本视频由先楫资深嵌入式系统专家费振东（人称费教授）为大家介绍如何在自有设计的HPM6750电路板上创建HPM_SDK例程。

中国上海（2022年12月28日） ——国产高性能MCU厂商先楫半导体（下文称 “先楫”）宣布正式推出主频高达1GHz的MCU产品 HPM64G0 。这是继去年11月先楫发布超高性能RISC – V微控制器HPM6700/6400系列以来，该系列新增的一款硬核新力量。相比早前发布的HPM6700/6400系列其它MCU产品，HPM64G0运算性能提升至少20%，主频成功迈入GHz领域。这使得HPM64G0兼具MPU的高算力及MCU的高实时性，刷新先楫自己保持的通用MCU性能纪录，持续推动国产MCU的高速发展。

“ 先楫半导体CEO曾劲涛先生表示：先楫的HPM6700/6400系列自量产以来，得到了许多来自市场的积极反馈，用户皆惊艳于其可媲美国际品牌的超高性能。如今，整个系列也走过近一年时间，先楫团队持续开疆拓土，重磅推出1GHz 主频HPM64G0，为客户和开发者带来更多全新性能体验。未来，先楫也会继续努力，希望接下来能带给行业应用更多实打实的国产化创新。”

▲一张图了解HPM64G0

▲首款采用40nm工艺 GHz 高性能MCU

先楫半导体通过自主创新设计成功研发出HPM64G0， 开创了国产MCU前所未有的超高性能纪录。HPM64G0是一款基于RISC-V内核的高性能、低功耗、高集成度微控制器芯片，是行业内首个采用 40nm工艺突破1GHz 主频的MCU产品。该产品的创新设计，结合其RISC-V内核，进一步打破国外技术垄断，真正实现高性能MCU产品的自主可控。HPM64G0的问世为需要实时控制又兼具终端算力的应用提供了极大便利，可广泛应用于AI运算、高速运动控制，机器视觉及各种频域运算应用。HPM64G0支持RV32-IMPAFDC扩展，动态分支预测等，配备32KB指令/32KB数据高速一级缓存，256KB指令/256KB数据本地存储器，支持零周期等待访问。根据实测结果，HPM64G0 MCU单核主频算力可超1Ghz，主频运算可高达5650 Coremark 和2850 DMIPS，是目前市场上高性能MCU的理想之选。此外，HPM64G0还配置强大的FPU和DSP，32KB 高速缓存 (I/D Cache) 和高达 512KB 的零等待指令和数据本地存储器 (ILM/DLM)，加上1.5 MB内置通用SRAM，极大避免了低速外部存储器引发的性能损失。

功耗方面，HPM64G0集成高效率DCDC 转换器和 LDO, 无需外挂PMIC，支持系统单电源供电，可动态调节输出电压实现性能-功耗平衡，兼顾了电源的灵活性，易用性和效率，可灵活支持各种功耗模式，优化电源使用效率。HPM64G0以1GHz满频运行时，芯片整体功耗可低至700mW，无需外加散热片。

HPM64G0还拥有强大的多媒体支持能力和丰富外设接口，其适配的LCD显示控制器可支持高达1366x768 60fps的八图层RGB显示支持，带2D图形加速。HPM64G0还可支持双千兆以太网，IEEE1588，双目摄像头等。其强大的外设接口也是用户们给予高度肯定的地方，具有4 组共32 路精度达2.5ns 的PWM、3 个12 位高速 ADC 5MSPS、1个16 位高精度 ADC 2MSPS、4 个模拟比较器和多达 29 个模拟输入通道。

▲持续推动RISC-V高性能应用落地

HPM64G0属于真正意义上填补了RISC-V在1GHz高性能MCU的空白，助力RISC-V高性能应用持续落地。HPM64G0通过了严格的可靠性测试，可被广泛应用于消费类及物联网等不同领域。先楫半导体以行动力来创造更多有价值有市场竞争力的MCU产品，让全球更多的RISC-V关注者和商业客户可体验高性能MCU的魅力。

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本期内容由先楫开发者社区大咖@xusiwei1236分享基于先楫HPM6750的轻量级AI推理框架，赶紧来瞧瞧~

一、TinyMaix是什么？

TinyMaix是国内sipeed团队开发一个轻量级AI推理框架，官方介绍如下：

TinyMaix 是面向单片机的超轻量级的神经网络推理库，即 TinyML 推理库，可以让你在任意单片机上运行轻量级深度学习模型。

甚至在 Arduino ATmega328 (32KB Flash, 2KB RAM) 上都能基于 TinyMaix 进行手写数字识别。

TinyMaix官网提供了详细介绍，可以在本文末尾的参考链接中找到链接。

二、TinyMaix移植

本节介绍如何将TinyMaix移植到HPM6750，详细步骤如下：

2.1 开发环境搭建

先楫官方支持SDK开发环境和RT-Thread开发环境，两种开发环境的搭建方法均可在官方提供的开发板用户手册（HPM6750EVKMINI USER GUIDE.pdf 或 HPM6750EVK USER GUIDE.pdf 文件）中找到，也可以参考我此前发布的帖子，具体见本文最后的参考链接。

考虑到TinyMaix对于现已支持的MCU，基准测试都是基于裸机进行的，因此这里使用的是HPM SDK开发环境。另外，基于裸机的移植在RTOS环境下一般也可以运行。因此，对于MCU芯片的计算类开源项目的移植（例如这里的TinyMaix），最好是基于裸机进行。

使用的HPM SDK版本为0.14.0，使用的SEGGER Embedded Studio版本信息为：

SEGGER Embedded Studio for RISC-VRelease 6.40 Build 2022102501.51567Windows x64© 2014-2022 SEGGER Microcontroller GmbH© 1997-2022 Rowley Associates Ltd.segger-cc: version 15.0.0segger-ld: version 4.36.0segger-rtl: version 4.20.0GCC/BINUTILS: built using the GNU RISC-V Toolchain version GCC 12.20/Binutils 2.39 source distributionClang/LLVM: built using the version 15.0.0 source distribution

2.2 TinyMaix移植步骤

由于TinyMaix本身的源代码文件不多，整个移植过程相对还是比较简单的。

整体基本上分为三步：

• 目录规划；
• 修改源码；
• 编译运行；

下面介绍具体操作步骤。

2.2.1 目录规划

hpm_sdk/app/├── CMakeLists.txt     # HPM6750平台的CMakeLists.txt├── src│   └── benchmark.c└── TinyMaix/          # TinyMaix源码目录

2.2.2 修改源码

这里在src/benchmark.c文件内容如下：

#include <stdio.h>
#include "board.h"
#define MODEL_MNIST 1
#define MODEL_CIFAR10 2
#define MODEL_VWW 3
#define MODEL_MBNET 4
#define CONFIG_MODEL MODEL_CIFAR10 // 修改这一行切换 测试程序

#define main benchmark_main
#if (CONFIG_MODEL == MODEL_MNIST)
#include "mnist/main.c"
#elif (CONFIG_MODEL == MODEL_CIFAR10)
#include "cifar10/main.c"
#elif (CONFIG_MODEL == MODEL_VWW)
#include "vww/main.c"
#elif (CONFIG_MODEL == MODEL_MBNET)
#include "mbnet/label.c"#include "mbnet/main.c"
#endif
#undef main

int main(void)
{
    board_init();
 printf("benchmark start...\n");
     benchmark_main(0, NULL);    
     __asm__("wfi");
return 0;
}

为了不直接拷贝基准测试代码，简化代码结构，这里使用了不太常见的：

直接#include 某个.c文件；

在#include "xxx/main.c"前面，定义宏#define main benchmark_main，之后取消宏定义；

这样实现了将TinyMaix原有的测试代码作为benchmark.c一部分，而又不与这里的main函数相冲突的目的。

PS：这里为了简便，并没有把TinyMaix放到hpm_sdk的middleware目录，实际项目中使用的话最好将TinyMaix放到middleware目录。

另外，还需要修改`tm_port.h文件：

diff --git a/include/tm_port.h b/include/tm_port.h
index 357fc6b..5d1768c 100644
--- a/include/tm_port.h+++ b/include/tm_port.h
@@ -31,7 +31,7 @@ limitations under the License.
#define TM_OPT_LEVEL    TM_OPT0
#define TM_MDL_TYPE     TM_MDL_INT8
#define TM_FASTSCALE    (0)         //enable if your chip don't have FPU, may speed up 1/3, but decrease accuracy
-#define TM_LOCAL_MATH   (0)         //use local math func (like exp()) to avoid libm
+#define TM_LOCAL_MATH   (1)         //use local math func (like exp()) to avoid libm
#define TM_ENABLE_STAT  (1)         //enable mdl stat functions
#define TM_MAX_CSIZE    (1000)      //max channel num //used if INT8 mdl  //cost TM_MAX_CSIZE*4 Byte
#define TM_MAX_KSIZE    (5*5)       //max kernel_size   //cost TM_MAX_KSIZE*4 Byte
@@ -49,9 +49,10 @@ limitations under the License.
#define TM_DBGL()      TM_PRINTF("###L%d\n",__LINE__);

/******************************* DBG TIME CONFIG  ************************************/
-#include <sys/time.h>
-#include <time.h>
-#define  TM_GET_US()       ((uint32_t)((uint64_t)clock()*1000000/CLOCKS_PER_SEC))+
#include "board.h"
+#define  TM_GET_US()       (uint32_t)(HPM_MCHTMR->MTIME * 1000000uLL / clock_get_frequency(clock_mchtmr0))

#define TM_DBGT_INIT()     uint32_t _start,_finish;float _time;_start=TM_GET_US(); 
#define TM_DBGT_START()    _start=TM_GET_US();

2.2.3 编译运行

HPM6750项目的生成命令：

generate_project -b hpm6750evkmini -t flash_xip -f

HPM6750项目的编译、运行，具体可以开发环境搭建文章，链接见本文末尾。

手写数字识别（mnist模型），运行后，串口输出结果如下：

三、基准测试

下面是TinyMaix四种常用的基准测试模型的基准测试，四个模型分别为：

• mnist——手写数字识别模型，输入28x28x1
• cifar——10分类模型，输入32x32x3
• vww——人体检测二分类模型，输入96x96x3，输出有无人
• mbnet——1000分类模型，输入128x128x3

3.1 场景1: TM_MDL_INT8 + TM_OPT0

3.4 注意事项

• 在SEGGER Embedded Studio中, 可以通过如下菜单Project 'xxx' Options -> Code -> Code Generation -> Optimization Level修改优化等级；
• 在SEGGER Embedded Studio中, 默认的堆大小设置为16384 字节（16KB），不够运行vww96 和 mbnet128 模型，你可以通过菜单 Code -> Runtime Memory Area -> Heap Size修改具体配置大小，例如可以为524288（512KB）；
• 对于FP32模型，需要将RISC-V ISA设置从默认的rv32imac改为rv32gc（Code -> Code Generation -> RIS-V ISA），确保编译器可以生成浮点数操作指令。

四、代码仓

随着近年来工业机器人、电子制造设备等产业的快速扩张，伺服系统在新兴产业中应用也越来越广。未来几年伺服市场（包括交流伺服、直流伺服、编码器、CNC控制器等产品）将实现30～40%左右的增速，预计2025年我国伺服系统市场规模将达到190亿元，同比增长12.4%。

在市场规模持续扩大的同时，伺服系统本身也呈现出新的特点：

• 高精度、高性能：采用更高精度的编码器，具有更高的采样精度和数据位数；

• 小型化：体积和重量不断变小，从而使机械设备的安装和使用更加便捷；

• 集成化：伺服系统本身集成度更高，如集成各种编码器的接口、Ether CAT通讯等；此外还有多轴集成的趋势，如单芯片实现2轴、3轴等多轴伺服控制。

要实现更高性能、更高集成度的伺服系统设计，主控MCU的选择非常关键。在伺服系统主控MCU处理器内核的选择上，除传统的Arm外，现在还有RISC-V。得益于RISC-V本身的简洁性和模块化设计，CPU能运行在更高的频率，带来更高的性能。因此，基于RISC-V的MCU能让伺服系统实现更高性能及更高的集成度。

MCU的性能是从两个维度来衡量的：一个是CPU的性能，一个是外设的性能。CPU主频类似于速度，对于同一种架构的MCU，主频越高，MCU的速度就越快。处理器内核架构是影响处理器性能的关键因素，先进的架构具有更强大的指令集和更优秀的运算单元，因而拥有更为强大的算力。一般来说，越先进的内核架构，在单位时间内可以执行的指令数和处理数据的数量就越多。MCU的与伺服电机控制相关的外设包括用来采样电压和电流的模/数转换器（ADC）、能产生 PWM 信号的脉冲宽度调制器（PWM）等，这些外设的性能也决定了MCU的性能。

HPM6750就是上海先楫半导体公司开发的采用RISC-V 内核、具有高主频及创新总线架构的高性能MCU。HPM6750的CPU主频高达816MHz，模拟外设包括4组共32路精度达2.5ns的PWM、3个12位高速ADC以及1个16位高精度ADC，其性能在市场同类产品中居于领先水平。同时，上海先楫半导体公司还提供基于高性能MCU的各种解决方案，如伺服驱动、PLC、工业网关等，是工业4.0整体解决方案提供者！

▲HPM为工业4.0提供全面的解决方案

解决方案分享：先楫高性能MCU在多轴伺服控制的应用

案例一：三轴伺服运动控制，1分钟绘制世界地图

先楫的生态合作伙伴采用先楫半导体超高性能HPM6750开发的三轴伺服数控机床解决方案，以HPM6750作为主控，单芯片实现了三轴伺服电机的运动控制，可以1分钟绘制世界地图并延伸至各种三轴伺服结构应用。

在三轴伺服方案中，X轴、Y轴、Z轴协同工作，在伺服控制中接入插补算法，完成世界地图绘制。下面的视频演示了在三轴伺服运动控制下绘制世界地图的过程，不到1分钟就可绘制一个基本的世界地图。

三轴伺服方案适用于诸多场景，如枕式包装机、三轴机械手系统等应用。

案例二：单芯片四轴伺服运动控制，更稳、更快、更准

在当前的工业应用中，多轴伺服运动控制系统对响应时间、响应速度和稳定性等指标要求越来越高。传统的四轴伺服运动控制系统多采用模块化方式集成，以及HMI+Ether CAT/NVUC等控制器+伺服驱动器（由多个组成）的拓扑结构，所挂载的伺服驱动器越多，数据传输和处理就越复杂，从而使控制精度、实时性和同步性能受到限制。

▲市面工业应用多轴伺服运动控制系统

先楫合作伙伴采用先楫半导体超高性能HPM6750开发的四轴伺服解决方案以HPM6750作为主控，单芯片实现了HMI与四轴伺服电机的运动控制，稳定性好、响应速度快、控制精度高。

四轴伺服电机运动无需总线通信反馈与交互控制，片内完成所有数据的采集、处理和显示，对伺服控制和四电机的同步控制效率大大提高。下面的视频演示了通过UI交互的四轴伺服电机运动。

高性能驱动：HPM6750芯片介绍

HPM6750采用双RISC-V内核，主频达816MHz，凭借先楫半导体的创新总线架构、高效的L1缓存和本地存储器，创下了高达 9220CoreMark和高达 4651 DMIPS 的 MCU 性能新纪录。

除了高算力RISC-V CPU，HPM6700系列产品还创造性地整合了一系列高性能外设，包括支持2D图形加速的显示系统、高速USB、千兆以太网、CAN FD等通讯接口，高速12位和高精度16位模数转换器，面向高性能电机控制和数字电源的运动控制系统。

与ARM Cortex-M家族中性能领先的M7相比，HPM6750的 Coremark/MHz 跑分高出约10%。

▲HPM6750系统框图

欲了解更多HPM6750产品特点，请点击“阅读原文”即可获取！

（*本文部分行业数据来自网络行业报告，敬请留意。）

以上为本期分享内容，感谢立功科技·求远电子提供与先楫联合开发的应用解决方案。期待后续有更多的干货内容可以分享给大家，欢迎关注并推荐“先楫半导体HPMicro”及“先楫芯上人”。

国产高性能MCU厂商先楫半导体宣布其高性能MCU 产品 HPM6700/6400 系列芯片完成 AEC-Q100 Grade 1车规级可靠性认证，为国产车规级芯片队伍再添新力量，助力车用MCU芯片的国产化。

随着汽车电气化、智能化及互联化的显著发展趋势，如今汽车所搭载的芯片越来越多，对功能安全性和可靠性的要求也越来越高。特别是在一些极端严苛的环境下，搭载的芯片元器件要必须稳定发挥其功能特性，为安全无忧的驾乘环境保驾护航。此次先楫 MCU 芯片通过 AEC-Q100 Grade 1 可靠性认证，说明了先楫的产品获得了专业检测机构认可，也代表先楫拿到了进入汽车芯片市场的通行证。

“先楫半导体始终以研发比肩国际大厂的产品为目标，在产品设计、生产制造、质量检测等各环节，都以严苛的标准进行管控。6700/6400系列产品顺利通过AEC-Q100 G1是先楫布局车规级MCU道路的一个里程碑，6300系列也会在第四季度完成检测认证。” 先楫半导体CTO赵建斌说，“先楫半导体将继续推出更多性能优异，安全可靠的产品，为工业及汽车的数字化转型提供坚实的保障。”

先楫半导体一直秉承着 “提供高质量产品给每一位客户” 的经营理念，在AEC-Q100 G1品质检测中， 先楫的高性能 MCU 产品 HPM6700/6400 系列皆严格按照各项标准进行了加速环境应力测试，加速寿命模拟测试（包括HTOL），芯片晶圆可靠度测试和电气特性确认测试等车规芯片可靠性检测，所有项目全部一次性通过。先楫目前的高性能 MCU 产品可用于车载显示， 自动驾驶，底盘发动系统，电源控制等多种领域。

在车规芯片的功能安全领域，先楫已与国际认证机构德国莱茵TÜV 合作，启动 ISO 26262 功能安全认证项目，并且开始符合 ASIL-D/B 的 MCU 产品开发。这是双方继今年6月 ISO 9001质量管理体系认证项目合作后的再一次“携手”。 此举将助力先楫半导体进一步丰富其车规MCU产品线，更好地服务先楫的汽车客户。

未来，先楫半导体将持续升级迭代MCU产品线，聚焦工业及汽车行业应用，加强安全性和可靠性，为市场提供更优质的产品与服务。

关于先楫

上海先楫是一家致力于高性能嵌入式解决方案的半导体公司，产品覆盖微控制器、微处理器和周边芯片、以及配套的开发工具和生态系统。公司成立于2020年6月，总部坐落于上海市张江高科技园区，在天津、深圳和南京均设有分公司。核心团队来自世界知名半导体公司，具有15年以上，超过20个SoC的丰富的研发和管理经验。

先楫半导体以产品质量为本，所有产品均通过严格的可靠性测试。目前已经量产的两个高性能通用MCU产品系列HPM6700/6400及HPM6300，性能领先国际同类产品，并完成AEC-Q100认证，将全力服务中国工业、汽车和消费市场。