隨著半導(dǎo)體微縮技術(shù)的不斷精進,物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了設(shè)備自動化,進行數(shù)據(jù)采集和遠程控制等,同時結(jié)合AI技術(shù),融合形成AIoT。AIoT是指將IoT導(dǎo)入AI人工智能系統(tǒng),從工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展到人們的日常生活中,為眾多產(chǎn)業(yè)帶來更多創(chuàng)新應(yīng)用。AIoT旨在使個人獲得安全、舒適與便利的最佳服務(wù)體驗,通過設(shè)備收集外部數(shù)據(jù)進行深度學(xué)習(xí),利用多層次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練系統(tǒng),再以高運算力進行行為預(yù)測,仿人類做出判斷決策。然而深度學(xué)習(xí)需要將大量的內(nèi)存和CPU資源存于大型服務(wù)器,在傳統(tǒng)的云端模式中,將數(shù)據(jù)直接導(dǎo)回云端進行處理,除了建設(shè)成本高,還須考慮信息傳送延遲以及安全隱私風(fēng)險等問題。
因應(yīng)企業(yè)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t性、信息安全以及可靠性日益重視,通過數(shù)字轉(zhuǎn)型將終端設(shè)備進行邊緣計算,讓更多的運算工作放在靠近數(shù)據(jù)產(chǎn)生的地方,在傳輸數(shù)據(jù)的過程中,盡可能地減少往返時間,避免因通訊中斷而使設(shè)備發(fā)生錯誤信號,同時加快反應(yīng)效率、降低成本、提高可靠性和安全性。MCU在實現(xiàn)邊緣AI(Edge AI)或終端AI(Endpoint AI)中成為主要關(guān)鍵核心,主要優(yōu)勢在于低功耗、開發(fā)速度快和開發(fā)成本低,從嵌入式機器學(xué)習(xí)(Embedded ML)到微型機器學(xué)習(xí)(Tiny ML)MCU都發(fā)揮了重要作用,根據(jù)性能的不同,用來進行AI運算的復(fù)雜程度也不同。
MCU-Based AI,強調(diào)實時決策和反應(yīng)速度,具有低功耗、低延遲、低成本和高安全性的優(yōu)勢,結(jié)合數(shù)字信號處理器(DSP)和機器學(xué)習(xí)(ML),用于分類、辨識、預(yù)測及推理判斷,如傳感器偵測、電機振動分析和語音識別等技術(shù),已應(yīng)用于工業(yè)控制、電機控制和消費性電子等產(chǎn)業(yè)。更高性能的MCU可實現(xiàn)復(fù)雜的計算機視覺和成像應(yīng)用,如指紋分析、面部辨識和協(xié)作機器人等。當AI算法不斷更新,MCU也必須強化及擴充功能,才能確保其穩(wěn)定性及安全性,將場景應(yīng)用到更多產(chǎn)業(yè)中,實現(xiàn)真正的AIoT。隨著裝置聯(lián)網(wǎng)需求漸增,形成規(guī)模化成長,大量的人機互動和高速通訊的拓展,系統(tǒng)日益復(fù)雜化,需要依靠人工智能來輔助人類管理及控制,實現(xiàn)高度「智」動化。
雅特力作為32位通用型MCU創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)者,目前已有十二條產(chǎn)品線,分為低功耗、超值型、主流型、無線型和高效能五大系列,近200個型號,全系列采用55nm先進制程的ARM?Cortex?-M4高效能或M0+低功耗內(nèi)核,高質(zhì)量微控制器和完整的開發(fā)工具生態(tài)鏈,幫助客戶快速導(dǎo)入產(chǎn)品、縮短生產(chǎn)周期并穩(wěn)定供貨。以下為雅特力AT32 MCU實現(xiàn)AIoT的四大關(guān)鍵優(yōu)勢。
高效能降低延遲和效率極大化
低延遲可用來實時控制和加快反應(yīng)速率。主流型AT32F403A/407系列和高效能AT32F435/437系列MCU能夠解決低延遲的難題,主頻高達240MHz和288MHz,實現(xiàn)M4業(yè)界通用型MCU最高主頻,同時支持FPU浮點運算,提供256~4032KB Flash、96~512KB SRAM超大內(nèi)存選擇,豐富的外設(shè)資源和可擴充性,支持XMC儲存器擴增,和多通道12-bit高速ADC及DAC,將AT32 MCU關(guān)鍵應(yīng)用組件和功能區(qū)塊整合,提高開發(fā)效率并降低成本。AT32 MCU全系列產(chǎn)品中,AT32F435/437以其超高性能形成強大的競爭優(yōu)勢,CPU運算效能高達360DMIPS,CoreMark跑分可高達1002.74分(3.482 CoreMark/MHz),大幅提升設(shè)備運作效能。而通訊傳輸?shù)姆€(wěn)定性作為串連整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的重要能力,AT32F407系列和AT32F437系列,兼容IEEE-802.3 10/100Mbps以太網(wǎng)絡(luò)控制器,且AT32F435/437系列采用高速5.33Msps ADC獨立引擎,提升傳輸速率和穩(wěn)定性,滿足各種運動控制和智能控制對高運算力的需求。
高精確度和可靠性
精確度通常與傳感器或物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點應(yīng)用相關(guān),傳感器具備感應(yīng)、無線通信和處理信息的能力,通過AI算法推理、預(yù)測行為并做出判斷,AT32 MCU正是針對此類需求提供了完美的解決方案。如超值型AT32F415系列,以高達150MHz的CPU速度和多種通訊接口優(yōu)勢,如UART、SPI、I2C、SDIO、USB OTG及CAN等豐富外設(shè)集成,應(yīng)用于智能家居方案,成為Amazon合作伙伴之一。當MCU運行Amazon Connect Kit(ACK)協(xié)議,設(shè)置Wi-Fi連網(wǎng),通過智能音箱Amazon Echo或Alexa APP語音控制,為傳統(tǒng)墻面開關(guān)添加語音功能和調(diào)光控制系統(tǒng),輕松升級智能調(diào)光開關(guān);另一款超值型產(chǎn)品AT32F425,以USB OTG高性價比為特色,高達96MHz的CPU運算速度和120DMIPS CPU運算效能,CoreMark跑分可達326.57分(3.402 CoreMark/MHz)。內(nèi)存最高可支持68KB Flash達最大空間使用和20KB SRAM,外設(shè)集成OTG控制器、CAN總線、紅外線(IR)定時器、4組USART和一個2Msps的12-bit ADC等,由各項關(guān)鍵組件所組成,滿足客戶對于設(shè)備的高速數(shù)據(jù)采集和混合信號處理應(yīng)用要求,降低開發(fā)難度與成本,同時提高精確度和確保信號的完整性。
低功耗運行和快速喚醒能力
由于終端設(shè)備要在短時間內(nèi)進行高速數(shù)據(jù)采集和通訊傳輸,低功耗MCU在設(shè)備進行邊緣運算時,能有效處理內(nèi)存空間和通訊時間降低能耗。多數(shù)終端設(shè)備都采用電池作為主要供電來源,為延長其供電時間,AT32 MCU全系列支持睡眠(Sleep)、深睡眠(Deepsleep)及待機(Standby)三種模式,且具備多個WKUP引腳高速喚醒待機模式,實現(xiàn)低流運行、低流待機及快速喚醒能力。
常見的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用小至家庭大至整個城市系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),無線則是串起IoT系統(tǒng)中最重要的通訊方式。當信號采集設(shè)備散布在各應(yīng)用場景,無法依靠人工頻繁地更換電池時,就必須通過低功耗MCU來維持設(shè)備的長時間運作,因此雅特力整合一款無線型AT32WB415微控制器,兼具低功耗和無線功能,采用藍牙5.0,主頻高達150MHz,CPU運算效能高達187.5DMIPS,CoreMark跑分可高達400.84分(2.672 CoreMark/MHz)。提供豐富的通訊接口及內(nèi)存資源,集成藍牙射頻(RF)收發(fā)器和基帶(baseband)功能,且藍牙接收(RX)最大值可達到-97dBm,發(fā)射功率(TX)介于-20dBm至+4dBm。產(chǎn)品中內(nèi)置天線,支持超過30m有效范圍距離傳輸,傳輸速度最快可達到2Mbps,AT32WB415系列在價格上具有競爭優(yōu)勢,對于一些成本敏感的聯(lián)網(wǎng)裝置不失為理想選擇。
提升數(shù)據(jù)安全性及隱私
終端裝置進行聯(lián)網(wǎng)時會產(chǎn)生的大量敏感數(shù)據(jù),為確保用戶隱私和數(shù)據(jù)安全,MCU在數(shù)據(jù)儲存中的受保護區(qū)管理(帶有硬件的訪問控制)和嚴格的編程流程規(guī)劃以及操作中管理訪問權(quán)限的應(yīng)用至關(guān)重要。雅特力自行開發(fā)的sLib安全庫(Security Library),可支持密碼保護指定范圍程序區(qū),方案商燒錄核心算法到此區(qū)域,提供給下游客戶做二次開發(fā),強化產(chǎn)品本身的安全性、可靠性和二次開發(fā)的使用便利性。通過建立完整的系統(tǒng)生態(tài)鏈,包含開發(fā)環(huán)境、實時操作系統(tǒng)(RTOS)以及通過雅特力驗證的第三方軟件資源,符合國際電工委員會(IEC)制定的IEC-60730國際安全標準規(guī)范,提供給工程人員便利性,有助于產(chǎn)品快速開發(fā)上市。
未來無論在哪個應(yīng)用領(lǐng)域上,都需要更多的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,尤其在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、消費性電子和無線產(chǎn)品等,這些設(shè)備都需具備多元的通訊和復(fù)雜的運算控制能力,因此更加需要32-bit MCU提供高運算、高速數(shù)據(jù)傳輸和強大的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。身為MCU芯片開發(fā)者隨時面臨多方考驗,例如效能提升、數(shù)據(jù)傳輸安全、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通訊、無線傳輸?shù)馁|(zhì)量等議題。對此,雅特力正全力投入打造一個全方位的MCU平臺生態(tài)系統(tǒng),專注于開發(fā)ARM?Cortex?-M4/M0+內(nèi)核MCU,內(nèi)建數(shù)字信號處理器(DSP)、單精度浮點運算(FPU)、高速的CPU效能、相對業(yè)界更大的內(nèi)存、豐富的外設(shè)、自主研發(fā)的sLib二次開發(fā)安全庫,以及多樣化的封裝選擇,適合物聯(lián)網(wǎng)業(yè)者在有限預(yù)算的情況下,滿足更高的規(guī)格要求和不同領(lǐng)域應(yīng)用便利性,下一步將朝向28nm/40nm先進制程、高效能的市場研發(fā)精進,期望在主頻效能、功耗和封裝尺寸等各方面帶來超越競爭對手的產(chǎn)品優(yōu)勢。
審核編輯 黃昊宇
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