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    賦能邊緣AI,恩智浦給傳統MCU帶來X無限可能

    2022-07-01
    作者:王潔
    來源:電子技術應用
    關鍵詞: 恩智浦 MCU MCX

    物聯網建設和發展在經歷了概念炒作之后已經開始進入到產業系統平臺開發、產業應用創新中,根據IHS的預測,到2030年互聯設備的數量將超過750億個。智能互聯設備、智能工廠、智能家居、智能汽車等應用對安全邊緣技術的需求進一步對MCU提出了更高的要求,不僅要滿足功率、性能和安全上的復雜需求,還要同時平衡系統總成本和能效。在這樣的需求下,恩智浦全新MCX微控制器產品組合應運而生。

    目前恩智浦擁有市場上大獲成功的三大類邊緣計算平臺的產品:通用MCU、跨界MCU(i.MX RT系列)、i.MX和Layerscape應用處理器,構筑了恩智浦廣闊的可拓展邊緣計算平臺。MCX產品系列是其面向邊緣計算的新一代MCU產品,依然是基于Arm? Cortex?-M系列,同時也沿用了恩智浦廣泛使用的MCUXpresso開發軟件及開發工具,提供了更高的可擴展性,并充分考慮了簡化系統設計,為開發者提供更好的體驗。該產品組合還首次集成了恩智浦用于加快邊緣推理的新型專業化神經處理單元(NPU),有助于在邊緣實現高性能推理。

    “隨著人工智能和智能邊緣計算的發展,我們所面對的挑戰越來越多,既需要快速發展的技術格局,并且隨著數據的大量傳輸,運算、處理和對信息安全保護的需求也越來越重要。此外,手持設備、電池應用等領域對低功耗的要求也越來越嚴格。全新的MCX產品系列集合了LPC、Kinetis兩個系列產品的優勢,可以提供更豐富的選擇,也為開發人員提供更好的用戶體驗?!倍髦瞧执笾腥A區工業與物聯網市場高級總監金宇杰如是說道。

    MCX四大產品系列

    MCX系列包括四大產品線,即N、A、W和L系列。

    MCX N系列即高性能系列,工作頻率為150~250MHz,針對智能運算的要求,首次將NPU和DSP加入到MCU中。此外,還嵌入了恩智浦特有的安全系統——EdgeLock?。

    MCX A系列即基準系列,是一個入門款的MCU系列,工作頻率在48~96MHz之間,內置定時器、低引腳數、單引腳電源,且針對成本受限應用進行了優化。

    MCX W系列即無線連接(Wireless)系列,工作頻率在32~150MHz之間,集成低功耗藍牙(BLE)模塊,同時高度集成了一些外圍器件,可減少外部BOM。

    MCX L系列即超低功耗系列,工作頻率在50~100MHz之間,針對低功耗應用進行了優化,并且集成了此前LPC中的低功耗,可提供業界領先的低靜態和動態功耗,有助于延長電池續航時間。


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    恩智浦MCX產品組合(圖源:恩智浦公司)

    據金宇杰介紹,恩智浦在開發這一產品系列時,秉承著三大設計理念,即:更高的可拓展性、簡化系統設計、提供面向開發人員的軟件(包括已經被廣泛使用的MCUXpresso和一些底層軟件),這使得MCX最終呈現更好的效果:易于從原來的LPC和Kinetis平臺遷移過來;有助于縮短開發周期;持續強化片上的安全性。

    恩智浦首個集成 NPU 的 MCU 家族

    “在智能邊緣的時代,智能家居、智能醫療、智慧交通、智慧工廠等領域的應用場景不斷增加,且日趨成熟,迫切需要真正的神經處理單元幫助處理這些應用中的人工智能相關工作,MCX的一大亮點就是擁有真正的硬件的神經處理單元,也就是將NPU集成在普通的通用MCU上,幫助客戶做到專用的人工智能和機器學習方面的處理?!倍髦瞧诌吘壧幚硎聵I部系統工程高級總監王朋朋介紹道。


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    恩智浦MCX產品構成(圖源:恩智浦公司)

    人工智能已經持續火熱了幾年時間,市場上多是專用神經處理器,如專用的神經網絡處理器以及人工智能處理芯片。王朋朋認為,在MCU中集成神經處理單元是迎合時代的需要。在CPU的旁邊增加一個NPU協處理器,其內部擁有計算通道,圖示的四個計算管道是其NPU里最小的示例,每個計算管道里有四個計算單元,是一個4×4的計算處理單元。恩智浦的整個產品家族里都會采用統一的架構,提供更高性能的NPU加速器。


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    恩智浦NPU加速器(圖源:恩智浦公司)

    NPU加速器也支持基于eIQ的機器學習軟件開發環境,與恩智浦此前發布的MCU或MPU上基于CPU的開發環境和開發工具保持一致,為現有用戶和新用戶在開發時增加機器學習和智能的元素提供了便捷。恩智浦也在入門級的MCU、高端的MCU,以及應用處理器上,采用了統一的架構。在性能層面,可以覆蓋從32次運算/周期到2000次運算/周期,未來還可以擴展到更高的性能或更小的單元。

    MCX是恩智浦集成NPU的第一個產品家族,之前用CPU來處理的事項未來可以由NPU專門處理,從而有效提高效率。在NPU上進行機器學習的運算加速時,性能會比Cortex-M33的內核有至少30倍以上或更高的加速。因此可以實現CPU和NPU的并行處理,在一顆通用的MCU上,既實現了傳統MCU的功能,同時又實現了人工智能的運算加速。

    現在看來,越來越多的落地的項目會要求邊緣計算平臺擁有AI功能支持。據王朋朋介紹,基于NPU的出現,恩智浦也增加了很多新應用,在日常生活中,有客戶在做識別物體的秤,為了做到把東西放在秤上就可以直接結賬;在醫學檢測中,可以應用于檢測含瘧疾的紅細胞;在交通出行中,可以幫助智能車識別障礙,自動地做出判斷和處理等。金宇杰也補充了一個電梯應用,MCU產品加上NPU可以幫助智能電梯做人數統計,并對電梯本身進行流量計算。

    恩智浦對于面向不同應用場景隆重推出的MCX四大系列產品都非??春?,并投入了大量的開發力量。據了解,今年年底會出樣片,W和N系列將在明年量產,首先量產的會是MCX W系列。   

    隨著智能化、自動化時代的到來,MCU的用量非常大,越來越多的廠商加入進來,國內廠商在MCU領域也在不斷發力,并且在一些領域也取得了不錯的成果。作為老牌MCU大廠,恩智浦也會繼續發揮自己的優勢,整合其累積的技術優勢,在賦能智能邊緣應用中發揮舉足輕重的作用。



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