MCU

来源:汽车电子应用网

10月,国务院常务会议通过的《新能源汽车产业发展规划(2020-2035)》提到,以市场主导、创新驱动、协调推进、开放发展为基本原则,力争经过15年持续努力,使我国新能源汽车核心技术达到国际领先水平,质量品牌具备较强国际竞争力,我国进入世界汽车强国行列。

《规划》的出台将加快我国新能源汽车产业发展举措落地,为未来我国新能源汽车产业发展描绘出新的蓝图。比如,《规划》提出到2025年新能源汽车新车销量占比达到25%左右,智能网联汽车新车销量占比达到30%,高度自动驾驶智能网联汽车实现限定区域和特定场景商业化应用。于此同时,5G新基建的持续推进使得5G通信技术渗透进各应用领域,汽车将由功能型产品向智能型产品转变,汽车电子有望成为半导体行业中极具发展活力与潜力的市场方向。

从车身到动力总成,到车身控制、信息娱乐、辅助驾驶,以及智能汽车中的传感器包括摄像头、光线传感器、毫米波雷达等等控制单元,都离不开复杂芯片组的支撑,而在这之中,MCU 扮演了非常重要的角色。

据不完全统计,MCU 占一辆汽车半导体器件总量高达30%,且基于第三方机构的预测,现在平均每辆汽车所用到的MCU至少在70颗以上。随着汽车向智能化和电子化发展,后续每辆车所需MCU将可能达到上百颗。

MCU即微控制单元,是将CPU、存储器都集成在同一块芯片上,形成芯片级计算器,可为不同的应用场景实施不同的控制。在智能汽车中,当传感器采集外部的数据后需要有一个“大脑”去做相应的处理、运算及控制,这个“大脑”就是MCU,MCU作为汽车的智能大脑,扮演着核心的思考运算和控制作用。

车规级MCU发展现状

在IC China 2020同期举办的智能网联汽车芯片论坛上,杰发科技副总经理童强华分析了目前全球及中国国内MCU尤其是汽车MCU的发展现状。

全球MCU市场趋势处于稳定增长的状态,虽然它已经没有爆炸式的增长,但是它一直在稳定地增长。国内MCU市场的发展大概以每年6%-7%的增长速度在增长。

在应用占比方面,从全球范围来看,汽车电子是占比最大的板块之一,但是在中国国内汽车电子应用还比消费电子略逊一筹,这同时说明中国未来的发展空间非常大,尤其是随着汽车新四化的发展,汽车电子应用占比将逐步提高。


从供应商角度来看,基本上主要的MCU供应商还是一些欧美和日本的海外厂商,中国半导体厂商的占比还比较低。不过随着近几年国内厂商在消费市场不断突破,中国MCU半导体厂商在消费市场的进展还比较快。

童强华表示,国内消费级MCU已经有很多厂商在做,比如GD(兆易创新)、华大半导体等,这些厂商在消费级市场逐渐发展成熟。由于消费市场的门槛相对稍低,在技术上取得了突破,加之国内MCU在性价比方面较海外产品有比较大的优势,可以明显看到近几年国内MCU的市场占比上升比较快。
但是汽车市场的各方面的技术难度还比较高,不单单是芯片的设计,还包括晶圆制造及全产业链的投入,都是非常大的。

而汽车从一个项目、一个产品的研发到最终的量产,周期比较久,不像消费类MCU从项目开发到量产经历几个月时间就可以结束,车规级MCU普遍需要1到2年时间,是一个高投入、回报慢的市场。“不过,车规级MCU市场的优势在于稳定性高,一旦产品被车厂所使用,就很难被替代,因为车企的投入同样比较大,不会轻易去更换其零部件产品。”只是,目前专注在做车规级MCU的国内厂商并不是很多。

车规级MCU替代需求大

我们的机遇在哪呢?

MCU的全球市场份额和出货量每年是逐步上涨的,这表明MCU是一个稳步上涨的市场,不过现下国产MCU占比还较低,虽然近几年有一些提升但整体占比还较低。“国内MCU厂商未来的市场空间非常大,尤其是车规级MCU几乎被海外厂商所垄断,但激烈的中美贸易战将导致车厂的替代需求加强。”

同时也会面临一系列挑战。比如目前消费市场很快就陷入了价格战,当大家都在拼价格的时候就很难赚到钱。要跳出价格战的恶性循环,还需要厂商找准自身的定位。

在汽车市场则需要突破技术的瓶颈,突破车规级之后,在域控制器方向未来要力争有国产的产品。其实MCU是平台化的,从海外厂商可以看出,其MCU产品系列有成百上千颗,可为客户提供所有产品全系列的选择,这也体现出国产MCU的一个弱势,同时也指出了突破的方向,即为客户提供多选择,争取让其选择一家厂商就能满足所有需求。

这也是生态系统建设的一方面,另外在包括IP、芯片设计、晶圆厂、封测厂等产业链上下游资源上协同,提高车规级MCU产品的安全性、稳定性与可靠性。

在今年7月的慕尼黑上海电子展期间,兆易创新存储器事业部市场经理薛霆向本网表示,截至今年5月,兆易创新的MCU累计出货量已超4亿颗。薛霆指出,在存储方面,兆易创新所有65nm系列的产品均通过了车规AEC-Q100的认证,不仅提供全系列的选择,且保证了产品的安全性、可靠性与耐用性。未来,兆易创新还将借助成功的经验与优势,推动MCU在汽车上实现与应用。

在汽车领域持续深耕10年的芯旺微,已实现32位车规级MCU KF32A系列的量产,近日,芯旺微又完成了A轮融资,将借助资本的力量推动更高性能车规MCU的研发、汽车电子领域的市场拓展。

未来智能汽车产业会形成芯片+算法+数据+软件的产业布局,芯片和算法就是杰发科技未来主要的一个着力点。据了解,2018年底,杰发科技AutoChips国内首颗通过AEC-Q100 Grade1车规认证的AC7811 MCU实现量产。并相继开发了第二代AC7801X系列车规级MCU,童强华现场表示,满足功能安全ISO26262 ASIL-B认证的第三代AC7840X车规MCU正在设计开发中。

车规级MCU的研发量产并非易事,随着近年来国内新能源汽车市场体量不断扩大,在多项政策的推动作用下,MCU的国产替代需求进一步增大。本土厂商抓住政府对于集成电路产业的支持以及新基建的机遇,有望进一步缩小和国外领先厂商之间的差距。

来源:汽车电子应用网
http://ecar.semi.org.cn/site/ecar/article/762e57ab2b7140bc813dffaee528e4...

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Holtek新推出Flash MCU BH66F2663,支援多频段高精度阻抗相角量测功能,透过阻抗相角量测电路,可知待测物的组成成分,当量测人体阻抗及相角时,可透过四电极或八电极计算体脂并分析身体组成成分。

BH66F2663资源包含16K×16 Flash ROM、1024×8 RAM、256×8 EEPROM、LED Driver及多种通讯介面。内建5kHz~1MHz多频段正弦波产生器、阻抗相角量测电路、LDO与24-bit ADC电路,提供更宽范围且精准的阻抗与相角量测功能,并大量减少外部元件,缩小产品体积,降低BOM COST。内建EEPROM,轻易实现产品自动调校/标定的功能,简化开发及生产。

BH66F2663提供48-pin LQFP与64-pin LQFP两种封装形式,搭配丰富的资源及完整的功能,可满足多种不同档次,多样化产品需求。

来源:HOLTEK

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作者:张国斌

去年12月,在深圳国际电子展期间,我采访了华大半导体,撰写了《华大半导体--本土MCU里的硬核理工男》一文,介绍了华大半导体在MCU领域发挥理工男特质,如何专啃技术难题推出低功耗高可靠性MCU的故事,在2020深圳国际电子展上,我再次采访了华大半导体,我惊讶地发现,一年不到,这枚MCU理工男成长惊人!2016至2019年销售收入复合增长率达300%。基于此,我可以大胆预测:华大半导体必将成为中国MCU王者!

图1  华大在电子展的展区

图1  华大在电子展的展区

人才+聚焦=成功

华大半导体MCU事业部是2016年2月成立的,其MCU事业部相比本土其他MCU厂商属于后来者,不过后来者华大半导体MCU事业部却有好的班底,其核心研发人员来自国际顶级MCU厂商,而且数量多达200+人,远超国内MCU同行。

21世纪是人才竞争的时代,有了人才,有踏实做事的风格,就有了问鼎王座的可能。依托人才优势,华大MCU拥有打造独立IP的能力,而且从成立之初,就聚焦在提供超低功耗、高可靠性MCU产品,并瞄准了电机产品等应用,这些聚焦让华大MCU脱颖而出。

经过4年的打磨和积累,华大MCU自2019年开始爆发,并且呈现出爆发式成长态势--去年华大MCU在ETC和水表气表领域获得大单,在ETC产品市场上大放光彩。

图2  华大MCU几乎打进所有白家电产品中

图2  华大MCU几乎打进所有白家电产品中

今年,华大MCU凭借低功耗和高可靠性全面发力,尤其在白色家电领域全面进军,各大家电品牌都有合作。假以时日,将这个领域外资品牌逐出市场已无悬念。

这个视频展示了今年的一部分方案,大家可以数数有多少个方案?

几款华大典型MCU方案

华大半导体MCU市场部经理梁少峰介绍华大半导体比较典型的几款方案。

梁少峰首先拿起两个3D打印的人偶给我。

“摸一下!”他说。

图3   3D打印对比

图3   3D打印对比

我愕然,问:“摸什么?”

“摸一下细节。”他说。

“细节?”我突然脸红。。心想你这家伙真是个理工直男,周围很多人在看,这咋摸呢?不敢乱摸呀,否则后果很严重啊。

他突然伸手过来把我的手拽过去分别摸了两个人偶的脖子。

“啥感觉?”他问。

“好像白色的更细腻一些。”我说。

他得意地笑了,像中了大奖。

“知道为啥有这个区别吗?”我摇摇头。

“这是因为我们M4 内核MCU的峰值算力高!在一些细节地方需要更高算力,因为3D打印有一定的凝结速度要求,算力高,则细节曲线更平滑,打印出来的产品就更细腻,所以我的方案打印效果更好,超过了国外同类MCU。”他强调。“另外,在空调多电机领域,也需要高算力。”

在今年疫情中大热的额温枪、血氧仪领域,华大也凭借出色的产品特性、高效的供应链整合能力和出众的方案开发能力赢得了市场。

图4  额温枪、血氧仪华大出货3000万

图4  额温枪、血氧仪华大出货3000万

据介绍,华大血氧仪通过检测充血人体末梢组织,对不同波长的红光和红外光的吸光度变化率之比推算组织的动脉血氧饱和度。方案是基于华大半导体自主研发的HC32L系列超低功耗MCU芯片产品,具有高整合度、高抗干扰、高可靠性和超低功耗的特点,HC32L系列芯片产品采用Cortex-M0+内核,集成丰富的外设功能,包括各种定时器、LCD控制器、ADC/DAC、Vcomp比较器、OPA运放等,以及UART、SPI、I2C等多种通讯接口,特别适用于额温枪、血氧仪等相关便携式医疗电子设备。

图5 血氧仪控制示意图

图5 血氧仪控制示意图

梁少峰还为我介绍了华大独特的指纹电子锁方案。

图6 华大半导体的电子锁方案

图6 华大半导体的电子锁方案

据他介绍,华大电子锁把锁控、指纹和蓝牙集成进来,形成三合一方案,有较高的性价比。数据显示,随着智能家居概念火爆,指纹锁越来越得到认可,每年出货量在稳步上升。

在无线数传方面,他也表示,由于华大MCU有出色的超低功耗特性,即便各种IoT-SoC已经集成了MCU,但客户依然选择搭配华大MCU,以便能够降低整体功耗,满足实际应用对电池寿命与成本的要求。

去年的主角--各种表计方案,今年又添加了新主角:超声波与无磁计量水气表方案,与传统强项的脉冲计数式水气表方案以及各类无线远传通信模块一起接受观众的检阅。

图7图8  华大MCU在各种表计中的应用图7图8  华大MCU在各种表计中的应用

图7图8  华大MCU在各种表计中的应用

除此之外,现场还展示了华大MCU在电摩充电桩、PLC、无叶风扇控制、便携式对讲机方面的各种方案,这些方案需要高可靠性MCU,这也说明华大MCU的各种场景适用性非常好。华大半导体的MCU已经打进了多个新领域。“这主要得益于忠实且优秀的合作伙伴带来了更多的行业客户与应用,以及客户对华大MCU高可靠性品质的认可。”他解释说。

图9/10/11/12/13 华大MCU应用领域非常广泛图9/10/11/12/13 华大MCU应用领域非常广泛图9/10/11/12/13 华大MCU应用领域非常广泛图9/10/11/12/13 华大MCU应用领域非常广泛图9/10/11/12/13 华大MCU应用领域非常广泛图9/10/11/12/13 华大MCU应用领域非常广泛

MCU应用离不开生态建设,梁少峰表示华大半导体积极构建MCU生态,从开发工具到各种驱动各种电机算法以及安全认证,都提供充分的支持服务,确保客户快速高效的开发各种MCU应用。

图14  华大MCU的生态布局

图14  华大MCU的生态布局

他表示华大也在积极布局家电市场,已经有针对性的方案,凭借出色的特性,华大MCU已经通过了多个头部家电厂商严格的测试,明年开始就将在各类家电上陆续量产出货,因此我判断华大MCU未来出货量将持续保持快速增长势态,随着其在白电市场的厚积薄发,不久的将来,华大半导体MCU销售额有望成为本土MCU一哥。

在展会现场,我发现立功科技负责汽车电子领域的高管欧阳总也在观摩华大MCU的各种方案。

图15  合作伙伴观摩华大方案

图15  合作伙伴观摩华大方案

依靠本土巨大的市场优势,本土高品质MCU必然大有作为,未来一定会涌现出年销售额10亿级规模的本土MCU厂商,将会是谁呢?让我们拭目以待。

我愿意为华大半导体点赞!

【原创】华大MCU:本土MCU王者?

注:本文为原创文章,转载请注明作者及来源

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9月15日上午,“2020年优秀网络安全解决方案和网络安全创新产品评选活动”颁奖典礼在2020年国家网络安全宣传周“网络安全产业创新发展主题论坛”上举行,国民技术N32G/N32L通用安全MCU芯片荣获“2020年网络安全创新产品优秀奖”!


2020年国家网络安全宣传周于9月14日至20日在全国范围内举行,作为网络安全周活动的重要组成部分,由中国网络安全产业联盟(CCIA)承办的“网络安全产业创新发展主题论坛”已经连续第三年组织开展“优秀网络安全解决方案和网络安全创新产品评选活动”。本次评选活动经过CCIA组织专家评审和用户在线投票,国民技术N32G/N32L通用安全MCU芯片脱颖而出,是获得“2020年网络安全创新产品优秀奖”的唯一MCU产品。

获奖产品简介:

N32G/N32L 全系产品基于ARM Cortex-M系列32位处理器内核,内置嵌入式高速闪存、低功耗电源管理,集成数模混合电路,并内置密码算法硬件加速引擎以及安全单元。系列产品在解决物联网终端安全问题的同时,提升产品性能、可靠性、集成度,并降低成本。产品不仅满足通用型市场智能物联应用需求,而且面对物联网数据信息保护,基于该系列产品增加安全特性,从芯片底层增强物联网安全性,是目前业界最具安全属性的通用MCU,单颗芯片上安全与性能达到最佳平衡。基于N32G/N32L 系列MCU形成的单芯片安全智能锁解决方案、单芯片无磁计量智能表计方案、单芯片多直流变频电机方案等多个技术解决方案具有行业引领性。

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作者:张国斌

如今,万物互联已经成为全球最重要的发展趋势之一,而MCU几乎是每一个联网设备的关键元件,可以说是万物互联的核“芯”所在。在2020年7月31日的主题为“兆存储、易控制、新传感”的2020兆易创新全国巡回研讨会深圳站上,兆易创新MCU事业部产品经理陈奇透露兆易创新的MCU出货量已经超4亿颗,如此惊人的数量未来是否将引发下一轮物联网产业的井喷呢?此外,他也以透露兆易创新的RISC-V MCU开发板已经售出十万块!如此惊人数量的开发板是否预示着RISC-V MCU有望应用爆发呢?


在本次研讨会上,兆易创新执行副总裁、 MCU事业部总经理邓禹在开幕致辞中指出经过15年的发展,兆易创新已经建立起存储器、微控制器、传感器三大核心业务为主体的生态系统,可以为客户提供全方位的服务。

他表示在中国市场,兆易创新的SPI NOR Flash市场占有率为第一,同时也是全球排名前三的供应商之一,累计出货量已经超130亿颗,年出货量超28亿颗;兆易创新的MCU作为中国32位通用MCU领域的主流产品,有24个系列350余款产品选择,覆盖率稳居市场前列,并且累计出货量已经超过4亿颗。兆易创新的触控和指纹识别芯片广泛应用在国内外知名移动终端厂商,是国内仅有的两家的可量产供货的光学指纹芯片供应商之一,其中触控芯片全球市场排名第四,指纹芯片全球市场排名第三。


兆易创新代理总经理 何卫特别指出不管什么时候,疫情总会过去,产业要有信心。他在介绍了兆易创新的总体业务之后,对DRAM市场做了分析,他认为目前是本土进军DRAM好时机。


他指出中国是DRAM第一大需求市场,数据显示2019年中国国内DRAM消耗超过了2300亿,做DRAM既是满足国家战略需求,也是填补国内空白,兆易创新会有计划完善产品线,他表示兆易创新要通过这个产品线的开发,巩固公司在存储器领域的龙头地位。他也表示兆易创新的MCU需求很旺盛,累计出货已超过了4亿颗,客户数超过了2万,堪称是国内MCU的龙头。


从他公布的排名看,在过国内市场,兆易创新的排名仅在ST和NXP之后,但是份额差距还是比较大。他表示MCU市场每年有200亿美元的规模,从出货量看,兆易创新的MCU出货在不断增加,2019年出货达1.08亿颗MCU。

兆易MCU始终保持领先

兆易创新MCU事业部产品经理陈奇则为大家详细介绍了兆易创新MCU发展情况,他首先回顾了GD32 MCU产品的几个里程碑--第一颗国产32bit MCU是在2013年4月发布,2016年兆易创新我们发布了通用型MCU,2019年兆易创新自主研发发布了第一颗国产RSIC-V 32位MCU。


他表示兆易创新的MCU产品有四大特点。第一个是高性能,相对市场上同等内核MCU来说性能更高。第二个是产品可靠性高,兆易创新MCU系列产品在温度范围和ESD特性上都满足工业级标准。第三个是开发的简易性,兆易创新的MCU采用了内核的生态,沿袭了开发生态上的一致性。很多的工程师在学校就已经学过这样的开发环境,因此很容易上手。第四个是产品系列之间的兼容性和一致性,工程师设计方案时可以在不同内核和外设的MCU之间灵活选择,而不需要改动硬件。


他详细介绍了兆易创新RISC-V MCU的发展情况 ,他指出GD32V系列RISC-V内核MCU是业界首颗基于RISC—V内核的通用MCU,在2019年8月发布。RISC-V MCU自发布后受到业界关注,目前已经向全球各地出售了十万个开发板!,发到了全球各地的爱好者和工程师手上,凭借这个MCU兆易也获得了年度最佳MCU奖项。

“GD32VF103(RISC-V MCU)比传统内核有更好的性能,性能提升了15%,部分原因是工艺升级,但也说明RISC-V MCU不输传统MCU ,另外,从内核到外设,芯片的自主性进一步提升。”他强调。


他表示兆易的目标是打造一个MCU百货公司,未来兆易创新在MCU开发上主要是这几个方向:

1、无线连接,面向消费类的行业成长空间最大的就是无线连接,第一颗是面向lOT的Wifi产品。

2、超低功耗的MCU,包括电池供电的设备以及便携式设备还有可穿戴设备。

3、汽车级产品,车规级的产品目前也是MCU一个非常大的应用场景,包括满足汽车级产品认证和车身控制系统以及辅助驾驶系统,未来计划立项做这样产品。

此外他表示兆易已经开发了基于Cortex-M33的MCU产品,M33内核是2016年推出的内核面向的是未来loT市场,M33继承了M4在工业应用市场上的优势。兆易会继续沿袭它在工业市场上的优势,新增了模拟外设。兆易创新在7月28日正式对外推出了这款新品系列。


该系列MCU采用台积电低功耗40纳米(40nm)嵌入式闪存工艺构建,具备业界领先的处理能力、功耗效率、连接特性和更经济的开发成本,GD32E5产品组合提供了3个通用系列和1个专用系列,4种封装类型23个型号选择,目前已经开始提供样片和开发板卡。

GD32E5系列处理器主频最高可达180MHz,内置硬件乘/除法器并提供了完整的DSP指令集和单精度浮点运算单元(FPU),还配备了全新的硬件三角函数加速器(TMU),可支持矢量、正余弦、指数、平方根、常用对数等数学三角运算,以减轻CPU负担并提高处理效率,从而推动以数字信号处理为中心的高级计算应用。最高工作性能可达244DMIPS,CoreMark®测试可达547分。同主频下的代码执行效率相比市场Cortex®-M4产品提升了10%-20%,相比Cortex®-M23产品的性能提升超过40%。

在低功耗方面,GD32E5提供了5种全新省电模式,最高主频所有外设全速运行模式下的工作电流仅为332µA/MHz,相对于GD32F4产品下降了32%,实现了极佳的能效比。在电池供电时的待机电流最低仅为0.7µA。他表示该系列产品的封装类型从64到100到144脚。


电机控制是GD32 MCU的一大细分市场,GD32 MCU多个产品系列都可以实现常用的无传感器算法,实现了高精度和电路采样。


他表示,在loT领域GD32MCU和国内的云端厂家一直有合作。部分开发板和芯片已经集成了他们的系统,可以帮助用户快速、高效的实现方案级的方法。

以阿里YunOs为例,兆易的方案已经做好了对接,“开发环境方面我们支撑全环境下把完整的例程给客户,开发工具上我们本身有做量产的烧录器,与此同时我们也做了三合一的调试下载器,支持离线、在线、多口的下载。”他强调。

目前,物联网领域由于碎片化严重,很多应用要针对场景定制,因此很难有单品大量出货,RISC-V以其开源和灵活性受到物联网领域厂商的追捧,兆易创新率先喝了RISC-V在MCU领域的头谈汤,预计未来还有很多厂商会跟进,在CITE2020期间,笔者采访了灵动微、国民技术等几家本土MCU厂商,他们都表示在密切关注RISC-V 架构在MCU领域的应用,也许这块小小的GD32VF103 RISC-V MCU掀开了RISC-V架构在物联网井喷的盖子?我们拭目以待吧。

注:本文为原创文章,转载请注明作者及来源

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SoC和MCU的区别是什么?

demi的头像

MCU叫微控制器,其实就是我们平常说的单片机。是指随着大规模集成电路的出现及其发展,将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的芯片,内部除了CPU外还有RAM、ROM,可以直接加简单的外围器件(电阻,电容)就可以运行代码了。

AI设计主要参与方都是功能强大的CPU,GPU和FPGA等。微型微控制器与强大的人工智能(AI)世界有什么关系?

但随着AI从云到边缘的发展,使得这一观点正在迅速改变,AI计算引擎使MCU能够突破嵌入式应用可能的极限,嵌入式设计已经能够提高网络攻击的实时响应能力和设备安全性。

支持AI的MCU

云计算推动了对具有AI功能的MCU的需求;它减少了数据传输所需的带宽,并节省了云服务器的处理能力,如下图。


配备AI算法的MCU正在应用包含对象识别,启用语音服务和自然语言处理等功能的应用程序。它们还有助于提高物联网(IoT),可穿戴设备和医疗应用中电池供电设备的准确性和数据隐私性。

那么,MCU如何在边缘和节点设计中实现AI功能?下面简要介绍了三种基本方法,这些方法使MCU能够在IoT网络边缘执行AI加速。

三个MCU + AI场合

第一种方法(可能是最常见的方法)涉及各种神经网络(NN)框架(例如Caffe 2,TensorFlow Lite和Arm NN)的模型转换,用于在MCU上部署云训练的模型和推理引擎。有一些软件工具可以从云中获取经过预训练的神经网络,并通过将其转换为C代码来针对MCU进行优化。

在MCU上运行的优化代码可以在语音,视觉和异常检测应用程序中执行AI功能。工程师可以将这些工具集下载到MCU配置中,并运行优化神经网络的推论。这些AI工具集还提供了基于神经网络的AI应用程序的代码示例。

AI执行模型转换工具可以在低成本和低功耗MCU上运行优化神经网络的推论,如下图所示。


第二种方法是绕过了对从云借用的预训练神经网络模型的需求,设计人员可以将AI库集成到微控制器中,并将本地AI培训和分析功能纳入其代码中。

随后,开发人员可以基于从边缘的传感器,麦克风和其他嵌入式设备获取的信号来创建数据模型,并运行诸如预测性维护和模式识别之类的应用程序。

第三,AI专用协处理器的可用性使MCU供应商能够加快机器学习功能的部署。诸如Arm Cortex-M33之类的协处理器利用了诸如CMSIS-DSP之类的流行API来简化代码的可移植性,从而使MCU与协处理器紧密耦合,可加快AI功能,如协处理相关和矩阵运算。

上述软件和硬件平台演示了如何通过根据嵌入式设计要求开发的推理引擎在低成本MCU中实现AI功能。这很关键,因为支持AI的MCU很有可能在IoT,工业,智能建筑和医疗应用中改变嵌入式设备的设计。

本文转自:STM32嵌入式开发,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。

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  • 恩智浦展示了应用于MCU的Glow神经网络编译器为基于视觉和语音的机器学习应用带来的诸多优势。恩智浦也是首家针对MCU实现相较于标准版Glow 2至3倍性能的半导体供应商
  • 开源Glow编译器最初由Facebook开发,恩智浦现在将其集成到eIQ™机器学习软件开发环境中,为旗下i.MX RT系列跨界MCU提供高性能推理
  • 恩智浦的Glow实施面向Arm® Cortex®-M内核和Cadence® Tensilica® HiFi 4 DSP,为i.MX RT系列跨界MCU提供特定平台的优化

8月5日——恩智浦半导体NXP Semiconductors N.V.(纳斯达克代码:NXPI)发布了eIQ机器学习(ML)软件对Glow神经网络(NN)编译器的支持功能,针对恩智浦的i.MX RT跨界MCU,带来业界首个实现以较低存储器占用提供更高性能的神经网络编译器应用。Glow编译器由Facebook开发,能够集成特定于目标的优化,恩智浦利用这种能力,使用适用于Arm Cortex-M内核和Cadence Tensilica HiFi 4 DSP的神经网络算子库,最大程度地提升i.MX RT685以及i.MX RT1050和RT1060的推理性能。此外,此功能已集成到恩智浦的eIQ机器学习软件开发环境中,在恩智浦的MCUXpresso SDK中免费提供。

使用Glow充分发挥MCU架构特性的优势

2018年5月,率先开发PyTorch的Facebook推出了开源社区项目Glow(Graph Lowering神经网络编译器),其目的是提供优化,提高一系列硬件平台上的神经网络性能。作为一种神经网络编译器,Glow基于未优化的神经网络生成高度优化的代码。这个特点有别于典型的神经网络模型处理,后者采用即时编译,因而需要更高的性能,还会增加存储器开销。像Glow这样直接运行优化代码可以显著降低处理和存储器要求。恩智浦也在Glow开源社区中扮演着积极角色,帮助推广和普及Glow的新功能。

Facebook软件工程经理Dwarak Rajagopal表示:“GitHub中提供的标准版Glow可以直接在任何设备上运行,让用户能够灵活地针对感兴趣的基础架构编译神经网络模型,包括Arm Cortex-A和Cortex-M内核以及RISC-V架构。恩智浦使用充分利用MCU计算元件的专用软件库,实现了2-3倍的性能提升,展示了从基于云的高端机器到低成本的嵌入式平台的广泛范围内,将Glow神经网络编译器用于机器学习应用的诸多优势。”

优化机器学习框架以增强竞争优势

未来几年内,对机器学习应用的需求预期将会大幅增加。据TIRIAS Research预测,到2025年,98%的边缘设备将使用某种形式的机器学习/人工智能。根据市场预测,到2025年,预计将有180亿至250亿部设备包含机器学习功能,尽管它们可能并没有专用的机器学习加速器。消费型设备制造商和嵌入式物联网开发人员将需要优化机器学习框架,以便实现使用MCU的低功耗边缘嵌入式应用。

恩智浦半导体资深副总裁兼边缘处理业务总经理Ron Martino表示:“借助eIQ机器学习软件框架,利用高度集成的i.MX应用处理器和高性能i.MX RT跨界MCU的强大功能,恩智浦正在推动机器学习功能在边缘设备上的实现。随着i.MX RT系列跨界MCU增加对Glow的支持,我们的客户能够编译深度神经网络模型,为他们的应用带来竞争优势。”

恩智浦的面向机器学习的边缘智能环境解决方案是一个全面的工具包,提供开发人员需要的构建模块,帮助他们高效地在边缘设备中实施机器学习。Glow整合到eIQ软件后,机器学习开发人员将拥有全面的高性能框架,可在包括i.MX RT跨界MCU和i.MX 8应用处理器的恩智浦边缘处理解决方案上进行扩展。客户拥有了更强大的工具,能够在i.MX RT MCU和i.MX应用处理器上开发机器学习语音应用、对象识别、人脸识别等应用。

利用恩智浦的Glow神经网络实施来提高性能

eIQ现在包含对Glow和TensorFlow Lite的推理支持,对于这些实施,恩智浦通常会执行基准测试以衡量其性能。MCU基准测试包括标准神经网络模型,例如CIFAR-10。以CIFAR-10模型为例,恩智浦采集的基准测试数据表明了如何利用i.MX RT1060器件(采用600MHz Arm Cortex-M7)、i.MX RT1170器件(采用1GHz Arm Cortex-M7)和i.MX RT685器件(采用600 MHz Cadence Tensilica HiFi 4 DSP)的性能优势。

恩智浦对Glow的支持离不开Cadence为Tensilica HiFi 4 DSP提供的神经网络库(NNLib),该DSP提供了4.8GMAC性能。同样以CIFAR-10为例,恩智浦的Glow实施使用这一DSP来加快神经网络运算,实现了25倍的性能提升。

Cadence Tensilica IP企业副总裁Sanjive Agarwala表示:“Tensilica HiFi 4 DSP最初集成在i.MX RT600跨界MCU中,目的是提高各种不同的音频和语音处理应用的速度。但是,当有越来越多机器学习推理应用瞄准了低成本、低功耗的MCU级应用时,HiFi 4 DSP凭借固有的DSP计算性能,成为加快这些神经网络模型的理想选择。随着恩智浦在eIQ机器学习软件中实施Glow,i.MX RT600 MCU的客户能够利用该DSP来满足多种机器学习应用的需求,包括关键词检索(KWS)、语音识别、降噪和异常检测。”

Arm公司机器学习营销副总裁Dennis Laudick表示:“恩智浦将Arm CMSIS-NN软件库包括在elQ中,目的是最大程度地提升性能,减少Arm Cortex-M内核上的神经网络存储器占用。以CIFAR-10神经网络模型为例,恩智浦能够利用CMSIS-NN实现1.8倍的性能提升。其他神经网络模型应该能够产生相似的结果,这清晰地展示了这款高级编译器和我们的优化神经网络算子库的优势。”

上市时间

恩智浦的集成Glow神经网络编译器的eIQ软件现已上市,通过i.MX RT600跨界MCU、i.MX RT1050和i.MX RT1060跨界MCU的MCUXpresso SDK提供。未来将会推出适用于恩智浦其他MCU的集成Glow神经网络编译器的eIQ软件。

关于i.MX RT系列跨界MCU

i.MX RT系列是业内首个跨界MCU产品组合,以经济的价格,提供高性能的Arm Cortex-M内核、实时功能和MCU可用性。该系列代表了低功耗应用处理器与高性能微控制器的融合。i.MX RT系列填补了传统MCU和i.MX应用处理器之间的空白,为MCU客户提供了显著提高性能和改进集成的方法,一如既往地简单易用。

有关更多信息,请访问www.nxp.com.cn/eiqwww.nxp.com.cn/eiq/glow

关于恩智浦半导体

恩智浦半导体(纳斯达克代码:NXPI)致力于通过先进的安全连结解决方案为人们更智慧安全、轻松便捷的生活保驾护航。作为全球领先的嵌入式应用安全连结解决方案领导者,恩智浦不断推动着安全互联汽车、工业与物联网、移动设备及通信基础设施市场的创新。恩智浦拥有超过60年的专业技术及经验,在全球逾30个国家设有业务机构,员工达29,000人,2019年全年营业收入88.8亿美元。更多信息请登录www.nxp.com.cn

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《中国电子报》由中华人民共和国工业和信息化部主管,中国电子报社主办,隶属于中国电子信息产业发展研究院(CCID),是具有机关报职能的电子信息产业行业报。航顺公司的芯片凭借HK32F030C8T6荣获中国电子报优秀电子产品奖,体现了航顺公司的研发实力和市场的认可,也体现了航顺芯片被相关部门的认可。被中国电子报评选为2020年度六大MCU优秀产品推荐给各级政府采用。

2020最大的黑天鹅事件就是新冠病毒大爆发,全球上感染人数超6百万,在这个病毒大肆侵害人类时,“美国优先”这个政治病毒也发作了,美国对中国发起了科技战,对中国芯片采取疯狂的禁售策略。虽然通用MCU受美国禁售事件影响较少,但是未雨绸缪,航顺芯片早几年巨资投入研发国产32位MCU,替代进口MCU。

机会总是留给有准备的人,去年末在公司董事长的指导下大力备货生产HK32F030芯片,谁知这个黑天鹅事件爆发了,因为疫情市场需求大量的32位MCU用在额温枪,血氧仪及呼吸机上。而航顺的32位MCU HK32F030C8T6可以软硬件兼容国外友商的芯片,而且性能稳定. 加上充足的货源,航顺芯片在疫情期间月出货量达2000万枚以上,甚至出现客户先付款预定芯片的情况,航顺公司名声大振。这一切来自航顺的技术积累和公司领导的前瞻性。航顺虽然取得了不错的成绩,但是我们仍然不断进取开发各种不同的通用或专用MCU满足各行各业应用,前期我们推出的通用HK32F103家族、HK32F030家族,目前上市不久的低于1元人民币的HK32F030M家族,近期上市基于5G物联网光模块的HK32ALG31家族,还有超低功耗HK32L家族等。随着我们航顺丰富产品的不断推出,相信不远将来航顺必定成为国产MCU的标杆!


来源:航顺芯片-刘工

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兆易创新今日正式发布基于全新Arm® Cortex®-M33内核的GD32E5系列高性能微控制器。这系列MCU采用台积电低功耗40纳米(40nm)嵌入式闪存工艺构建,具备业界领先的处理能力、功耗效率、连接特性和更经济的开发成本,进一步推动嵌入式开发向高精度工业控制领域扩展,解决数字电源、电机变频、测量仪器、混合信号处理、高端消费类应用等多种功能集成和工作负载需求。GD32E5产品组合提供了3个通用系列和1个专用系列,4种封装类型23个型号选择,目前已经开始提供样片和开发板卡,并将于下个月正式投入量产。

兆易创新发布GD32E5系列MCU,以Cortex®-33内核开启高性能计算新里程
GD32E5系列Cortex®-M33内核通用MCU产品组合

全新内核和硬件加速器提高处理效能

GD32E5系列基于最新Armv8-M架构的Cortex®-M33内核,处理器主频最高可达180MHz,内置硬件乘/除法器并提供了完整的DSP指令集和单精度浮点运算单元(FPU),还配备了全新的硬件三角函数加速器(TMU),可支持矢量、正余弦、指数、平方根、常用对数等数学三角运算,以减轻CPU负担并提高处理效率,从而推动以数字信号处理为中心的高级计算应用。最高工作性能可达244DMIPS,CoreMark®测试可达547分。同主频下的代码执行效率相比市场Cortex®-M4产品提升了10%-20%,相比Cortex®-M23产品的性能提升超过40%。

GD32E5配备了128KB到512KB的Flash及80KB到128KB的SRAM,双bank嵌入式闪存支持读写同步操作,还内置了用于任务隔离的内存保护单元(MPU)用于提高系统可靠性。芯片采用1.7V-3.6V供电,I/O口可承受5V电平。内置的电源管理单元更加优化并提供了5种全新省电模式,最高主频所有外设全速运行模式下的工作电流仅为332µA/MHz,相对于GD32F4产品下降了32%,实现了极佳的能效比。在电池供电时的待机电流最低仅为0.7µA。

出色的高精度定时器和混合信号集成

GD32E5内置了全新的超高精度定时器(SHRTimer)。它内部拥有5个独立的计数器,可以产生5组2路带死区互补输出的PWM控制信号,频率最高可达11.5GHz,分辨率最快仅为90ps,与其它外设丰富的联动机制更可以产生开关电源、电机控制等各种实际需要的高频波形。

GD32E5的模拟部件也采用了高度集成化的全新设计。为提供准确的模拟测量,芯片集成了3个12位2.6M SPS采样率的高性能ADC,支持全差分输入,配备多达21个可复用通道,并支持16位硬件过采样滤波功能和分辨率可配置,实际有效位数和线性度也比市场同类产品有明显提升。此外还提供了2个12位DAC,3个传播延迟为22ns的超快速比较器。

丰富的外设接口全面助力工业互联网

GD32E5引入了全新的USB 2.0 OTG双功能控制器,内置的硬件PHY为实现设计灵活性提供了多种工作速率,包括480Mbps的高速(HS)模式和12Mbps 的全速(FS)模式。并支持Device、HOST、OTG等工作方式,配合独立的480MHz PLL支持无晶振 (Crystal-less)设计全面降低使用成本。目前正在通过相关认证,并确保符合USB-IF的设计标准要求。

新增的SQPI控制器则可以连接串行、两线、四线并行接口的存储器外设,如SQPI Flash和SQPI PSRAM等。从而方便的扩展外部存储资源,例如用于移动打印机、显示屏、指纹识别、OTA升级等需要较大RAM缓存的场合。全新GD32EPRT专用系列更于片上集成了4MB PSRAM,一步到位满足开发所需。

GD32E5为实现广泛的工控和互联应用配备了更为丰富的标准外设资源:多达9个16位通用定时器、2个16位高级矢量控制定时器、1个32位通用定时器、2个16位基本定时器和2个多通道DMA控制器。通讯接口则多达6个UART、3个SPI、3个I2C、2个I2S和1个SDIO。还集成了3个CAN-FD (flexible data-rate) 接口用于CAN总线网络,最高速率可达6Mbps。10/100M自适应的快速以太网控制器(MAC) 更可协助开发以太网连接功能的实时应用。

全新MCU具备了6KV静电防护(ESD)能力,并采用了时钟展频技术来降低对于高速数字系统的电磁干扰(EMI),全部符合工业级高可靠性和温度标准。GD32E5系列MCU包含了GD32E503、GD32E505、GD32E507和GD32EPRT等4个产品系列、23个型号选择。各系列软件和引脚完美兼容,优异的灵活性充分释放Cortex®-M33内核的卓越潜能。

兆易创新发布GD32E5系列MCU,以Cortex®-33内核开启高性能计算新里程
GD32E5系列Cortex®-M33内核通用MCU全新特性

兆易创新采用台积电40纳米低功耗制程打造先进的微控制器开发平台,具备了业界领先的能耗比和高集成度,能够以更为经济的成本价格助力产业升级,也进一步巩固了GD32 MCU家族在本土微控制器市场的领导地位。兆易创新产品市场总监金光一表示:“作为中国第一个Arm® Cortex®-M33内核通用MCU,我们携手台积电推出的GD32E5系列高性能新品为数据密集、算法密集、传输密集的高精度工控和消费类应用,提供了高性价比的解决方案。并将以持续拓展的GD32生态系统为服务支撑,深耕市场行业需求,提升用户开发体验。”

关于GD32 MCU

兆易创新GD32 MCU是中国高性能通用微控制器领域的领跑者,中国最大的Arm® MCU家族,中国第一个推出的Arm® Cortex®-M3、Cortex®-M4、Cortex®-M23及Cortex®-M33内核通用MCU产品系列,已经发展成为中国32位通用MCU市场的主流之选。并以累计超过4亿颗的出货数量,超过2万家客户数量,27个系列360余款产品选择所提供的广阔应用覆盖率稳居中国本土首位。兆易创新GD32 MCU也是Arm®大学计划(University Program, AUP) 中国首批合作伙伴、Arm® mbed™ IoT平台生态合作伙伴、“兆易创新杯”中国研究生电子设计竞赛的冠名厂商。GD32以打造“MCU百货商店”规划发展蓝图,为用户提供最全面的系统级产品和解决方案支撑,构建智能化开发平台和完善的产品应用生态。更多信息欢迎访问GD32MCU.com

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