TI嵌入式应用研讨会 揭示最新无线与微控制器技术
- 李佳玲／台北
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物联网的兴起推动了嵌入式市场的快速发展，特别是结合低功耗、边缘运算、人工智能等新兴技术，已为汽车、工业、个人电子等各产业带来了多样化的创新应用。然而，开发新时代的嵌入式系统时，需结合最适切的无线、传感与处理技术，才能把创新想法变成现实。
在2023年的嵌入式应用研讨会中，TI德州仪器特别针对无线与微控制器技术，介绍了多款最新产品及其应用。凭藉着完备的产品组合以及丰富的设计与生态系统资源，TI一直站在市场的最前端，致力于拓展无线技术、物联网、微处理器应用范畴，以推动市场成长，并协助客户开发出更高效、节能的新产品。
把低功耗毫米波雷达传感器带到工业应用
TI资深应用工程师暨科技委员Jesse Wang表示，雷达在汽车领域已有广泛应用，包括ADAS，以及近来兴起的短距离应用，如车内、车门侧边、车尾等。此外，TI亦积极带动雷达在工厂自动化、智能大楼自动化等工业领域的应用。
2023年推出主打低成本的低功耗毫米波雷达产品，主要有汽车用的AWRL1432、AWRL6432，以及工业用的IWRL6432。其中，AWRL1432是 77GHz SoC，休眠模式时功耗仅1mW，适用于脚踢尾门（KTO）、停车辅助、车门障碍传感器等应用。
Jesse Wang解释说，目前常见的KTO技术是采用超声波和电容传感系统，但因受限于姿势侦测准确度，而常发生误判。雷达能够侦测距离、速度和角度，因此能准确判别脚踢的动作，这是解决现行KTO系统问题的一种具成本效益的低功耗SoC解决方案。
针对车舱内应用，雷达也日益扮演了重要角色，AWRL6432是一款低功耗60GHz SoC，适用于为车内儿童传感（CPD）和入侵防盗侦测等短距离应用。其中，CPD是因应欧洲新车评监计划（Euro NCAP）的安全要求，以避免儿童被遗留在车内的意外事件发生。
工业应用方面，TI 主推IWRL6432，锁定智能大楼、工厂自动化以及个人电子装置等应用。例如，停车场、工厂等各种空间的在场侦测（occupancy detection），由于雷达对细微动作的高灵敏度，可以大幅减少误判。其他的使用案例还包括，自动门传感、移动机器人、机器人除草机、化学剂液面传感等。
新一代Wi-Fi 6芯片扩展无线IoT应用
TI 资深应用工程师Frank Liu表示，Wi-Fi技术经过多年的发展，持续增强其数据传输量，但是，现在即使Wi-Fi网络已普遍部署，但在机场、车站等公共场所，由于网络延迟严重，大部分的消费者都会改采蜂巢式技术联网。最新Wi-Fi 6标准便是为了克服Wi-Fi在壅塞时连线效能不佳问题所制定的。
为了提升频谱的使用率，Wi-Fi 6采用OFDMA（正交频分多址存取）技术，使不同用户的数据都可同时传输，毋需等候。与其互补的MU-MIMO（多重用户─多重输入多重输出），则能提升传输容量，提升每位用户的速度。
此外，在功率方面，新增目标唤醒时间（TWT）功能，使站点（STA）只有在设定时间内唤醒，以节省电源。DCM(双子载波调变）则是将相同的信息在一对子载波上进行调变，确保数据在充满挑战的环境中也能正常传输。
基于这些新增功能，Wi-Fi 6将能扩展在IoT领域的应用。而TI推出了极具价格竞争力的新产品，透过以实惠的价格达到可靠的Wi-Fi效能，将能站在市场前端，推动此一成长趋势。
TI提供丰富的Wi-Fi 6产品组合，包括收发器系列CC33xx、SoC系列CC35xx，及其对应的模块产品，以简化客户的开发工作。其中，CC3351是2.4/5GHz Wi-Fi 6芯片，并整合了BLE 5.3，具备优异的射频效能。同时亦能支持WPA3、安全开机、加密界面等IoT安全功能。为了加速开发时程，TI可提供丰富的设计资源，CC330x评估套件现已就绪，其中包括无缝整合AM62x处理器的版本。
新一代低价格与低功耗蓝牙芯片扩展新IoT应用
TI资深应用工程师Frank Liu介绍了TI新推出的低功耗蓝牙芯片CC2340。此系列产品的起价为1,000 件 0.79 美元，使工程师能以极实惠价格将高品质的BLE技术连线整合到更多产品之中。
CC2340的主要特性包括：内建ARM Cortex-M0+，可提供最高到 512KB 的存储器。操作温度为-40oC到125oC。此外，待机电流低于830 nA，可显着延长电池寿命。
CC2340产品包含成本最佳化的CC2340R2，适用于电子标签、追踪器、玩具等精巧型应用，CC2340R5的存储器容量较高，可用在无线传感器、照明控制。此外，还有效能型的CC26xx，可支持多重协定，以及增强安全性的CC27xx，整合了TrustZone技术，适用于闸道器、网状网络等应用。
CC2340系列产品已量产半年，在软/硬件开发方面，均可提供丰富的生态系统支持，例如天线评估套件、硬件设计审查。在认证方面，亦可提供RF-PHY认证参考设计、法规认证报告等，协助设计人员加速新产品开发时程。
新一代嵌入式处理器 ─ AM6x系列
TI资深应用工程师暨科技委员Rio Chan介绍了适用于边缘人工智能（Edge AI）、人机界面（HMI）、AMR（自主移动机器人）等新兴应用的新一代AM6x系列处理器。
AM6x系列处理器共包含六个成员，依不同的价格与效能，包括AM62、AM62A、AM68x/AM68A、以及 AM69x/AM69A，可适用于从HMI、智能零售系统、视讯门铃到机器视觉和AMR等各种应用。所有处理器均支持虚拟化、安全开机以及TSN功能。
这些处理器内建ARM Cortex-A53 或 Cortex-A72核心，型号有A的为具备AI功能。目前效能最高的 AM69A，最多拥有高达八个Cortex-A72核心以及四个深度学习加速器，可应用在边缘AI 运算、自主移动机器人和交通监控系与一统等领域，可支持1到12个摄影机，并具有32 TOPS AI处理能力。
在AMR应用方面，TI已于日前推出支持ROS（机器人操作系统的）机器人参考设计，其中关键元件，包括雷达、处理器、DSP、网络等均为TI的产品，具备3D障碍侦测、影像分割等AI识别能力。
较低端的AM62A具备1~4颗 Cortex-A53核心，其AI效能为2 TOPS，功耗仅1~3W。Rio Chan表示，所有的AM6x均支持TSN，可节省开发成本。而若能利用预先训练的AI模型，则能缩短开发时间，AM6xA处理器均能提供60个AI模型。
此外，针对AI应用的建置，TI可提供AI模型分析工具，这是免费的在线工具，可协助开发人员评估AM6xA 处理器的执行效能，加速AI模型的开发与部署。此外，TI已可完成多款开发板，包括AM62LP、AM62A、AM68/AM68A等，轻松开发和扩展边缘AI设计并加快上市时间。
新款微控制器MSPM0应用场景无极限
TI微控制器产品线现场应用工程师Johnny Chen详细介绍了新款32位元 MSPM0系列微控制器的丰富产品组合，能以优异的可扩充性适用于从简单控制到复杂驱动的各种应用。
MSPM0是以其广泛应用的MSP430系列16位元产品为基础，采用ARM Cortex-M0+ 架构开发的新款32位元微控制器，强调小尺寸、低成本，并可提供多样的工作性能、封装、存储器容量以及整合类比功能选择，是取代既有8/16位元应用的理想选择。
MSPM0共有有M0C、M0L及M0G三个系列，分别锁定低成本、低功耗和高效能等不同市场。三个系列的产品均接脚兼容，且拥有统一的软件开发套件与工具，可大幅简化产品的开发工作。
Johnny Chen表示，M0C是业界最小、且价格最具竞争力的MCU。其执行速度为24MHz，具备最高16kB快闪存储器，并内建12位元ADC，可应用在烟雾侦测、照明控制、白色家电、汽车门把感应等宽广应用。
M0G系列则是强调最高算力，时脉速度为80MHz，具数学加速器，快闪存储器容量最高为128kB。同样地，M0G在应用上也有无限的可能性，涵盖智能大楼、工厂自动化、电源供应、医疗、汽车、基础设施等各种市场。
MSPM0 MCU的另一项特点为，TI提供了简易、快速的开发工具。其中，图形化配置工具SysConfig可进行设定，并自动产生程序码，再结合丰富的软件与原型制作工具，可加速开发时程。而且程序只要写好一次，就能扩展至未来 MSPM0 架构的设计中。
C2000实时MCU新成员─F28P65x
Johnny Chen接着说明C2000系列高性能、价格兼具新成员─F28P65x。他表示，C2000微控制器是专为实时控制而打造，已广泛应用在数码电源、汽车、马达控制、能源供应等市场。特别是，C2000系列与与氮化镓（GaN） IC和碳化矽（SiC）功率元件搭配使用，能够克服高切换频率、高功率密度等设计挑战。
C2000采用TI自有的浮点运算DSP C28x核心与平行多核心架构所打造，最高可提供925 MIPS的速度，并且在传感、控制及界面等各方面都有优异特性。此外，TI 在实时控制系统已累积了25年的深厚经验，以其高品质在全球拥有数千家客户，且支持汽车与工业所需的功能安全性等级。
Johnny Chen解释说，实时性大原则是以取样到信号处理到最终与输出之间的延迟来定义的。C28x核心除了拥有高运算力且内含许多数学运算硬件单元，来协助信号处理中所要处理的数学运算，根据一项与ARM Cortex-M7核心基准测试的比较显示，若要取得相同的延迟效能，Cortex-M7的执行速度需达200MHz，而C28x核心仅需100MHz，可见C28x核心效能是其的两倍快。
新款F28P65x是具备高性能且价格兼具的中高端效能产品，提供最高40个ADC单通道输入，并且新的Type-5 ePWM功能可实现先进电源切换技术、复杂拓朴与保护机制，以提升整体系统的动态响应与低及时延迟的要求，进而实现高效率且高功率密度。这是既有F2837x/F2838x客户的低成本选择，其1000件起价为5.85美元。
针对实时控制，TI亦建立了丰富的设计资源，包括C2000 Academy中的完整课程，图形化SysConfig设计工具，以及各种软件开发套件。此外，在工规或车规功能安全性方面，可提供相关文件与详细的应用报告。
