Texas Instruments wprowadza dwa nowe mikrokontrolerów (MCU) MSPM0G5187 i AM13Ex. Zostały wyposażone w jednostkę przetwarzania neuronowego (NPU) TinyEngine, która umożliwia integracje sztucznej inteligencji/uczeniu maszynowym o niskich opóźnieniach i wysokiej wydajności.

Firma Texas Instruments twierdzi, że układ NPU TinyEngine może obsługiwać modele AI z nawet 90-krotnie mniejszym opóźnieniem i ponad 120-krotnie niższym zużyciem energii niż podobne mikrokontrolery bez akceleratora. MSPM0G5187 to uniwersalny, energooszczędny mikrokontroler Arm Cortex-M0+, natomiast mikrokontroler AM13Ex Arm Cortex-M33, począwszy od kodu SKU AM13E23019, służy do sterowania silnikiem w czasie rzeczywistym.

Specyfikacja techniczna

• Procesor – Arm Cortex-M0+ @ 80 MHz
• Pamięć – 32 KB RAM z ECC
• Pamięć masowa – 128 KB pamięci flash z ECC, 8 KB pamięci flash danych z ECC
• Akceleratory
  • Procesor NPU TinyEngine do sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego o przepustowości do 2,56 GOPs (giga operacji na sekundę) przy częstotliwości 80 MHz
  • Akcelerator matematyczny MATHACL
• Urządzenia peryferyjne
  • USB – 1x USB 2.0 (12 Mb/s)
  • Audio – Cyfrowy interfejs audio obsługujący I2S, PCM, TDM itp.
  • Do 59x GPIO, w tym 2x tolerancyjne na 5 V
  • Do 3x UART, 2x SPI, 1x I2C
  • Timery
    • 4x 16-bitowe timery z maksymalnie 14-krotnym PWM
    • 2x okienkowe timery watchdog
    • RTC z trybem alarmu i kalendarza
  • Analog
    • 12-bitowy przetwornik ADC SAR; 26 kanałów ADC; częstotliwość próbkowania do 1,6 Mb/s
  • Komparator z 8-pinowym przetwornikiem cyfrowo-analogowym
  • Zintegrowany czujnik temperatury
• 12-bitowy kontroler DMA
• Bezpieczeństwo – szyfrowanie AES, przyspieszenie kryptograficzne, izolacja wymuszana sprzętowo, bezpieczny rozruch, bezpieczna komunikacja, bezpieczne debugowanie, bezpieczna aktualizacja oprogramowania sprzętowego i oprogramowania, bezpieczne przechowywanie, ochrona IP oprogramowania
• Debugowanie – 2-pinowy SWD
• Napięcie zasilania – 1,62 V do 3,6 V
• Tryby zasilania
  • PRACA – 103µA/MHz (CoreMark)
  • UŚPIENIE – 34µA/MHz
  • STOP – 199µA przy 4MHz
  • STANDBY – 1,5 µA przy 32 kHz z RTC, pełną pamięcią SRAM i zachowaniem stanu
  • WYŁĄCZANIE – 88 nA z możliwością wybudzenia wejścia/wyjścia
  • Zakres temperatur – od -40 do 125°C

MSPM0G5187 Schemat bloku funkcjonalnego

Rodzina mikrokontrolerów MSPM0G5187 jest obsługiwana przez pakiet MSPM0 SDK z systemami FreeRTOS i Zephyr RTOS. Jest on przeznaczony dla urządzeń o ograniczonych zasobach, w tym urządzeń zasilanych bateryjnie, korzystających z obciążeń brzegowych AI/ML. Firma oferuje również zestaw deweloperski LP-MSPM0G5187 Launchpad do ewaluacji. Zawiera on sondę debugowania XDS110, 40-pinowe złącza BoosterPack, port USB-C, gniazdo na kartę microSD, jeden mikrofon, jeden przetwornik ADC audio oraz kilka diod LED i przycisków. Mikrokontrolery MSPM0G5187 Cortex-M0+ są już dostępne w ilościach produkcyjnych, począwszy od ceny poniżej 1 dolara przy zamówieniach 1000 sztuk. Zestaw deweloperski LP-MSPM0G5187 Launchpad kosztuje 22 dolary. Więcej szczegółów, w tym dokumentację i linki do zakupu, można znaleźć na stronie produktu .

Mikrokontroler TI AM13Ex Arm Cortex-M33 do sterowania silnikiem w czasie rzeczywistym

Specyfikacja AM13E23019:

• Procesor – rdzeń Arm Cortex-M33 o taktowaniu do 200 MHz z FPU, MPU, DSP, 32-bitową jednostką trygonometryczną (TMU); 310 DMIPS, 800 Coremark
• Pamięć
  • 128 KB pamięci RAM z ECC
  • Zewnętrzny interfejs peryferyjny (EPI) obsługujący zewnętrzne interfejsy SDRAM, ASRAM lub ASIC/FPGA
• Pamięć masowa – do 512 KB pamięci flash (2x 256 KB) z funkcją ECC
• Akcelerator – TinyEngine NPU dla AI/ML
• Urządzenia peryferyjne
  • Elastyczne urządzenia peryferyjne systemu
    • 12-kanałowy kontroler DMA
    • Zagnieżdżony kontroler przerwań wektorowych (NVIC)
    • Do 107x GPIO z łącznością wejścia/wyjścia XBAR
    • 8x GPIO z możliwością wybudzania i wyłączania
    • 1x okienkowy zegar watchdog (WWDT)
    • 2x uniwersalne timery: TIMG4 (32-bitowy), TIMG12 (16-bitowy)
  • Analog
    • 3 12-bitowe przetworniki ADC SAR do 6,67 Msps, do 32 kanałów na przetwornik ADC
    • 4 podsystemy komparatora analogowego (CMPSS) z 2 10-bitowym efektywnym przetwornikiem cyfrowo-analogowym i 2 filtrami cyfrowymi
    • 3x wzmacniacze o programowalnym wzmocnieniu (PGA)
    • Programowalne połączenia analogowe między przetwornikami ADC, PGA, CMPSS i DAC
  • Kontrola w czasie rzeczywistym
    • 5 modułów modulacji szerokości impulsu sterującego silnikiem (MCPWM)
    • 2x moduł ulepszonego przechwytywania (eCAP)
    • 3-krotny ulepszony impuls enkodera kwadraturowego (eQEP)
    • Listwy poprzeczne urządzeń (INPUTXBAR, OUTPUTXBAR, PWMXBAR) do kierowania sygnałów z GPIO do innych modułów
  • Ulepszone interfejsy komunikacji szeregowej
    • 2 konfigurowalne interfejsy szeregowe obsługujące UART (LIN) lub I2C (SMBus/PMBus)
    • 4 konfigurowalne interfejsy szeregowe obsługujące UART, I2C lub SPI
    • 1x Modularna sieć kontrolerów (MCAN) z elastyczną szybkością transmisji danych (CAN FD)
• System zegarowy
  • Wewnętrzny oscylator 4MHz/32MHz (SYSOSC)
  • Wewnętrzny oscylator 32 kHz (LFOSC)
  • Pętla synchronizacji fazowej systemu (SYSPLL) do 200 MHz
  • Zewnętrzny oscylator kwarcowy 4MHz do 25MHz (XTAL)
  • Zewnętrzne wejście zegara 4MHz do 48MHz (HFCLK)
• Bezpieczeństwo – umożliwia stosowanie systemów zgodnych z normą IEC61508 SIL-2 i SIL-3
• Bezpieczeństwo
  • Bezpieczny rozruch/FWU/debugowanie/blokada JTAG
  • Bezpieczne przechowywanie i zarządzanie kluczami
  • Partycjonowanie zasobów uprzywilejowanych/nieuprzywilejowanych
  • Ochrona przed zapisem/kasowaniem/ukrywaniem Flash
  • Zarządzanie cyklem życia urządzenia
  • Szyfrowanie AES z kluczem 128- lub 256-bitowym
  • Unikalny numer identyfikacyjny (UID)
• Debugowanie
  • 4-pinowy JTAG i 2-pinowy SWD
  • Mikro bufor śladowy (MTB)
  • Wbudowana makrokomórka śladowa
• Napięcie zasilania – 3,3 V
• Tryby zasilania
  • PRACA: 49 mA przy 200 MHz
  • STANDBY: 1,84 mA z wznowieniem działania procesora i zachowaniem 32 kB pamięci SRAM
  • WYŁĄCZANIE: <5 µA z możliwością wybudzenia wejścia/wyjścia
• Zakres temperatur – od -40°C do +105°C

Rodzina AM13Ex obsługuje systemy FreeRTOS, Zephyr RTOS oraz programowanie bare metal za pośrednictwem zestawu SDK mikrokontrolera AM13E2. Jest ona przeznaczona do zastosowań w sterowaniu silnikami w urządzeniach, robotyce i systemach przemysłowych, wykorzystując uczenie maszynowe do sterowania adaptacyjnego i konserwacji predykcyjnej. Nie udało się jeszcze znaleźć dla niej zestawu programistycznego.

Produkcja masowa modułu AM13E23019 prawdopodobnie jeszcze się nie rozpoczęła, a Texas Instruments informuje, że jest on dostępny jedynie w ilościach przedprodukcyjnych. Cena zaczyna się od 2,45 USD przy zamówieniach powyżej 1000 sztuk. Więcej informacji można znaleźć na stronie produktu .

Wsparcie oprogramowania TinyEngine

Oba mikrokontrolery są obsługiwane przez środowisko programistyczne CCStudio IDE firmy TI, wykorzystujące generatywną sztuczną inteligencję do przyspieszenia tworzenia kodu, konfiguracji systemu i debugowania. IDE integruje również ponad 60 modeli i przykładów aplikacji w CCStudio Edge AI Studio .

Przykłady kodu dla TinyEngine obejmują:

Ogólna klasyfikacja szeregów czasowych
Łuk elektryczny (AFCI)
Usterka silnika
Elektrokardiogram (EKG)

Narzędzie pozwala również użytkownikom na przechwytywanie danych, trenowanie i optymalizację niestandardowych modeli oraz wykorzystywanie wbudowanych frameworków open source obsługujących PyTorch, TensorFlow i ONNX. Aby rozpocząć, zapoznaj się z dokumentacją dla deweloperów .