边缘计算
随着以ChatGPT为代表的AI大模型的衍生应用不断推出,许多终端开始智能化体验升级,从而产生了海量的终端数据分析处理需求。企业的业务部署场景和数据产生正在向端侧、边缘侧“迁移”。边缘人工智能,又称为“边缘计算”,是指在边缘侧使用人工智能算法和模型处理和分析数据,而不是将数据传输到中央服务器进行处理。在边缘侧设备中运行AI有很多优势:设备响应速度快、超低延时;降低数据传输量;更有效地保护隐私、增强信息安全;降低边缘侧设备的运行功耗;还可以降低推理成本以实现其他新的功能操作。
目前,逐步成熟并规模化落地的边缘AI应用场景主要集中在工业和物联网领域。
预测性维护
预测性维护(PdM)是工业互联网的重要应用,在上世纪90年代就已经被用于飞机发动机领域。最近几年,随着工业人工智能技术和边缘计算技术的逐步推进和成熟,过去仅仅集中应用于高端装备的预测性维护,可以“飞入寻常百姓家”,具备了大范围应用的经济性前提。
在工业维护 — 状态监测/预测性维护应用中,边缘AI系统可用于实时监测工业设备和系统的健康状况和性能,主动且精确地识别潜在的故障,从而将供电中断的影响降至最低。
ST基于STM32硬件平台,通过NanoEdge Studio模型创建工具,为工业预测性维护提供完整的解决方案,如为驱动层的变频器、伺服等设备提供的方案自带机器学习功能,只需通过本体电流、电压进行故障检测和预测性维护,用户不需要增加额外的传感器,可以有效节约成本。为确保开发者能够轻松、快速地构建准确、高效的人工智能算法,以经济的方式将算法部署在资源受限的边缘计算设备上,NanoEdge AI Studio现已完全免费,允许在所有STM32 MCU上免费无限量部署。
另一个预测性维护应用场景是振动检测。用户只需在设备外置振动检测小盒子,借助NanoEdge AI库在终端设备上的学习能力进行渐进式学习,通过传感器(振动传感器、超声、温湿度、气压和加速度计)以高精准度实时检测设备的任何偏移或者异常,然后通过不同的通信协议发出警报,以便在发生重大故障之前作出调整。这些功能的实现得益于在超低功耗STM32微控制器上运行的机器学习算法。
机器视觉
随着工业数字化、智能化转型逐渐深入,市场对于工业机器视觉的需求逐渐增多。机器视觉用计算机模拟人的视觉功能,用于实际检测、测量和控制,具有高度自动化、高效率、高精度和适应较差环境等优点。
在工业领域,机器视觉对计算高效性和实时性有严格要求,将计算资源部署在工业现场附近才能满足需求,因此边缘计算成为关键节点。
机器视觉在工业领域的应用场景主要是通过工业相机进行拍照,并利用AI算法进行快速判断,实现丰富的视觉识别应用,如各种条形码、二维码识别、瑕疵识别/检测、PCB检测、半导体产线破损检测系统等。
STM32针对机器视觉应用提供了强大的硬件平台,包括集成硬件NPU和丰富视频接口的STM32MCU和MPU。
STM32N6是ST首款集成自研硬件NPU神经网络硬件处理单元的通用微控制器,其算力可达0.6TOPS(每秒0.6万亿次运算)。STM32N6还集成了新IP和视频外设,如MIPI CSI摄像机、机器视觉图像信号处理器(ISP)、H.264视频编码器和支持时间敏感网络(TSN)端点的千兆以太网控制器。此外,STM32N6是一款通用STM32产品,符合工业客户的所有要求,包括在高温环境中工作。
STM32MP2是ST去年推出的第二代MPU产品,是一款带有神经处理单元(NPU)的64位微处理器,采用大小核异构架构:主频为1.5GHz的双核Cortex-A35和主频为400M的Cortex-M33内核,大小核均可单独启动。Cortex-A35大核通常运行基于Linux 或Android 的应用,Cortex-M33核运行基于裸机或RTOS的硬实时应用。异构双核可基于片上共享内存实现高效的双核通信,并可灵活分配片上资源。
STM32MP25具有先进的边缘AI能力以及丰富的多媒体功能。它内置有1.35 TOPS算力(每秒1.35万亿次运算)的NPU加速器,并且还支持带ISP的 MIPI CSI接口,可以实现如机器视觉在内的多种AI应用;STM32MP25还内置有900MHz的3D GPU,全高清视频编解码,并配有ISP处理器的MIPI CSI-2 摄像头接口,以及丰富的显示接口,支持RGB、LVDS 和DSI输出的全高清视频。
基于STM32MP2卓越的处理性能及先进的边缘AI和多媒体功能,开发者可灵活选择在CPU、GPU、NPU上运行AI应用。
典型应用场景:电梯
边缘AI解决方案为很多传统行业赋予了新价值和新生命,其中一个典型案例就是电梯应用。该应用将预测性维护与机器视觉场景汇于一身,可实现语音识别、视觉识别、手势识别、群控箱智能算法、电梯故障点检测和预测性维护。
智能化电梯预测性维保解决方案融合了云计算、大数据和机器学习的优势,可以对所有连接的设备进行实时监控,并通过数据分析识别潜在问题并提供建议,以便维保人员及时修复故障以及进行预防性保养,大大提升电梯的安全性和可用性。
电梯的机器视觉识别应用将高清影像、精准数据与智能分析融为一体,赋予电梯前所未有的“视觉”、“感知”与“思维”,确保安全、高效运行。具体场景包含:
负责安全、身份识别的人脸识别;
负责电梯安全的危险物品识别(如电瓶车识别,这是最近热议话题);
判断人员流动、计数功能,可配合群控箱算法做群控,实现节能减排的目标。
ST 边缘AI助工业客户快速落地
ST为边缘AI提供丰富的硬件产品、软件工具和强大的生态系统,保证开发者能够在MCU和MPU上优化和运行AI模型,帮助工业用户快速落地。
在硬件方面,ST不断推出更多通用和带硬件加速的MCU和MPU,如STM32 N6和STM32MP2。
在软件工具方面,ST提供丰富的软件工具,满足用户的各种需求,包括:
NanoEdge AI Studio:面向STM32 MCU的自动化机器学习工具;
STM32Cube.AI:适用于STM32 MCU的AI模型优化器;
STM32Cube.AI开发者云平台,可创建、优化和生成适用于STM32微控制器的人工智能,以及进行基准测试;
X-LINUX-AI,STM32 MPU上面向OpenSTLinux的完整AI框架,可简化基于OpenSTLinux的项目中经训练的AI模型的集成。
ST的目标是通过嵌入式AI,赋能工业自动化,为传统行业开启全新应用可能性,解锁AI应用的普惠之道。下篇文章,我们将探讨工业应用的功能安全和信息安全,敬请关注!
来源:STM32
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MCX A系列是通用MCU,提供丰富的可扩展设备选项、低功耗和智能外设,适用于广泛应用。创新的电源架构旨在以较小的规格通过简单的电源电路实现较高的I/O利用率和高能效。MCX A支持更多的GPIO引脚用于外部连接,使设计人员能够基于更小的封装实现更简单的板子设计和更低的系统BOM成本。MCX A系列配备了MCUXpresso Developer Experience (MCUXpresso开发者体验)支持,可以轻松实现软件开发,大大缩短产品开发周期。此外,MCX A系列所有SRAM段地址可以配置成连续地址,大大提高了内存的使用效率,同时方便了用户的使用。
MCX A系列在多个领域都表现出色,尤其是在以下领域尤为突出:
工业通信:MCX A系列的高性能和低功耗特性,以及丰富的外设接口,使其在工业通信领域具有显著优势。
智能计量:MCX A系列能够处理大量数据,并具备高效的电源管理,适用于智能计量设备,如电表、水表等。
自动化与控制:MCX A系列支持多种电机控制外设,以及高性能的计算能力,使得在自动化和控制系统中具有出色的表现。
传感器:MCX A系列提供了丰富的接口和高效的电源管理,使得传感器设备能够长时间稳定运行,同时降低功耗。
低功耗/电池供电设备:MCX A系列的低功耗设计使得其在电池供电的设备中表现优异,有效延长了设备的续航时间。
MCX A系列入门级MCU MCXA15x/A14x功能框图如下:
后面几期我们将针对MCXA14x/15x的体系结构,系统引导,硬件设计指南,电机控制及电源管理做详细的介绍,大家敬请期待!
总之,MCX A系列是一款功能强大、性能优异、易于开发的微控制器产品。它在边缘计算领域具有广泛的应用前景,MCX A系列以其高效的电源管理、强大的性能、丰富的接口和优异的扩展性,成为边缘计算领域的杰出微控制器选择。是工程师们实现无限创造潜力的理想选择!
来源:恩智浦MCU加油站
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安全互联的边缘计算领域正处于前所未有的快速增长阶段。设计工程师在开发边缘计算产品时面临的挑战越来越多,包括突破性能瓶颈、整合并加速人工智能 (AI) 与机器学习 (ML) 的能力、提升能效、拓展连接方式以及保障信息安全。为了应对这些需求,恩智浦推出了MCX产品系列,以适应当今工业物联网边缘计算的时代。 MCX系列是恩智浦广泛多样微控制器 (MCU) 阵容的新成员,不仅提供多样化的产品,还带来了更高的可扩展性、更简洁的系统设计方案,以及更加注重开发人员的体验。
白皮书下载: 探讨MCX N94x系列MCU如何巧妙应对安全连接边缘计算的各项设计挑战,点击这里>> MCX N94x系列MCU简介 MCX产品系列为家居控制、智能家电、工厂自动化、电力能源基础设施及其他工业物联网应用提供一体化的MCU平台。这一平台涵盖的产品系列广泛,作为基于Arm Cortex-M的32位MCU,覆盖从入门级到高性能、高集成度的全方位解决方案。 MCX N系列为连接边缘带来了强大的计算和数据处理能力。随着边缘产生的数据量剧增,在边缘设备上将更多数据进行本地处理,然后再上传至云端共享显得尤为关键。同时,开发人员需确保边缘连接系统安全可靠。 MCX N94x系列应运而生,采用安全至上的设计理念,提供多核性能、智能自主的外设和先进的信息安全,满足边缘设备日益增长的安全需求。 MCX N94x系列MCU整合了双核处理架构、片上加速器、多样的连接选项、信息安全特性,以及丰富的模拟和数字外设,为感测、控制和人机交互 (HMI) 提供强大支持。 MCX N94x系列的设计标准 设计MCX N94x系列时,恩智浦考虑了以下五大标准: 1、性能:在不增加最终应用功耗预算的同时,实现互联边缘处理性能的均衡提升。 2、存储器:根据片上各内核的需求配置存储器,大幅提升性能和效率。 3、功耗:让开发人员可以全面控制MCU功耗,并为整个应用提供灵活的电源管理方案。 4、连接:优化边缘应用的连接,支持有线和无线网络的灵活切换。 5、信息安全:通过在MCX N系列MCU中引入先进的信息安全功能,确保设备/网络操作的安全,并简化符合关键监管要求的流程。 详细了解MCX N94x系列在上述五个方面的独特设计和优势特性,请下载MCX N94x系列技术白皮书>> MCX N94x系列框图
提升开发体验,加速原型设计 在硬件之外,恩智浦还通过丰富的软硬件生态合作体系,提供一流的MCUXpresso开发人员体验,简化MCX N94x的评估和产品开发。 MCUXpresso SDK MCUXpresso SDK提供经过预测试的板卡和产品支持包,包括所有必要的驱动程序、库和终端产品开发中间件,以及项目示例,以加速产品评估。SDK支持多种开发环境,并提供MCUXpresso配置工具,简化设备引脚和时钟的配置以及外设驱动的初始化。 开发人员还可以访问丰富的第三方硬件和软件工具。MCUXpresso SDK不仅支持裸机构建和FreeRTOS,还有单独提供的MQX RTOS。恩智浦是Zephyr基金会的创始成员,计划为所有MCX N系列MCU提供该项目的全面支持。 FRDM平台 面向MCX N系列的快速原型设计平台,恩智浦推出了低成本的FRDM平台和功能全面的EVK (开发套件)。FRDM开发板采用标准规格设计,配备了易于访问MCU I/O的接头、一个板载MCU-Link调试器和一根USB-C线。而功能完善的评估套件则提供更广泛的I/O和接口访问能力,支持通过WiFi和其他MCU-Link功能 (例如功率测量) 扩展。 应用代码中心 (ACH) 恩智浦在其GitHub页面上提供应用示例,用户可以通过应用代码中心门户 (ACH) 来访问这些资源。 MCUXpresso IDE (从11.9.0版起) 和MCUXpresso for VS Code都内置了ACH浏览功能,使用户能够便捷地搜索可用的演示和示例,并能够在加载项目之前按设备、应用技术或外设/功能进行筛选。 扩展板中心 (EBH) 扩展板中心 (EBH) 是SDK构建工具网站的延伸,用户可以在此找到恩智浦及恩智浦合作伙伴提供的各种附加板,以拓展所选评估板的功能。该中心提供直观的筛选,帮助用户快速找到所需的内容和支持软件。开发人员还可以根据特定用例或应用需求将板卡与各种屏蔽板组合使用,进行评估和快速原型设计。 赋能边缘计算的智能革新 MCX N94x系列MCU旨在应对智能连接边缘应用的大规模增长。未来几年,边缘传感器数量和收集与处理的数据量将呈指数级增长。为了领先于这一趋势,恩智浦设计了MCX N94x,集成多个内核和加速器,采用单芯片解决方案处理复杂的机器学习、感测、连接和控制应用,同时以安全、可靠、节省空间且高能效的方式满足性能需求的不断增长。 借助恩智浦及恩智浦合作伙伴提供的全面开发生态合作体系,开发人员可以利用MCX N94x系列MCU的处理能力和特性,加速产品上市。 下载MCX N94x系列MCU白皮书:>> 点击这里 <<
来源:NXP客栈
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