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雅特力AT32 MCU「芯」勢力崛起 驅動AIoT「芯」未來

2022-08-23

隨半導體的微縮技術不斷精進,物聯網不僅將設備自動化、擷取數據及遠端控制等,同時結合AI技術,成為AI+IoT。AIoT意即將IoT導入AI人工智慧系統,從工業應用領域發展到人們的日常生活中,為眾多產業帶來更多創新應用。AIoT旨在使個人獲得安全、舒適與便利性的最佳服務體驗,透過設備收集外部數據資料進行深度學習,利用多層次神經網路訓練系統,再以高運算力進行行為預測,和仿人類做出判斷決策。然而深度學習需要大量的記憶體和CPU資源存於大型伺服器,在傳統的雲端模式中,將數據直接導回雲端進行處理,除了建置成本高,必須考慮資訊傳送延遲性問題以及安全隱私風險也是一項重點考量。

因應企業對數據傳輸的延遲性、資訊安全以及可靠性日益重視,透過數位轉型將終端設備進行邊緣計算,讓更多的運算工作放在靠近資料產生的地方,在傳輸數據的過程中,盡可能地減少往返時間,避免因通訊中斷而使設備發生錯誤訊號,同時加快反應效率、降低成本、提高可靠性和安全性。MCU在實現邊緣AI(Edge AI)或終端AI(Endpoint AI)中成為主要關鍵核心,由於在應用方面MCU的優勢為低功耗、開發速度快和降低開發成本,從嵌入式機器學習(Embedded ML)到微型機器學習(Tiny ML)皆是MCU所發揮之處,根據性能的不同,用來進行複雜的AI運算程度也不同。

MCU-Based AI,強調實時決策和反應速度,具有低功耗、低延遲、低成本和高安全性的優勢,結合數位訊號處理器(DSP)和機器學習(ML),用於分類、辨識、預測及推理判斷,如感測器偵測、馬達振動分析和語音辨識等多項應用於工業控制、電機控制和消費性電子等產業。更高性能的MCU可實現複雜的電腦視覺和成像應用,如指紋分析、臉部辨識和協作機器人等。當AI演算法不斷更新,MCU也必須強化及擴充功能,才能確保其穩定性及安全性,將場景應用到更多產業中,實現真正的AIoT。隨著裝置聯網需求漸增,形成規模化成長,大量的人機互動和高速通訊的拓展,系統日益複雜化,需要依靠人工智能來輔助人類管理及控制,實現高度「智」動化。

雅特力作為32位通用型MCU創新領導者,共12大產品線,分為低功耗、超值型、主流型、無線型和高效能五大功能產品,近200個型號,全系列採用55nm先進製程的ARM○R-Cortex○R-M4高效能或M0+低功耗內核,高質量微控制器和完整的開發工具生態鏈,幫助客戶快速導入產品、縮短生產週期和穩定供貨。雅特力AT32 MCU實現AIoT的關鍵優勢包含四大特點:

 
 

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效率。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,主頻方面從240MHz~288MHz,首創業界最高主頻,同時支援FPU浮點運算,提供256~4032KB Flash、96~512KB SRAM超大記憶體選用,豐富的外設資源和可擴充性,支援XMC儲存器擴增,和多通道12-bit高速ADC及DAC,將AT32 MCU關鍵應用組件和功能區塊整合,實現開發效率和降低成本。AT32 MCU全系列產品中,相當具有競爭力的AT32F435/437系列,在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物聯網系統中的重要能力,AT32F407系列和AT32F437系列,兼容IEEE-802.3 10/100Mbps乙太網路控制器,且AT32F435/437系列採用高速5.33Msps ADC獨立引擎,提升傳輸速率和穩定性,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

精確度通常與感測器或物聯網節點應用相關,感測器具備感應、無線通訊和處理資訊的能力,透過AI演算法所產生的推理、預測行為並做出判斷,MCU正是針對此類需求提供完美的解決方案。如超值型AT32F415系列,以高達150MHz的CPU速度優勢和支持多種通訊接口,如UART、SPI、I2C、SDIO、USB OTG及CAN等豐富外設集成,成為Amazon合作夥伴之一,應用於智能家居方案。

當MCU運行Amazon Connect Kit(ACK)協議,設置Wi-Fi連網,透過智能音箱Amazon Echo或Alexa APP語音控制,為傳統牆面開關添加語音功能和調光控制系統,輕鬆升級智能調光開關;而超值型AT32F425系列,以USB OTG高性價比為特色,主頻96MHz,CPU運算效能高達120DMIPS,CoreMark跑分可高達326.57分(3.402 CoreMark/MHz)。記憶體最高可支持68KB Flash達最大空間使用和20KB SRAM,外設集成OTG控制器、CAN總線、紅外線(IR)定時器、4組USART和一個2Msps的12-bit ADC等,由各項關鍵元件所組成,滿足客戶對於設備的高速數據採集和混合訊號處理應用要求,降低開發難度與成本,同時提高精確度和確保訊號的完整性。

低功耗運行和快速喚醒能力

由於短時間內終端設備必須快速進行高速數據採集和通訊傳輸,低功耗MCU用來解決設備在進行邊緣運算時,能有效處理內存空間和通訊時間降低能耗。多數終端設備皆採用電池作為主要供電來源,為使其延長供電時間,雅特力在研發產品方面,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,實現低流運行、低流待機及快速喚醒能力。

常見的物聯網應用場域小至家庭大至整個城市系統網絡,無線則是串起IoT系統中最重要的通訊方式。當採集訊號設備散佈在各場域內,無法依靠人工頻繁地更換電池,就必須透過低功耗MCU來維持設備的長時間運作,因此雅特力整合一款無線型AT32WB415系列,兼具低功耗和無線功能,採用藍牙5.0,主頻高達150MHz,CPU運算效能高達187.5DMIPS,CoreMark跑分高達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)收發器和基帶(baseband)功能,且藍牙接收(RX)最大值可達到-97 dBm,發射功率(TX)介於-20 dBm至+4 dBm。產品中內置天線,支援超過30m有效範圍距離傳輸,傳輸速度最快可達到2Mbps,AT32WB415系列在價格上具有競爭優勢,對於一些成本敏感的聯網裝置不失為理想選擇。

提升資料安全性及隱私

資料保護在終端裝置進行聯網時所產生的大量敏感數據,必須確保用戶隱私和數據安全。MCU在數據儲存中的受保護區管理(帶有硬體的訪問控制)和嚴格的編程流程規劃以及操作中管理訪問權限的應用至關重要。雅特力自行開發的sLib安全庫(Security Library),可支持密碼保護指定範圍程序區,方案商燒錄核心算法到此區域,提供給下游客戶做二次開發,強化產品本身的安全性、可靠性和二次開發的使用便利性。透過建立完整的系統生態鏈,包含開發環境、實時作業系統(RTOS)以及通過雅特力驗證的第三方軟體資源,符合國際電工委員會(IEC)制定的IEC-60730國際安全標準規範,強大豐富的資源與便利性,有助於產品快速開發上市。

未來無論在哪個應用領域上,皆需要更多的聯網設備,尤其在工業物聯網、消費性電子和無線產品等,這些設備都需具備多元的通訊,和更複雜的運算控制能力,因此更加需要32-bit MCU提供高運算、高速資料傳輸和強大的數據處理。身為MCU芯片開發者隨時面臨多方考驗,例如效能提升、數據傳輸安全、設備聯網通訊、無線傳輸的質量等議題。對此,雅特力正全力投入打造一個全方位的MCU平台生態系統,專注於開發ARM○R-Cortex○R-M4/M0+,內建數位訊號處理器(DSP)、單精度浮點運算(FPU)、高速的CPU效能、相對業界更大的內存、豐富的外設、自主研發的sLib二次開發安全庫,以及多樣化的封裝選擇,適合物聯網業者在有限預算的情況下,滿足更高的規格要求和不同場域應用便利性,下一步將朝向28nm/40nm先進製程、高效能的市場研發精進,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品優勢。

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About Artery

ARTERY Technology 雅特力科技 is a professional creator and maker of 32-bit MCU founded in 2016, with branch offices in Chongqing, Shenzhen, Suzhou and Taiwan specialized in R&D, sales and technical service support. Since 2008, tens of millions of products have been put on the market and widely used in various fields covering 5G, IoT, consumer, business and industrial control, such as, micro printer, balance wheeler, three-axis handheld stabilizer, electronic whiteboard, fingerprint recognition, sweeping robot, optical flow drone, electric vehicle controllers, scooter and panel, stage lighting, thermal imager, LED advertising display, wall switches, INS, DVR, robot control and other terminal applications.
Thanks to the popularity of IoT and smart manufacturing, Artery will continue to place emphasis on the development of MCUs, and partner with 21ic, Chuangyizhan, Sekorm and other third-party platforms in response to the increasing demand of intelligent hardware, more importantly, to make a positive contribution to the building of the world-class industrial ecosystem!