ROBOT INDUSTRY

當(dāng)前，全球MCU市場(chǎng)呈現(xiàn)出頭部集中、中低端分散態(tài)勢(shì)。在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中，廠商面對(duì)的不再是單純的性能與成本的平衡術(shù)，而是包含開發(fā)工具、軟件生態(tài)在內(nèi)的多維挑戰(zhàn)。

OpenClaw的“出圈”，掀起了一輪主機(jī)搶購熱潮，也讓AI本地化部署再度成為行業(yè)關(guān)注的話題?，F(xiàn)階段，AI技術(shù)正從云端向邊緣端加速滲透，微控制器（MCU）作為嵌入式系統(tǒng)的“大腦”，逐漸成為決定邊緣AI落地廣度與深度的核心載體。

長(zhǎng)期以來，邊緣AI部署面臨三大瓶頸。一是功耗與性能矛盾突出，傳統(tǒng)MCU承載AI功能需高頻運(yùn)行，導(dǎo)致功耗激增，大幅消耗輕量化電子設(shè)備續(xù)航能力；二是硬件成本居高不下，高端SoC芯片可高效處理復(fù)雜運(yùn)算任務(wù)，但價(jià)格昂貴，難以匹配中低端邊緣設(shè)備；三是技術(shù)開發(fā)難度較大，邊緣AI部署需兼顧硬件、算法、模型等多環(huán)節(jié)，復(fù)雜流程讓眾多中小企業(yè)和工程師難以上手，制約AI能力在邊緣設(shè)備中的普及。

面對(duì)科技變革孕育的旺盛新需求，全球半導(dǎo)體巨頭德州儀器（TI）基于硬件開發(fā)和軟件協(xié)同優(yōu)勢(shì)，推出了系統(tǒng)化解決方案。前不久，TI正式發(fā)布MSPM0G5187通用MCU與AM13Ex高性能實(shí)時(shí)MCU，同步升級(jí)CCStudio集成開發(fā)環(huán)境（IDE），通過“硬件提效+軟件優(yōu)化”雙驅(qū)動(dòng)模式，進(jìn)一步降低邊緣AI部署門檻。

透過產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)周期視角看，TI此舉并非簡(jiǎn)單的產(chǎn)品技術(shù)迭代，而是面向AI時(shí)代的戰(zhàn)略落子，將重新定義MCU與邊緣AI融合路徑，為消費(fèi)電子、工業(yè)控制、機(jī)器人等多領(lǐng)域的智能化升級(jí)提供加速器。

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集成NPU設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)MCU單次推理能耗降低120倍

“大約50年前，TI發(fā)明了數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），為當(dāng)今的邊緣AI處理奠定了基礎(chǔ)。如今，TI正引領(lǐng)下一階段的創(chuàng)新?！盩I嵌入式處理和DLP?產(chǎn)品高級(jí)副總裁Amichai Ron談到。他提及的創(chuàng)新，根植于高性價(jià)比的硬件能力。

TI此次推出的通用與實(shí)時(shí)MCU均集成了TinyEngine?神經(jīng)處理單元（NPU），這是一種專為MCU設(shè)計(jì)的硬件加速器，可優(yōu)化深度學(xué)習(xí)推理，在邊緣進(jìn)行處理時(shí)降低延遲、提高能效。“MCU內(nèi)核專注執(zhí)行實(shí)時(shí)控制任務(wù)，同時(shí)TinyEngine?NPU可以并行運(yùn)行AI模型，從硬件架構(gòu)上確保二者的運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生沖突，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行?！盩I ASM微控制器工業(yè)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人吳健鴻介紹。

圖1 在通用MCU上進(jìn)行設(shè)備端機(jī)器學(xué)習(xí)推理，實(shí)現(xiàn)高階功能

從直觀性能表現(xiàn)上看，相比于未配置加速器的同類MCU，MSPM0G5187 MCU的單次AI推理延遲最高可降低90倍，能耗可降低超120倍。同時(shí)，由于TinyEngine? NPU可與運(yùn)行應(yīng)用程序代碼的主CPU并行工作，因此能大幅減少閃存占用。對(duì)于可穿戴設(shè)備和家用電器等To C端常見的電子產(chǎn)品而言，MSPM0G5187 MCU憑借低功耗的特性，可以在不犧牲續(xù)航的前提下顯著升級(jí)智能化水平，豐富消費(fèi)者體驗(yàn)。

成本方面，MSPM0G5187 MCU的批量采購單價(jià)低于1美元，為嵌入式工程師提供了經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇方案，有效降低系統(tǒng)和運(yùn)營成本，讓邊緣AI以基礎(chǔ)能力的形態(tài)融入大眾設(shè)備。

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高集成設(shè)計(jì)兼顧復(fù)雜控制與AI能力

在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人等高端應(yīng)用場(chǎng)景中，越來越多的系統(tǒng)需要同時(shí)兼顧復(fù)雜的電機(jī)控制和AI功能。例如，生產(chǎn)線設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)、工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作精準(zhǔn)調(diào)節(jié)等。以往要實(shí)現(xiàn)此類功能，需要依托復(fù)雜的多芯片設(shè)計(jì)，增加物料清單成本的同時(shí)，還可能導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性下降和響應(yīng)延遲增加。

針對(duì)行業(yè)普遍面臨的現(xiàn)實(shí)困境，TI將高性能Arm Cortex-M33內(nèi)核、TinyEngine? NPU和先進(jìn)實(shí)時(shí)控制架構(gòu)集成于單芯片的全新AM13Ex MCU，物料清單成本最高降低30%。

此外，AM13Ex MCU在實(shí)時(shí)控制方面表現(xiàn)亮眼。其支持最多四個(gè)電機(jī)維持精確的實(shí)時(shí)控制環(huán)路，同時(shí)可讓TinyEngine? NPU運(yùn)行自適應(yīng)控制算法，實(shí)現(xiàn)負(fù)載檢測(cè)和能效優(yōu)化。

同時(shí)，AM13Ex MCU還具備高效計(jì)算能力。其集成了三角函數(shù)數(shù)學(xué)加速器，計(jì)算速度比傳統(tǒng)的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算機(jī)（CORDIC）實(shí)現(xiàn)方式快10倍，能夠提供更精確、響應(yīng)更快的電機(jī)控制性能，滿足高端工業(yè)和智能設(shè)備的需求。

圖2 面向多電機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制與AI加速

在實(shí)際生活中，AM13Ex MCU具備豐富應(yīng)用場(chǎng)景。例如，在生產(chǎn)線的電機(jī)控制、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)等方面，能夠基于AI算法實(shí)時(shí)分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，提前發(fā)現(xiàn)潛在故障，減少停機(jī)時(shí)間，提升生產(chǎn)效率；在具身智能領(lǐng)域，可以為人形機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人提供精準(zhǔn)的動(dòng)作控制和AI感知能力，更好地適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境；在家用電器領(lǐng)域，可幫助高端空調(diào)、洗衣機(jī)、冰箱等產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制和智能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降噪。

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邊緣AI工具鏈實(shí)現(xiàn)“口述編程”

邊緣AI部署的最后“一公里”在于軟件層面。復(fù)雜的開發(fā)流程、高昂的開發(fā)成本，是阻礙工程師將AI功能部署到邊緣設(shè)備的重要因素。為此，TI同步升級(jí) CCStudio IDE，通過集成生成式AI功能、豐富的模型資源和便捷的開發(fā)工具，降低邊緣AI開發(fā)門檻。

正如Android Studio與Gemini的深度融合，推動(dòng)了安卓AI開發(fā)的效率革命，CCStudio IDE與生成式AI的結(jié)合，也為MCU邊緣AI開發(fā)帶來了全新體驗(yàn)。TI的CCStudio IDE并非簡(jiǎn)單的代碼編輯工具，而是一套覆蓋模型選擇、訓(xùn)練、優(yōu)化、部署全流程的邊緣AI開發(fā)平臺(tái)，核心優(yōu)勢(shì)在于智能化、便捷化和全兼容。

“我對(duì)這個(gè)功能其實(shí)非常興奮和期待，我也非常鼓勵(lì)所有工程師，無論有沒有深厚的軟件背景，都去嘗試這個(gè)功能?！盩I MSP微控制器產(chǎn)品線經(jīng)理羅一丁說道，“所有的代碼，從底層代碼一直到應(yīng)用場(chǎng)景代碼，全部都可以根據(jù)自然語言描述的需求進(jìn)行自動(dòng)生成，我覺得是一個(gè)突破性的行業(yè)革新?！?/strong>

CCStudio IDE中的生成式AI特性，支持工程師通過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)智能體和模型，并配套TI數(shù)據(jù)，使用簡(jiǎn)單的自然語言就能加速代碼開發(fā)、系統(tǒng)配置和調(diào)試。這意味著，工程師無需具備深厚的AI算法知識(shí)，只需輸入自然語言指令，就能快速生成代碼片段、配置系統(tǒng)參數(shù)、排查開發(fā)中的問題。這種對(duì)話式的開發(fā)模式，打破了知識(shí)壁壘，讓新手工程師也能快速部署邊緣AI。

圖3 為邊緣AI應(yīng)用提供端到端開發(fā)支持

豐富的模型與應(yīng)用示例降低開發(fā)難度。CCStudio Edge AI Studio作為CCStudio IDE的重要組件，目前已提供超過60種模型和應(yīng)用示例，涵蓋圖像識(shí)別、電機(jī)控制、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。這些模型和示例均經(jīng)過TI優(yōu)化，能夠高效適配MSPM0G5187、AM13Ex等新型MCU，工程師可以直接基于示例進(jìn)行二次開發(fā)，無需從零開始搭建模型，大幅降低了開發(fā)難度和成本。下一步，TI將持續(xù)增加更多任務(wù)和模型，進(jìn)一步豐富開發(fā)資源。

全流程適配，提升開發(fā)效率。CCStudio IDE能夠與TI的嵌入式處理產(chǎn)品組合無縫銜接，工程師可以在同一個(gè)開發(fā)環(huán)境中，完成從硬件配置、代碼編寫、模型部署到調(diào)試測(cè)試的全流程工作，無需切換工具，大幅提升開發(fā)效率。此外，CCStudio IDE還支持硬件或軟件兩種AI模型實(shí)現(xiàn)方式，為工程師提供了高度的靈活性，能夠根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景和需求，選擇最適合的實(shí)現(xiàn)方式。

TI此次發(fā)布動(dòng)作將對(duì)電子信息行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。從短期層面看，MSPM0G5187、AM13Ex等新型MCU的問世，將為消費(fèi)電子、工業(yè)控制、智能設(shè)備等領(lǐng)域提供全新解決方案，進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域智能化升級(jí)。同時(shí)，TI的技術(shù)創(chuàng)新也將帶動(dòng)整個(gè)MCU行業(yè)持續(xù)迭代。長(zhǎng)期來看，TI的軟硬件一體化布局，將有效推動(dòng)邊緣AI普及，加速構(gòu)建“萬物智能”生態(tài)。

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