全球首款基于Arm Cortex-M85的超高性能MCU，瑞薩電子攜RA8多款解決方案亮相2023年第六屆上海進(jìn)博會(huì)

隨著邊緣計(jì)算的普及，對(duì)于微控制器的性能和安全要求越來越高。像Cortex-M23和Cortex-M33的發(fā)布，已經(jīng)讓傳統(tǒng)的Cortex-M0和Cortex-M4等應(yīng)用的升級(jí)有了選擇。但對(duì)于600MHz及以上的采用Cortex-M7的MCU的應(yīng)用而言，客戶未能找到滿意的替代升級(jí)型號(hào)。因此Arm在去年發(fā)布了其最新的Cortex-M85，這是首款提供超過6 CoreMarks/MHz 和超過3 DMIPS/MHz的Cortex-M系列內(nèi)核。通過集成Arm Helium技術(shù)，M85相較M7在DSP和ML處理能力上提升了4倍，與其他支持Helium的處理器Cortex-M55相比，它還帶來了約20%的矢量處理性能提升。毫無疑問，Cortex-M85是最強(qiáng)的微控制器的首選內(nèi)核。

而隨著Arm Cortex-M85發(fā)布之后，我們就一直期待著采用該內(nèi)核的MCU的出現(xiàn)?，F(xiàn)在它來了，Renesas于10月31日正式發(fā)布了業(yè)界首款基于基于M85內(nèi)核的MCU——RA8 MCU系列，我們更是非常有幸在第六屆上海進(jìn)博會(huì)的Renesas展臺(tái)見到了這款業(yè)界最高性能MCU。瑞薩電子展示了基于RA8帶來的一系列demo，以及包括RZ/V2L在內(nèi)的RA家族的其他應(yīng)用解決方案。

為邊緣計(jì)算帶來無限可能——RA8 MCU

在瑞薩電子的展臺(tái)上，RA8無疑是此次亮點(diǎn)。而瑞薩電子也帶來了基于RA8打造的多款demo展示，雖然作為一款新產(chǎn)品，尚未有非常多可公布的客戶實(shí)際導(dǎo)入應(yīng)用案例，但現(xiàn)場(chǎng)展示的多款demo，也向大家展示了這款定位在超高性能的MCU的無限應(yīng)用可能。

首先是一個(gè)關(guān)于RA8的Demo是麥輪小車，該demo采用RA8作為整個(gè)小車的主控芯片，以麥輪小車為載體實(shí)現(xiàn)了語音控制、圖傳、運(yùn)動(dòng)控制等多功能于一體的全套解決方案。在語音控制的功能方面，主要是利用了Cortex-M85內(nèi)核中的Helium矢量擴(kuò)展單元，這一單元能夠更高效地實(shí)現(xiàn)AI語音識(shí)別模型的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)離線語音控制的功能。在無線圖傳方面，靠的是RA8內(nèi)置的CEU接口以及WIFI-SPI接口通訊，基于此實(shí)現(xiàn)了第一人稱視角的攝像頭局域網(wǎng)內(nèi)的無線圖傳。而在小車運(yùn)動(dòng)控制方面，由于RA8內(nèi)部高度集成了電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模擬功能，如ADC、PWM等，因此可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)機(jī)械手臂的物體抓取。而且麥輪小車的板子上還搭載了IMU單元，幫助實(shí)現(xiàn)小車的實(shí)時(shí)姿態(tài)檢測(cè)；檢測(cè)的數(shù)據(jù)通過RA8的計(jì)算之后，就通過車上的LCD屏幕，實(shí)時(shí)顯示攝低頭畫面及自身小車狀態(tài)參數(shù)。

另一個(gè)RA8的demo是電機(jī)異常檢測(cè)，值得一提的是該方案的檢測(cè)方法并非通過常見的振動(dòng)傳感器方式獲取，而是直接由RA8針對(duì)電機(jī)電流的信號(hào)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了無傳感器的電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)方案。

據(jù)了解，設(shè)計(jì)人員無需掌握復(fù)雜的AI底層技術(shù)，只需要在PC端使用瑞薩電子的Reality AI工具，對(duì)于電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模采樣檢測(cè)，就可以生成電機(jī)異常的AI模型，而后靈活地部署到包括RA8在內(nèi)的瑞薩全系列MCU中。整個(gè)模型的非常輕便高效，僅占用20K Flash和9K RAM資源；推理時(shí)間僅需3.5ms；準(zhǔn)確度則超過了90%。

相比其其他需要振動(dòng)傳感器、或者ToF/CMOS傳感器的方案，該方案的好處不言而喻。一是降低了整個(gè)方案的成本，而是不會(huì)干擾電機(jī)的正常工作就實(shí)現(xiàn)了輕松的部署。

最能體現(xiàn)RA8 MCU高計(jì)算性能的demo當(dāng)屬現(xiàn)場(chǎng)展示的一個(gè)視頻人物實(shí)時(shí)識(shí)別的demo。據(jù)了解，該demo可以實(shí)時(shí)檢測(cè)180度視角內(nèi)的人物，即使部分被遮擋也能正常檢測(cè)，支持室內(nèi)、室外多種場(chǎng)景中，檢測(cè)距離超過20米。

如下圖所示，可以看到RA8上運(yùn)行的AI識(shí)別算法可以跑滿13幀的速率，也就是僅需70多毫秒就可以實(shí)現(xiàn)一次刷新，性能非常強(qiáng)悍。在與現(xiàn)場(chǎng)工程師的交流過程中，我們得知RA8跑著這一個(gè)識(shí)別算法只需要二三十M的大小，而RA8上集成了480M的片內(nèi)資源，因此可以同時(shí)跑十個(gè)這樣的模型，可以說是性能非常強(qiáng)悍。

搭載獨(dú)創(chuàng)AI加速器——RZ/V2L高性能AI方案

看完了RA8的一系列demo，我們?cè)賮砜纯慈鹚_電子展臺(tái)的其他展品。RZ/V2L AI套件是其展示的另一款高性能的AI應(yīng)用demo，支持人臉識(shí)別、凝視檢測(cè)、DMS等多種應(yīng)用場(chǎng)景。

據(jù)了解，RZ/V2L采用了雙核Cortex-A55(1.2GHz)、Cortex-M33以及第三代DRP-AI加速器，提供0.5TOPS的算力和2路千兆網(wǎng)等豐富高速通信接口。

“DRP(Dynamically Re- configurable Processor)-Al”是瑞薩獨(dú)創(chuàng)的AI加速架構(gòu)，由加速M(fèi)AC處理的AI-MAC單元和加速圖像預(yù)/后處理、池化層的DRP單元組成，可以通過DRP-AI Translator將PC端ONNX模型轉(zhuǎn)換成嵌入式目標(biāo)代碼，支持Simple-ISP(DRP加速)和自定義構(gòu)建圖像處理算法庫，兼具高AI推理性能和低功耗特性。

內(nèi)置高精度AFE的MCU——RX23E-A高精度稱重傳感器方案

相比數(shù)字電路的能力，瑞薩電子的模擬電路實(shí)力同樣不可小覷。而將模擬的電路功能與MCU相結(jié)合，在很多傳感器應(yīng)用中能夠幫助客戶簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)和BOM成本，減少模擬電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，加速產(chǎn)品上市。

在此次展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，瑞薩電子還展出了一款RX23E-A高精度稱重傳感器方案，其搭載的主控MCU選擇了RX23E-A，該芯片在一個(gè)極小的尺寸中集成了高精度的模擬前端電路（AFE），因此無需外部AFE電路設(shè)計(jì)，就可以實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、流量和重量等模擬參數(shù)的傳感器方案。RX23E-A高能效MCU使用RXv2內(nèi)核，支持DSP和浮點(diǎn)運(yùn)算，可進(jìn)行濾波、補(bǔ)償?shù)刃盘?hào)處理，單芯片即可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量、運(yùn)算和通信。

憑借著RX23E-A的模擬能力加持，該數(shù)字稱重傳感器解決方案可以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，在滿量程250克范圍內(nèi)測(cè)量精度達(dá)到±0.05%；整個(gè)方案的尺寸也非常小，僅為22x16毫米，還集成RS485收發(fā)器，可直接和遠(yuǎn)程主機(jī)通信。

結(jié)語

除了上述介紹的一系列高性能MCU、模擬MCU的應(yīng)用解決方案外，此次瑞薩電子還展示了一系列汽車應(yīng)用方面的解決方案，包括與Hailo合作的基于R-Car S4的算力可拓展智駕方案，以及和Lacroix合作的基于瑞薩V3H的多路攝像頭的道路實(shí)時(shí)檢測(cè)eCUBE平臺(tái)解決方案等。

隨著邊緣計(jì)算對(duì)于處理器/微控制器的計(jì)算性能的提高，瑞薩電子推出的一系列高性能計(jì)算解決方案，以及和軟件、加速器合作伙伴提供的全套解決方案，可以加速客戶的邊緣計(jì)算應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更高效的計(jì)算加速。