雅特力AT32 MCU「芯」勢力崛起　驅(qū)動AIoT「芯」未來

隨半導(dǎo)體的微縮技術(shù)不斷精進，物聯(lián)網(wǎng)不僅將設(shè)備自動化、擷取數(shù)據(jù)及遠(yuǎn)程控制等，同時結(jié)合AI技術(shù)，成為AI+IoT。AIoT意即將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、舒適與便利性的最佳服務(wù)體驗，透過設(shè)備收集外部數(shù)據(jù)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，和仿人類做出判斷決策。然而深度學(xué)習(xí)需要大量的內(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，除了建置成本高，必須考慮信息傳送延遲性問題以及安全隱私風(fēng)險也是一項重點考慮。

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，透過數(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)生錯誤訊號，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，由于在應(yīng)用方面MCU的優(yōu)勢為低功耗、開發(fā)速度快和降低開發(fā)成本，從嵌入式機器學(xué)習(xí)(Embedded ML)到微型機器學(xué)習(xí)(Tiny ML)皆是MCU所發(fā)揮之處，根據(jù)性能的不同，用來進行復(fù)雜的AI運算程度也不同。

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、馬達(dá)振動分析和語音識別等多項應(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、臉部辨識和協(xié)作機器人等。當(dāng)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)?；砷L，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，共12大產(chǎn)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(chǎn)品，近200個型號，全系列采用55nm先進制程的ARM○R-Cortex○R-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)周期和穩(wěn)定供貨。雅特力AT32 MCU實現(xiàn)AIoT的關(guān)鍵優(yōu)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(yīng)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(chuàng)業(yè)界最高主頻，同時支持FPU浮點運算，提供256~4032KB Flash、96~512KB SRAM超大內(nèi)存選用，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，實現(xiàn)開發(fā)效率和降低成本。AT32 MCU全系列產(chǎn)品中，相當(dāng)具有競爭力的AT32F435/437系列，在CPU運算效能高達(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，透過AI算法所產(chǎn)生的推理、預(yù)測行為并做出判斷，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(dá)150MHz的CPU速度優(yōu)勢和支持多種通訊接口，如UART、SPI、I2C、SDIO、USB OTG及CAN等豐富外設(shè)集成，成為Amazon合作伙伴之一，應(yīng)用于智能家居方案。當(dāng)MCU運行Amazon Connect Kit(ACK)協(xié)議，設(shè)置Wi-Fi連網(wǎng)，透過智能音箱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);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(dá)120DMIPS，CoreMark跑分可高達(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)采集和混合訊號處理應(yīng)用要求，降低開發(fā)難度與成本，同時提高精確度和確保訊號的完整性。

低功耗運行和快速喚醒能力

由于短時間內(nèi)終端設(shè)備必須快速進行高速數(shù)據(jù)采集和通訊傳輸，低功耗MCU用來解決設(shè)備在進行邊緣運算時，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)備皆采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(fā)產(chǎn)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(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)用場域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)采集訊號設(shè)備散布在各場域內(nèi)，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(shè)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，采用藍(lán)牙5.0，主頻高達(dá)150MHz，CPU運算效能高達(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-97 dBm，發(fā)射功率(TX)介于-20 dBm至+4 dBm。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

數(shù)據(jù)保護在終端裝置進行聯(lián)網(wǎng)時所產(chǎn)生的大量敏感數(shù)據(jù)，必須確保用戶隱私和數(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(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)，可支持密碼保護指定范圍程序區(qū)，方案商刻錄核心算法到此區(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。透過建立完整的系統(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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，強大豐富的資源與便利性，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，皆需要更多的聯(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，和更復(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。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○R-Cortex○R-M4/M0+，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)格要求和不同場域應(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。