雅特力AT32 MCU「芯」勢力崛起，驅(qū)動AIoT「芯」未來

隨著半導(dǎo)體微縮技術(shù)的不斷精進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備自動化，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制等，同時(shí)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(yàn)，通過設(shè)備收集外部數(shù)據(jù)進(jìn)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(yùn)算力進(jìn)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(jìn)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(xiǎn)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(jìn)行邊緣計(jì)算，讓更多的運(yùn)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(shí)間，避免因通訊中斷而使設(shè)備發(fā)生錯誤信號，同時(shí)加快反應(yīng)效率、降低成本、提高可靠性和安全性。MCU在實(shí)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(jī)器學(xué)習(xí)(Embedded ML)到微型機(jī)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(jìn)行AI運(yùn)算的復(fù)雜程度也不同。

MCU-Based AI，強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)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(jī)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(jī)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(jī)控制和消費(fèi)性電子等產(chǎn)業(yè)。更高性能的MCU可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)視覺和成像應(yīng)用，如指紋分析、面部辨識和協(xié)作機(jī)器人等。當(dāng)AI算法不斷更新，MCU也必須強(qiáng)化及擴(kuò)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(shí)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(jī)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(shí)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(jìn)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(shí)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(shí)時(shí)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(dá)240MHz和288MHz，實(shí)現(xiàn)M4業(yè)界通用型MCU最高主頻，同時(shí)支持FPU浮點(diǎn)運(yùn)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(kuò)充性，支持XMC儲存器擴(kuò)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(qiáng)大的競爭優(yōu)勢，CPU運(yùn)算效能高達(dá)360DMIPS，CoreMark跑分可高達(dá)1002.74分(3.482 CoreMark/MHz)，大幅提升設(shè)備運(yùn)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(dú)立引擎，提升傳輸速率和穩(wěn)定性，滿足各種運(yùn)動控制和智能控制對高運(yùn)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(diǎn)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(dá)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(dāng)MCU運(yùn)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(jià)比為特色，高達(dá)96MHz的CPU運(yùn)算速度和120DMIPS CPU運(yùn)算效能，CoreMark跑分可達(dá)326.57分(3.402 CoreMark/MHz)。內(nèi)存最高可支持68KB Flash達(dá)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(shí)器、4組USART和一個2Msps的12-bit ADC等，由各項(xiàng)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(shí)提高精確度和確保信號的完整性。

低功耗運(yùn)行和快速喚醒能力

由于終端設(shè)備要在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集和通訊傳輸，低功耗MCU在設(shè)備進(jìn)行邊緣運(yùn)算時(shí)，能有效處理內(nèi)存空間和通訊時(shí)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(shí)間，AT32 MCU全系列支持睡眠(Sleep)、深睡眠(Deepsleep)及待機(jī)(Standby)三種模式，且具備多個WKUP引腳高速喚醒待機(jī)模式，實(shí)現(xiàn)低流運(yùn)行、低流待機(jī)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(dāng)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(shí)，就必須通過低功耗MCU來維持設(shè)備的長時(shí)間運(yùn)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(lán)牙5.0，主頻高達(dá)150MHz，CPU運(yùn)算效能高達(dá)187.5DMIPS，CoreMark跑分可高達(dá)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(lán)牙射頻(RF)收發(fā)器和基帶(baseband)功能，且藍(lán)牙接收(RX)最大值可達(dá)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(dá)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(shù)據(jù)安全性及隱私

終端裝置進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)時(shí)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(hù)區(qū)管理(帶有硬件的訪問控制)和嚴(yán)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(hù)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(qiáng)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)以及通過雅特力驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)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(fèi)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(yùn)算控制能力，因此更加需要32-bit MCU提供高運(yùn)算、高速數(shù)據(jù)傳輸和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。身為MCU芯片開發(fā)者隨時(shí)面臨多方考驗(yàn)，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(diǎn)運(yùn)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(jìn)制程、高效能的市場研發(fā)精進(jìn)，期望在主頻效能、功耗和封裝尺寸等各方面帶來超越競爭對手的產(chǎn)品優(yōu)勢。