適的開發流程中；在中國，生態系統需要本地支持。既要確保Arm虛擬硬件目標易于獲取，又要確保本地人工智能合作伙伴能夠輕松訪問并利用該技術。

Arm響應了開發者們的需求，現在，通過增加最受歡迎的7款Cortex-M CPU的支持，Arm虛擬硬件將即刻支持生態系統已經部署的大約800億個設備。

工具方面，Arm正在將Arm虛擬硬件直接集成到一系列廣泛的服務和工具中。這包括與面向全球市場的GitHub和中國國內市場的極狐GitLab等許多熱門服務，進行集成。

Arm虛擬硬件已經集成到Keil MDK，使其在傳統嵌入式開發工作流中，自然地成為開發過程中的一部分，無需在IDE中選擇開發板，只需選擇虛擬硬件即可。

在立足中國本土市場方面，通過AWS在全球其他地區所提供的所有Corstone和M系列的虛擬硬件，現在已經可以通過AWS中國獲取。許多領先的中國人工智能公司都采用了Arm虛擬硬件，如百度、深圳未艾智能 (VoxAI)、上海麥士 (mSlink) 和聲加科技 (Sound+)。

Project Centauri強化生態系統

實現軟件的利用和重復使用，能夠讓開發者能專注于創新，這正是Project Centauri的意義所在。

Mohamed Awad表示，Project Centauri的內容之一就是Open-CMSIS-Pack。Open-CMSIS-Pack是一種可在任何開發者環境中使用的通用格式，它將軟件打包并交付給已支持該標準的9,500個微控制器和450個開發板。CMSIS-Pack繼續保持強勁勢頭。

在近期，Arm已將一些最熱門的實時操作系統，如FreeRTOS和TencentOS，新增至CMSIS-Pack格式的可用軟件列表。也已著手將CMSIS-Pack功能集成到最熱門的IDE中，例如VSCode。

Mohamed Awad說，今天我們正在交付開放物聯網SDK 框架 (Open IoT SDK Framework) 的首個版本。Open IoT SDK是一個參考代碼框架，涵蓋了從作為我們全面解決方案一部分使用的語音和關鍵字識別軟件，到全新Open-CMSIS-CDI軟件標準的所有內容。

Open-CMSIS-CDI是一個由社區驅動的項目，托管在Linaro。它為Cortex-M生態系統定義了一個通用設備接口，通過定義如何訪問例如遠程更新等通用服務，我們正在為開發者實現軟件重復使用和利用。

包括芯片伙伴、云服務提供商和OEM廠商等8家最大的行業參與者都加入了生態系統的建設。


小結：

在未來十年，預計物聯網硬件將以每年大約10%的增長率成長，而軟件加服務大約呈現20%的年增長率。Mohamed Awad表示，這很明顯的意味著，在物聯網領域軟件加服務的比重最終將大大超過硬件，這也是為什么Arm花了這么多的時間精力來確保軟件運行良好且使基于Arm架構的開發更為簡便。Arm持續對全面的物聯網解決方案進行投入，正是在大規模釋放物聯網的潛力。