雅特力AT32 MCU「芯」勢力崛起，驅動(dòng)AIoT「芯」未來(lái)

隨著(zhù)半導體微縮技術(shù)的不斷精進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現了設備自動(dòng)化，進(jìn)行數據采集和遠程控制等，同時(shí)結合AI技術(shù)，融合形成AIoT。AIoT是指將IoT導入AI人工智能系統，從工業(yè)應用領(lǐng)域發(fā)展到人們的日常生活中，為眾多產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更多創(chuàng )新應用。AIoT旨在使個(gè)人獲得安全、舒適與便利的最佳服務(wù)體驗，通過(guò)設備收集外部數據進(jìn)行深度學(xué)習，利用多層次神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )訓練系統，再以高運算力進(jìn)行行為預測，仿人類(lèi)做出判斷決策。然而深度學(xué)習需要將大量的內存和CPU資源存于大型服務(wù)器，在傳統的云端模式中，將數據直接導回云端進(jìn)行處理，除了建設成本高，還須考慮信息傳送延遲以及安全隱私風(fēng)險等問(wèn)題。

因應企業(yè)對數據傳輸的延遲性、信息安全以及可靠性日益重視，通過(guò)數字轉型將終端設備進(jìn)行邊緣計算，讓更多的運算工作放在靠近數據產(chǎn)生的地方，在傳輸數據的過(guò)程中，盡可能地減少往返時(shí)間，避免因通訊中斷而使設備發(fā)生錯誤信號，同時(shí)加快反應效率、降低成本、提高可靠性和安全性。MCU在實(shí)現邊緣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(kāi)發(fā)速度快和開(kāi)發(fā)成本低，從嵌入式機器學(xué)習(Embedded ML)到微型機器學(xué)習(Tiny ML)MCU都發(fā)揮了重要作用，根據性能的不同，用來(lái)進(jìn)行AI運算的復雜程度也不同。

MCU-Based AI，強調實(shí)時(shí)決策和反應速度，具有低功耗、低延遲、低成本和高安全性的優(yōu)勢，結合數字信號處理器(DSP)和機器學(xué)習(ML)，用于分類(lèi)、辨識、預測及推理判斷，如傳感器偵測、電機振動(dòng)分析和語(yǔ)音識別等技術(shù)，已應用于工業(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(shí)現復雜的計算機視覺(jué)和成像應用，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，才能確保其穩定性及安全性，將場(chǎng)景應用到更多產(chǎn)業(yè)中，實(shí)現真正的AIoT。隨著(zhù)裝置聯(lián)網(wǎng)需求漸增，形成規?；砷L(cháng)，大量的人機互動(dòng)和高速通訊的拓展，系統日益復雜化，需要依靠人工智能來(lái)輔助人類(lèi)管理及控制，實(shí)現高度「智」動(dòng)化。

雅特力作為32位通用型MCU創(chuàng )新領(lǐng)導者，目前已有十二條產(chǎn)品線(xiàn)，分為低功耗、超值型、主流型、無(wú)線(xiàn)型和高效能五大系列，近200個(gè)型號，全系列采用55nm先進(jìn)制程的ARM?Cortex?-M4高效能或M0+低功耗內核，高質(zhì)量微控制器和完整的開(kāi)發(fā)工具生態(tài)鏈，幫助客戶(hù)快速導入產(chǎn)品、縮短生產(chǎn)周期并穩定供貨。以下為雅特力AT32 MCU實(shí)現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(lái)實(shí)時(shí)控制和加快反應速率。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(shí)現M4業(yè)界通用型MCU最高主頻，同時(shí)支持FPU浮點(diǎn)運算，提供256~4032KB Flash、96~512KB SRAM超大內存選擇，豐富的外設資源和可擴充性，支持XMC儲存器擴增，和多通道12-bit高速ADC及DAC，將AT32 MCU關(guān)鍵應用組件和功能區塊整合，提高開(kāi)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)，大幅提升設備運作效能。而通訊傳輸的穩定性作為串連整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統中的重要能力，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，提升傳輸速率和穩定性，滿(mǎn)足各種運動(dòng)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)節點(diǎn)應用相關(guān)，傳感器具備感應、無(wú)線(xiàn)通信和處理信息的能力，通過(guò)AI算法推理、預測行為并做出判斷，AT32 MCU正是針對此類(lèi)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等豐富外設集成，應用于智能家居方案，成為Amazon合作伙伴之一。當MCU運行Amazon Connect Kit(ACK)協(xié)議，設置Wi-Fi連網(wǎng)，通過(guò)智能音箱Amazon Echo或Alexa APP語(yǔ)音控制，為傳統墻面開(kāi)關(guān)添加語(yǔ)音功能和調光控制系統，輕松升級智能調光開(kāi)關(guān)；另一款超值型產(chǎn)品AT32F425，以USB OTG高性?xún)r(jià)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)。內存最高可支持68KB Flash達最大空間使用和20KB SRAM，外設集成OTG控制器、CAN總線(xiàn)、紅外線(xiàn)(IR)定時(shí)器、4組USART和一個(gè)2Msps的12-bit ADC等，由各項關(guān)鍵組件所組成，滿(mǎn)足客戶(hù)對于設備的高速數據采集和混合信號處理應用要求，降低開(kāi)發(fā)難度與成本，同時(shí)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

由于終端設備要在短時(shí)間內進(jìn)行高速數據采集和通訊傳輸，低功耗MCU在設備進(jìn)行邊緣運算時(shí)，能有效處理內存空間和通訊時(shí)間降低能耗。多數終端設備都采用電池作為主要供電來(lái)源，為延長(cháng)其供電時(shí)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(gè)WKUP引腳高速喚醒待機模式，實(shí)現低流運行、低流待機及快速喚醒能力。

常見(jiàn)的物聯(lián)網(wǎng)應用小至家庭大至整個(gè)城市系統網(wǎng)絡(luò )，無(wú)線(xiàn)則是串起IoT系統中最重要的通訊方式。當信號采集設備散布在各應用場(chǎng)景，無(wú)法依靠人工頻繁地更換電池時(shí)，就必須通過(guò)低功耗MCU來(lái)維持設備的長(cháng)時(shí)間運作，因此雅特力整合一款無(wú)線(xiàn)型AT32WB415微控制器，兼具低功耗和無(wú)線(xiàn)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)品中內置天線(xiàn)，支持超過(guò)30m有效范圍距離傳輸，傳輸速度最快可達到2Mbps，AT32WB415系列在價(jià)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。

提升數據安全性及隱私

終端裝置進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生的大量敏感數據，為確保用戶(hù)隱私和數據安全，MCU在數據儲存中的受保護區管理(帶有硬件的訪(fǎng)問(wèn)控制)和嚴格的編程流程規劃以及操作中管理訪(fǎng)問(wèn)權限的應用至關(guān)重要。雅特力自行開(kāi)發(fā)的sLib安全庫(Security Library)，可支持密碼保護指定范圍程序區，方案商燒錄核心算法到此區域，提供給下游客戶(hù)做二次開(kāi)發(fā)，強化產(chǎn)品本身的安全性、可靠性和二次開(kāi)發(fā)的使用便利性。通過(guò)建立完整的系統生態(tài)鏈，包含開(kāi)發(fā)環(huán)境、實(shí)時(shí)操作系統(RTOS)以及通過(guò)雅特力驗證的第三方軟件資源，符合國際電工委員會(huì )(IEC)制定的IEC-60730國際安全標準規范，提供給工程人員便利性，有助于產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)上市。

未來(lái)無(wú)論在哪個(gè)應用領(lǐng)域上，都需要更多的聯(lián)網(wǎng)設備，尤其在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、消費性電子和無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品等，這些設備都需具備多元的通訊和復雜的運算控制能力，因此更加需要32-bit MCU提供高運算、高速數據傳輸和強大的數據處理技術(shù)。身為MCU芯片開(kāi)發(fā)者隨時(shí)面臨多方考驗，例如效能提升、數據傳輸安全、設備聯(lián)網(wǎng)通訊、無(wú)線(xiàn)傳輸的質(zhì)量等議題。對此，雅特力正全力投入打造一個(gè)全方位的MCU平臺生態(tài)系統，專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)ARM?Cortex?-M4/M0+內核MCU，內建數字信號處理器(DSP)、單精度浮點(diǎn)運算(FPU)、高速的CPU效能、相對業(yè)界更大的內存、豐富的外設、自主研發(fā)的sLib二次開(kāi)發(fā)安全庫，以及多樣化的封裝選擇，適合物聯(lián)網(wǎng)業(yè)者在有限預算的情況下，滿(mǎn)足更高的規格要求和不同領(lǐng)域應用便利性，下一步將朝向28nm/40nm先進(jìn)制程、高效能的市場(chǎng)研發(fā)精進(jìn)，期望在主頻效能、功耗和封裝尺寸等各方面帶來(lái)超越競爭對手的產(chǎn)品優(yōu)勢。