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    发表于 2021-4-6 11:09:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
    恩智浦i.MX产品背后的“成功学”,你想不想学?


    丰富的产品组合、完善的软件生态、安全和低功耗方面的行业标杆、独树一帜的跨界处理器……恩智浦这些年在i.MX系列应用处理器和跨界处理器领域的诸多成功故事,你是否探究过其背后更深刻的“成功学”要义?

    一直以来,恩智浦与Arm的合作都会给业界带来很多惊喜。作为领先的技术合作伙伴,恩智浦与Arm对 Ethos-U65 microNPU(神经处理单元)架构进行了升级改造,以便更好地支持应用处理器。据悉,Ethos-U65 microNPU架构已经被集成到了恩智浦的下一代i.MX应用处理器中,以提供高能效的经济高效型机器学习解决方案,满足快速增长的工业和物联网边缘应用需求。

    与此同时,自2016年面市以来,i.MX RT跨界微控制器(MCU)系列产品也取得了优秀的市场表现,该系列最新产品i.MX RT1170,是恩智浦i.MX RT的第二代产品。

    而如果我们仔细去观察,这些优秀的i.MX产品,它们的诞生以及后续的成功都不是偶然的,在其背后自有一套内在的逻辑在做支撑和驱动。今天我们就一起来探究一下。

    1边缘计算:催生丰富的产品组合


    5G技术、互联网技术和边缘计算使得全球智能及互联设备快速增长,万物互联的时代已经到来。根据预测,全球互联设备的数量在2025年会达到500亿。

    恩智浦大中华区工业与物联网市场高级总监金宇杰表示,现阶段,数十亿的互联网设备组成了一个互联网世界,智能设备在未来的几年里会翻倍增长。“这样的增长需要每个网络节点和边缘设备都具有处理能力,也需要融入人工智能和机器学习技术。这样一来,对于我们的消费和工作,尤其是在移动设备和支付领域会发生巨大的变化。”

    边缘计算对互联设备提出了更高的要求,单一硬件架构已经无法满足边缘计算的要求,因此恩智浦推出了丰富的产品组合以应对这一发展趋势。

    金宇杰介绍说,i.MX系列应用处理器是恩智浦的一个广为人知的产品线,其市场占有率非常高;恩智浦还推出了适用于通讯领域的MPU产品;此外,基于Cortex-M核的LPC微控制器,以及包含BLE和ZigBee等连接技术的无线微控制器都是恩智浦面向边缘计算的解决方案。

    而跨界处理器更是恩智浦着力打造的产品。在跨界处理器上,恩智浦在MCU的实时性及低功耗基础上,引入了应用处理器的算力。借此,恩智浦致力于把在云端运用的技术推广到边缘端,甚至推广到MCU平台上。“接下来我们的很多产品都是基于i.MX架构的单核到多核(如16核)器件,以支持不同的应用。同时,为了支持这些硬件,我们还提供了很多配套的软件产品。”金宇杰说。

    特别值得一提的是,近期恩智浦推出了i.MX 8ULPi.MX 8ULP-CS以及i.MX 9系列产品,这些产品将很快进入市场。其中,i.MX 9是在i.MX 8系列基础上构建的新一代产品,NPU(网络神经加速器)的融入使得其在边缘端的AI计算能力进一步加强,内置的MCU内核能够实现实时响应,并对整个器件的功耗进行控制。此外,EdgeLock安全区域和Energy Flex技术是新增的两项新技术——EdgeLock安全区域能够保障数据的安全性,Energy Flex技术则在提供更强算力的同时降低了功耗,有效控制整个系统的功率水平。

    2安全和功耗:提升用户体验的关键


    万物互联,安全为先。恩智浦特别强调产品的安全性,推出的EdgeLock技术能够为用户的数据安全保驾护航。恩智浦边缘处理事业部软件研发总监翁铁成表示,从安全策略启动和信任根来看,恩智浦提供了EdgeLock2Go技术,该技术的信任根包含在EdgeLock中,用户可以通过信任根与EdgeLock的云服务做交互,以确保认证安全。

    此外,微软的Azure Sphere也被集成到恩智浦最新的产品中。“不只是云服务,它本身也是一个操作系统。”翁铁成表示,“基于我们和微软战略合作伙伴的关系,它能够给我们持续提供10年以上的升级和改进,包括安全策略提升等服务,从而保证产品在工业物联网领域十年以上的使用寿命。”

    创新的高效节能技术是恩智浦产品的另一个亮点。翁铁成介绍,比起异构架构,新产品包含了Cortex-A35处理器内核,具备既高效又节能的特点。在实时处理方面,产品则集成了Cortex-M33内核。基于Energy Flex架构处理时有多种可选择的配置,比如可以针对Cortex-M进行处理,也可以针对Cortex-M加上Cortex-A核进行处理,还可以结合GPU、DSP形成统一的能耗管理配置,能够满足物联网和工业领域多样化的需求。

    3硬件之外,打造完善的软件生态


    除了底层的芯片设计和参考电路板设计,恩智浦还为客户提供软件方面的支持,以最大限度提升用户体验,最大程度上发挥出芯片的能力。

    针对故障检测、语音识别、人脸识别等场景,恩智浦提供了可直接调用的相应API。针对MPU、MCU芯片,恩智浦的产品具备很多计算模块,如GPU、NPU、图像处理和视频处理等。此外,针对MCU的PXP、VGLite也能很好地在AI和ML中充分发挥计算能力。总的来说,利用工具和客户想搭载的推理模型,能够在生成的模型中最大化地利用这些计算加速引擎,最大限度地发挥出AI和ML的作用。

    为了让客户更容易打造自己的产品,恩智浦还针对广泛的工业应用做了一些工具集,其中部分工具集是特别为国内市场工业协议提供支持的,例如对EtherCAT、IGH整个协议提供完整的解决方案。就CAN总线而言,恩智浦基于MPU针对CANOpen也提供了一套完整的支持方案。由于工业领域正在向TSN转型,恩智浦还在提供的工业协议里推出了针对EtherCAT、CAN、Modbus等Over TSN的支持。

    4跨界的i.MX RT:带来无限可能


    “探索跨界处理器的星辰大海,i.MX RT为你带来无限可能”,跨界处理器带来的诸多变化,让包括恩智浦边缘处理事业部系统工程总监王朋朋在内的众多MCU从业者感到惊奇与讶异。

    王朋朋介绍,在性能方面,恩智浦最新的i.MX RT1170主频已经达到了1GHz。此外,作为Cortex-M7 + Cortex-M4双核的MCU产品,它的DMIPS在MCU领域无出其右,远远超出了其它同类的产品。

    与前代产品相比,i.MX RT1170拥有更的高性能和更加丰富外设,在图形图像音频处理、电机控制等方面的表现均有非常大的提升。与此同时,恩智浦面向一些特定的应用领域,研发出了一些针对性更强的跨界处理器。“比如,i.MX RT600就集成了HiFi4的DSP,增强了音频处理;即将发布的i.MX RT500集成FUSION的DSP可做更多的传感处理,因此更适合低功耗的应用。”王朋朋表示

    这些强大的产品需要得到来自强大的软件、工具以及生态系统的支持,恩智浦在软件赋能方面同样取得了很大的进展。王朋朋向记者介绍,这些进展涵盖AI机器学习、机器视觉、语音和音频处理,以及图形图像视频处理技术、电机控制、操作系统等多个方面。

    在音频上,i.MX RT支持多个麦克风、PDM解调以及多个低麦克音频的输入;i.MX RT600集成了HiFi4 DSP的处理,具备非常多的Flex接口和高精度的定时器,能够相互配合实现转换。

    恩智浦MCU的强劲实力在音频处理方面体现得淋漓尽致。在Cortex-M7内核或HiFi4的DSP上进行语音解码,CPU的占用率只有百分之零点几或者是百分之几,因此用户有充足的带宽去做其他事情。另外,i.MX RT在语音识别方面也具备不少优势——在安静的情况下,依靠软件的配合可以达到99%的识别率,即使是嘈杂的环境下也有80%的识别率。

    视频方面也是i.MX RT的强项。王朋朋表示,MIPI的CSI、DSI接MIPI的显示输出,外加并行的LCD接口可以支持多种色彩,可支持24位、32位色彩;多个硬件涂层可以实现混层、多层效果。“原来在MCU上所做的界面比较简单,但现在它显示的效果却非常酷炫。”王朋朋举例道,“比如,手机或者其他高端显示设备上的3D、滑动、模糊背景处理等功能,都可以做得比较好看了。”

    除了消费类的音频、视频领域,工业、家电、电机控制领域也是恩智浦非常看中的市场。i.MX RT在这些领域的表现也同样非常优秀。王朋朋表示,这是因为它有非常多的PWM通道,也有非常多的串行接口,因此可以支持多电机控制,相当于一颗芯片同时做很多事情。

    得益于较高的实时性和效率,i.MX RT还可以实现更加快速的闭环电流环控制。随着在多领域大显身手,相信i.MX RT的生态会愈发完善,我们也有理由相信后续恩智浦会推出在性能和应用性等方面表现更强的新产品。

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