智能家庭环境不同 NXP打造最适化MCU
- 洪千惠
-
过去在物联网领域，MCU不是定位为系统边缘节点运算与控制，就是应用于携带式产品，不过随着架构的功能改变，物联网的终端设备开始被赋予更多需求，因此MCU的角色也开始转变。恩智浦(NXP)大中华区MICR行销经理黄健州指出，在部分领域如穿戴式装置，MCU的角色并不会有太大变动，不过如果是系统面产生变化，例如近年启动智能家庭系统，传统MCU就会难以负荷系统需求，而必须以全新的设计思维因应，以NXP的i.MX RT系列MCU为例，NXP将其定位为系统闸道器，具有一定程度的运算功能，降低后端处理器的工作负担。
黄健州进一步表示，MCU早已应用于家电产品多年，绝大多数产品都已内建，不过对家电厂商来说，控制系统属于全新的概念，会有截然不同的需求，过去在家电设备的设计无法完全被套用，实时性就是其中之一。过去的MCU主要以Linux为作业软件，开机时必须等待一小段运算时间，不过在智能家庭系统中，使用者对实时性的要求相当高，像是近年来被视为智能家庭未来主流界面的语音控制，使用者发出语音指令时，系统必须实时识别，过去系统主要以DSP为运算核心，收到语音等需要大量处理的信号量时，必须将之传送到云端进行运算，再回传到前端设备，一来一往的传送所造的延迟，会造成系统效能不彰。
要让前端的MCU处理语音，其运作效能不能太低，i.MX RT的内核采用ARM Cortex-M7，运作时脉可达600MHz，且其效能强大。黄健州以i.MX RT1050为例，此产品在600 MHz时，i.MX RT1050比任何其他Cortex-M7产品的运作速度快50%，也比现有Cortex-M4产品快超过两倍，透过整合此高效能与Cortex-M7核心，其中断延迟可低至20奈秒，是全球所有ARM Cortex产品中最低的延迟时间，因此处理语音的效能已然足够。不过他也表示，在初期仍必须连上云端平台，透过云端进行语意识别学习，之后即可以深度学习演算法，让前端语音平台自主学习。
黄健州指出，智能家庭语音系统的MCU需求有三，首先是现在一般家庭成员不多、联网的家电数量与所需功能也有限，因此MCU的语音和语意不需要过于强大的辨别能力；再者在设备前端已有运算，并不需要把数据传送到云端，不会有长时传输的需求状况；最后则是家用系统对价格的敏感度高，成本一直是市场普及的重要因素。对此i.MX RT会是相当适合的产品，目前i.MX RT最多可识别500组不同语音，其效能也正符合家庭语音系统所需，成本方面，NXP目前正与第三方厂商合作，以软件DSP识别为自然语意，软件DSP功能也将写入i.MX RT内，并取代系统内的DSP元件，让整体成本可以往下降。
NXP的i.MX MCU产品系列相当丰富，尤其在物联网应用，如果需与Google Cloud或AWS等大型云端平台的应用连结，NXP有i.MX7或i.MX8等高效能产品，但在家庭控制系统领域，效能与价位适中的i.MX RT就相当合适。就目前全球的语音辅助平台市场中，Amazon的Alexa仍是指标性平台，因此在这部分，NXP也将此锁定为应用目标设备。
除了MCU产品之外，环境开发也是MCU厂商的重点布局，尤其是近年来各类型不同应用纷纷出炉，让软件开发平台的重要性大增，为了因应不同环境的标准需求，NXP积极参与各种联盟，在家庭领域，针对边缘节点通讯标准所成立的Thread联盟就是其一，Thread的标准主要是以网状拓朴，让家庭系统不再有主从站之分，各节点均具有收发功能，避免因单一线路的中断，造成整体网络停摆。在4年前此联盟刚成立时，NXP即已加入，并设计出符合Thread标准的软件开发套件。
对于智能家庭的市场前景，黄健州指出在各环节厂商的努力开发下，目前应用已开始落地，与其他领域相较，家庭控制系统对MCU的需求虽也同样是低功耗、低成本、小体积，不过家庭环境内的设备多元，例如温度控制与影音娱乐，两种系统对MCU的需求可能就不同，工程师在选择时，需仔细审视本身需求，方能设计出最佳化架构。
