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    雅特力AT32 MCU「芯」势力崛起,驱动AIoT「芯」未来

    来源:互联网   阅读:-

    资讯
    2022
    08/05
    09:05

          随着半导体微缩技术的不断精进,物联网实现了设备自动化,进行数据采集和远程控制等,同时结合AI技术,融合形成AIoT。AIoT是指将IoT导入AI人工智能系统,从工业应用领域发展到人们的日常生活中,为众多产业带来更多创新应用。AIoT旨在使个人获得安全、舒适与便利的最佳服务体验,通过设备收集外部数据进行深度学习,利用多层次神经网络训练系统,再以高运算力进行行为预测,仿人类做出判断决策。然而深度学习需要将大量的内存和CPU资源存于大型服务器,在传统的云端模式中,将数据直接导回云端进行处理,除了建设成本高,还须考虑信息传送延迟以及安全隐私风险等问题。

          因应企业对数据传输的延迟性、信息安全以及可靠性日益重视,通过数字转型将终端设备进行边缘计算,让更多的运算工作放在靠近数据产生的地方,在传输数据的过程中,尽可能地减少往返时间,避免因通讯中断而使设备发生错误信号,同时加快反应效率、降低成本、提高可靠性和安全性。MCU在实现边缘AI(Edge AI)或终端AI(Endpoint AI)中成为主要关键核心,主要优势在于低功耗、开发速度快和开发成本低,从嵌入式机器学习(Embedded ML)到微型机器学习(Tiny ML)MCU都发挥了重要作用,根据性能的不同,用来进行AI运算的复杂程度也不同。

          MCU-Based AI,强调实时决策和反应速度,具有低功耗、低延迟、低成本和高安全性的优势,结合数字信号处理器(DSP)和机器学习(ML),用于分类、辨识、预测及推理判断,如传感器侦测、电机振动分析和语音识别等技术,已应用于工业控制、电机控制和消费性电子等产业。更高性能的MCU可实现复杂的计算机视觉和成像应用,如指纹分析、面部辨识和协作机器人等。当AI算法不断更新,MCU也必须强化及扩充功能,才能确保其稳定性及安全性,将场景应用到更多产业中,实现真正的AIoT。随着装置联网需求渐增,形成规模化成长,大量的人机互动和高速通讯的拓展,系统日益复杂化,需要依靠人工智能来辅助人类管理及控制,实现高度「智」动化。

          雅特力作为32位通用型MCU创新领导者,目前已有十二条产品线,分为低功耗、超值型、主流型、无线型和高效能五大系列,近200个型号,全系列采用55nm先进制程的ARM® Cortex®-M4高效能或M0+低功耗内核,高质量微控制器和完整的开发工具生态链,帮助客户快速导入产品、缩短生产周期并稳定供货。以下为雅特力AT32 MCU实现AIoT的四大关键优势。


          高效能降低延迟和效率极大化

          低延迟可用来实时控制和加快反应速率。主流型AT32F403A/407系列和高效能AT32F435/437系列MCU能够解决低延迟的难题,主频高达240MHz和288MHz,实现M4业界通用型MCU最高主频,同时支持FPU浮点运算,提供256~4032KB Flash、96~512KB SRAM超大内存选择,丰富的外设资源和可扩充性,支持XMC储存器扩增,和多通道12-bit高速ADC及DAC,将AT32 MCU关键应用组件和功能区块整合,提高开发效率并降低成本。AT32 MCU全系列产品中,AT32F435/437以其超高性能形成强大的竞争优势,CPU运算效能高达360DMIPS,CoreMark跑分可高达1002.74分(3.482 CoreMark/MHz),大幅提升设备运作效能。而通讯传输的稳定性作为串连整个物联网系统中的重要能力,AT32F407系列和AT32F437系列,兼容IEEE-802.3 10/100Mbps以太网络控制器,且AT32F435/437系列采用高速5.33Msps ADC独立引擎,提升传输速率和稳定性,满足各种运动控制和智能控制对高运算力的需求。


          高精确度和可靠性

          精确度通常与传感器或物联网节点应用相关,传感器具备感应、无线通信和处理信息的能力,通过AI算法推理、预测行为并做出判断,AT32 MCU正是针对此类需求提供了完美的解决方案。如超值型AT32F415系列,以高达150MHz的CPU速度和多种通讯接口优势,如UART、SPI、I2C、SDIO、USB OTG及CAN等丰富外设集成,应用于智能家居方案,成为Amazon合作伙伴之一。当MCU运行Amazon Connect Kit(ACK)协议,设置Wi-Fi连网,通过智能音箱Amazon Echo或Alexa APP语音控制,为传统墙面开关添加语音功能和调光控制系统,轻松升级智能调光开关;另一款超值型产品AT32F425,以USB OTG高性价比为特色,高达96MHz的CPU运算速度和120DMIPS CPU运算效能,CoreMark跑分可达326.57分(3.402 CoreMark/MHz)。内存最高可支持68KB Flash达最大空间使用和20KB SRAM,外设集成OTG控制器、CAN总线、红外线(IR)定时器、4组USART和一个2Msps的12-bit ADC等,由各项关键组件所组成,满足客户对于设备的高速数据采集和混合信号处理应用要求,降低开发难度与成本,同时提高精确度和确保信号的完整性。


          低功耗运行和快速唤醒能力

          由于终端设备要在短时间内进行高速数据采集和通讯传输,低功耗MCU在设备进行边缘运算时,能有效处理内存空间和通讯时间降低能耗。多数终端设备都采用电池作为主要供电来源,为延长其供电时间,AT32 MCU全系列支持睡眠(Sleep)、深睡眠(Deepsleep)及待机(Standby)三种模式,且具备多个WKUP引脚高速唤醒待机模式,实现低流运行、低流待机及快速唤醒能力。

          常见的物联网应用小至家庭大至整个城市系统网络,无线则是串起IoT系统中最重要的通讯方式。当信号采集设备散布在各应用场景,无法依靠人工频繁地更换电池时,就必须通过低功耗MCU来维持设备的长时间运作,因此雅特力整合一款无线型AT32WB415微控制器,兼具低功耗和无线功能,采用蓝牙5.0,主频高达150MHz,CPU运算效能高达187.5DMIPS,CoreMark跑分可高达400.84分(2.672 CoreMark/MHz)。提供丰富的通讯接口及内存资源,集成蓝牙射频(RF)收发器和基带(baseband)功能,且蓝牙接收(RX)最大值可达到-97dBm,发射功率(TX)介于-20dBm至+4dBm。产品中内置天线,支持超过30m有效范围距离传输,传输速度最快可达到2Mbps,AT32WB415系列在价格上具有竞争优势,对于一些成本敏感的联网装置不失为理想选择。


          提升数据安全性及隐私

          终端装置进行联网时会产生的大量敏感数据,为确保用户隐私和数据安全,MCU在数据储存中的受保护区管理(带有硬件的访问控制)和严格的编程流程规划以及操作中管理访问权限的应用至关重要。雅特力自行开发的sLib安全库(Security Library),可支持密码保护指定范围程序区,方案商烧录核心算法到此区域,提供给下游客户做二次开发,强化产品本身的安全性、可靠性和二次开发的使用便利性。通过建立完整的系统生态链,包含开发环境、实时操作系统(RTOS)以及通过雅特力验证的第三方软件资源,符合国际电工委员会(IEC)制定的IEC-60730国际安全标准规范,提供给工程人员便利性,有助于产品快速开发上市。

          未来无论在哪个应用领域上,都需要更多的联网设备,尤其在工业物联网、消费性电子和无线产品等,这些设备都需具备多元的通讯和复杂的运算控制能力,因此更加需要32-bit MCU提供高运算、高速数据传输和强大的数据处理技术。身为MCU芯片开发者随时面临多方考验,例如效能提升、数据传输安全、设备联网通讯、无线传输的质量等议题。对此,雅特力正全力投入打造一个全方位的MCU平台生态系统,专注于开发ARM® Cortex®-M4/M0+内核MCU,内建数字信号处理器(DSP)、单精度浮点运算(FPU)、高速的CPU效能、相对业界更大的内存、丰富的外设、自主研发的sLib二次开发安全库,以及多样化的封装选择,适合物联网业者在有限预算的情况下,满足更高的规格要求和不同领域应用便利性,下一步将朝向28nm/40nm先进制程、高效能的市场研发精进,期望在主频效能、功耗和封装尺寸等各方面带来超越竞争对手的产品优势。

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