Микроконтроллеры Texas Instruments MSPM0G5187 и AM13Ex интегрируют нейронный процессор TinyEngine для Edge AI приложений

По заявлению TI, нейронный процессор TinyEngine способен выполнять модели ИИ с задержкой до 90 раз меньше и потреблением энергии на инференс более чем в 120 раз ниже по сравнению с аналогичными MCU без акселератора. MSPM0G5187 представляет собой универсальный энергоэффективный микроконтроллер на ядре Arm Cortex-M0+, в то время как микроконтроллер AM13Ex на ядре Arm Cortex-M33 ориентирован на управление двигателями в реальном времени, начиная с модификации AM13E23019.

Универсальный микроконтроллер TI MSPM0G5187 на базе Cortex-M0+

Ключевые характеристики и спецификации:

• ЦП – Ядро Arm Cortex-M0+ с частотой до 80 МГц
• Память – 32 КБ ОЗУ с ECC
• Хранилище – 128 КБ флеш-памяти с ECC, 8 КБ флеш-памяти для данных с ECC
• Акселераторы
  • Нейронный процессор TinyEngine для ИИ/МО с производительностью до 2.56 GOPS (гига операций в секунду) при 80 МГц
  • Математический акселератор MATHACL
• Периферия
  • USB – 1x USB 2.0 (12 Мбит/с)
  • Аудио – Цифровой аудиоинтерфейс с поддержкой I2S, PCM, TDM и т.д.
  • До 59 линий GPIO, включая 2 линии, рассчитанные на 5 В
  • До 3x UART, 2x SPI, 1x I2C
  • Таймеры
    • 4x 16-разрядных таймера с поддержкой до 14 ШИМ-каналов
    • 2x сторожевых таймера с окном
    • Часы реального времени (RTC) с будильником и календарным режимом
  • Аналоговые интерфейсы
    • 12-разрядный АЦП последовательного приближения (SAR ADC); 26 каналов; скорость дискретизации до 1.6 Мвыб/с
    • Компаратор с 8-разрядным ЦАП
    • Встроенный датчик температуры
  • 12-разрядный контроллер прямого доступа к памяти (DMA)
• Безопасность – Шифрование AES, криптографическое ускорение, аппаратная изоляция, безопасная загрузка, безопасная связь, безопасная отладка, безопасное обновление прошивки и ПО, безопасное хранение, защита программного IP
• Отладка – 2-контактный интерфейс SWD
• Напряжение питания – от 1.62 В до 3.6 В
• Режимы энергопотребления
  • РАБОЧИЙ (RUN) – 103 мкА/МГц (CoreMark)
  • РЕЖИМ СНА (SLEEP) – 34 мкА/МГц
  • РЕЖИМ ОСТАНОВА (STOP) – 199 мкА при 4 МГц
  • РЕЖИМ ОЖИДАНИЯ (STANDBY) – 1.5 мкА при 32 кГц с работающими RTC, полным сохранением ОЗУ и состояния
  • РЕЖИМ ВЫКЛЮЧЕНИЯ (SHUTDOWN) – 88 нА с возможностью пробуждения по GPIO
• Корпусы
  • 64-выводной LQFP (PM) (шаг 0.5 мм)
  • 48-выводной LQFP (PT) (шаг 0.5 мм)
  • 48-выводной VQFN (RGZ) (шаг 0.5 мм)
  • 32-выводной VQFN (RHB) (шаг 0.5 мм)
  • 28-выводной DSBGA (YCJ) (шаг 0.35 мм); примечание: стадия предварительного просмотра
  • 28-выводной WQFN (RUY) (шаг 0.4 мм)
  • 24-выводной VQFN (RGE) (шаг 0.5 мм)
  • 20-выводной VSSOP (DGS) (шаг 0.5 мм)
• Температурный диапазон – от -40 до 125 °C

Семейство микроконтроллеров MSPM0G5187 поддерживается MSPM0 SDK с FreeRTOS и Zephyr RTOS. Оно ориентировано на устройства с ограниченными ресурсами, включая продукты с питанием от батарей, которым могут быть полезны Edge AI/ML задачи. Компания также предлагает отладочный комплект LP-MSPM0G5187 Launchpad для оценки. Он оснащён отладочным пробником XDS110, 40-контактными разъёмами BoosterPack, портом USB-C, слотом для карт microSD, одним микрофоном, одним аудио АЦП, несколькими светодиодами и кнопками.

Микроконтроллеры MSPM0G5187 на базе Cortex-M0+ уже доступны в производственных объёмах по цене менее $1 за штуку при заказе от 1000 единиц. Отладочный комплект LP-MSPM0G5187 Launchpad продаётся по цене $22. Подробности, включая документацию и ссылки для покупки, можно найти на странице продукта .

Микроконтроллер TI AM13Ex на ядре Arm Cortex-M33 для управления двигателями в реальном времени

Спецификации AM13E23019:

• ЦП – Ядро Arm Cortex-M33 с частотой до 200 МГц с FPU, MPU, DSP, 32-разрядным блоком тригонометрических вычислений (TMU); 310 DMIPS, 800 Coremark
• Память
  • 128 КБ ОЗУ с ECC
  • Внешний интерфейс периферии (EPI) с поддержкой SDRAM, ASRAM или внешних интерфейсов ASIC/FPGA
• Хранилище – До 512 КБ флеш-памяти (2x 256 КБ) с ECC
• Акселератор – Нейронный процессор TinyEngine для ИИ/МО
• Периферия
  • Гибкие системные периферийные модули
    • 12-канальный контроллер DMA
    • Вложенный векторный контроллер прерываний (NVIC)
    • До 107 линий GPIO с подключением через коммутаторы ввода/вывода (XBAR)
    • 8 линий GPIO с возможностью пробуждения из режима выключения
    • 1x сторожевой таймер с окном (WWDT)
    • 2x универсальных таймера: TIMG4 (32-разрядный), TIMG12 (16-разрядный)
  • Аналоговые интерфейсы
    • 3x 12-разрядных АЦП последовательного приближения (SAR ADC) до 6.67 Мвыб/с, до 32 каналов на АЦП
    • 4x подсистемы аналоговых компараторов (CMPSS) с 2x 10-разрядными эффективными ЦАП и 2x цифровыми фильтрами
    • 3x программируемых усилителя (PGA)
    • Программируемые аналоговые соединения между АЦП, PGA, CMPSS и ЦАП
  • Управление в реальном времени
    • 5x модуля ШИМ для управления двигателями (MCPWM)
    • 2x модуля расширенного захвата (eCAP)
    • 3x модуля расширенного квадратурного энкодера (eQEP)
    • Коммутаторы устройств (INPUTXBAR, OUTPUTXBAR, PWMXBAR) для маршрутизации сигналов с GPIO к другим модулям
  • Расширенные последовательные интерфейсы связи
    • 2x настраиваемых последовательных интерфейса с поддержкой UART (LIN) или I2C (SMBus/PMBus)
    • 4x настраиваемых последовательных интерфейса с поддержкой UART, I2C или SPI
    • 1x модульный контроллер CAN (MCAN) с гибкой скоростью передачи данных (CAN FD)
• Система тактирования
  • Внутренний генератор 4 МГц/32 МГц (SYSOSC)
  • Внутренний генератор 32 кГц (LFOSC)
  • Системная ФАПЧ (SYSPLL) до 200 МГц
  • Внешний кварцевый генератор от 4 МГц до 25 МГц (XTAL)
  • Внешний тактовый вход от 4 МГц до 48 МГц (HFCLK)
• Безопасность – Позволяет создавать системы IEC61508 SIL-2 и SIL-3
• Защита
  • Безопасная загрузка/обновление прошивки/отладка/блокировка JTAG
  • Безопасное хранение и управление ключами
  • Разделение привилегированных/непривилегированных ресурсов
  • Защита от записи/стирания/скрытия флеш-памяти
  • Управление жизненным циклом устройства
  • Шифрование AES с ключом 128 или 256 бит
  • Уникальный идентификационный номер (UID)
• Отладка
  • 4-контактный JTAG и 2-контактный SWD
  • Буфер микротрассировки (MTB)
  • Встроенный модуль трассировки (ETM)
• Напряжение питания – 3.3 В
• Режимы энергопотребления
  • РАБОЧИЙ (RUN): 49 мА @ 200 МГц
  • РЕЖИМ ОЖИДАНИЯ (STANDBY): 1.84 мА с возобновлением выполнения ЦП и сохранением 32 КБ ОЗУ
  • РЕЖИМ ВЫКЛЮЧЕНИЯ (SHUTDOWN): <5 мкА с возможностью пробуждения по GPIO
• Корпусы
  • 128-выводной PDT, тонкий четырёхсторонний планарный корпус (TQFP) (шаг 0.4 мм)
  • 100-выводной PZ, низкопрофильный четырёхсторонний планарный корпус (LQFP) (шаг 0.5 мм)
  • 80-выводной PN, низкопрофильный четырёхсторонний планарный корпус (LQFP) (шаг 0.5 мм)
  • 64-выводной PM, низкопрофильный четырёхсторонний планарный корпус (LQFP) (шаг 0.5 мм)
  • 48-выводной PT, низкопрофильный четырёхсторонний планарный корпус (LQFP) (шаг 0.5 мм)
  • 48-выводной RGZ, сверхтонкий четырёхсторонний планарный корпус без выводов (VQFN) (шаг 0.5 мм)
• Температурный диапазон – от -40°C до +105°C

Семейство AM13Ex поддерживает FreeRTOS, Zephyr RTOS и программирование без ОС через AM13E2 MCU SDK. Оно ориентировано на приложения управления двигателями в бытовой технике, робототехнике и промышленных системах, используя машинное обучение для адаптивного управления и прогнозного технического обслуживания. Пока не найдено никакого отладочного комплекта для него.

Серийное производство AM13E23019, по-видимому, ещё не началось, и Texas Instruments упоминает, что микросхема доступна только в предсерийных количествах. Цена начинается от $2.45 при заказе от 1000 штук. Подробности можно узнать на странице продукта .

Поддержка ПО TinyEngine

Оба микроконтроллера поддерживаются интегрированной средой разработки TI CCStudio, использующей возможности генеративного ИИ для ускорения разработки кода, настройки системы и отладки. Среда также интегрирует более 60 моделей и примеров приложений в CCStudio Edge AI Studio .

Некоторые примеры кода для TinyEngine включают:

• Классификацию временных рядов общего назначения
• Обнаружение дуговых замыканий (AFCI)
• Диагностику неисправностей двигателя
• Электрокардиограмму (ЭКГ)

Утилита также позволяет пользователям захватывать данные, обучать и оптимизировать пользовательские модели, а также использовать встроенные поддержку фреймворков с открытым исходным кодом, таких как PyTorch, TensorFlow и ONNX. Для начала работы можно также ознакомиться с документацией для разработчиков .

Выражаем свою благодарность источнику, с которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.

Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.