電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）隨著人工智能（AI）技術從云端向邊緣側遷移，嵌入式系統(tǒng)正經(jīng)歷一場深刻的變革。邊緣AI的優(yōu)勢在于，它能夠在數(shù)據(jù)產(chǎn)生的源頭進行實時處理，從而帶來更快的響應速度、更低的功耗、更強的隱私保護與網(wǎng)絡可靠性。

德州儀器（TI）MSP微控制器產(chǎn)品線經(jīng)理羅一丁（Yiding Luo）表示：“過去幾年，主流邊緣AI應用主要是在高性能處理器或者SOC上運行，成本和編碼要求非常高，簡易的嵌入式系統(tǒng)在支持AI工作負載方面的能力非常有限。邊緣AI技術讓具備成本效益的低功耗MCU可在本地運行AI模型，將其從基礎控制器轉變?yōu)楦咝У闹悄苜x能器，從而開拓全新的終端市場與應用領域?！?br />
為幫助嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者更好迎接機遇、應對挑戰(zhàn)，德州儀器近期接連發(fā)布兩款集成TinyEngine?神經(jīng)處理單元（NPU）的邊緣人工智能微控制器（MCU）——MSPM0G5187和AM13E230x系列，大幅降低工程師部署邊緣AI的門檻，讓消費電子到工業(yè)機器人等各類應用輕松實現(xiàn)本地智能。

邊緣AI重塑嵌入式系統(tǒng)，TinyEngine? NPU打造核心性能優(yōu)勢

如上所述，在當前的嵌入式發(fā)展趨勢中，邊緣AI正逐漸成為主流。相比于云端AI，邊緣AI能夠提供更快的響應速度、更低的功耗與成本，并增強隱私保護與系統(tǒng)可靠性。然而，傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)在支撐AI工作負載時，往往面臨功耗、內(nèi)存與成本的多重約束。

為解決這一痛點，TI推出了專為MCU設計的TinyEngine? NPU。這是一種專有的硬件加速器，可優(yōu)化深度學習推理操作。TinyEngine? NPU展現(xiàn)了卓越的性能優(yōu)勢：它提供2.56GOPS的計算性能，支持八位、四位等多種精度配置。與未配備加速器的同類MCU相比，集成TinyEngine? NPU的MCU在運行AI模型時，可實現(xiàn)延遲最高降低90倍，單次推理能耗降低超過120倍。該硬件加速器可與主CPU并行執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡計算，釋放CPU資源處理其他系統(tǒng)任務，從而在極低的功耗水平下實現(xiàn)高效的本地邊緣AI處理。

首款邊緣AI加速ArmCortexM0+ MCU：MSPM0G5187讓智能觸手可及

TI推出的MSPM0G5187是首款集成TinyEngine? NPU的ArmCortexM0+ MCU，作為TI性價比最高的通用MCU系列新品，它徹底打破“邊緣AI是高端應用專屬”的壁壘，將智能化帶入低成本、低功耗的消費電子與輕量工業(yè)應用領域。目前該產(chǎn)品已實現(xiàn)量產(chǎn)，可通過TI官網(wǎng)直接采購，1000件起訂的單價低于1美元，大幅降低了邊緣AI的落地成本。

除了有TinyEngine? NPU的智能化加持，MSPM0G5187搭載了80MHz的Arm Cortex-M0+內(nèi)核，提供高達128KB的閃存和32KB SRAM，還集成了豐富的模擬和數(shù)字接口（如USB 2.0和I2S），并具備網(wǎng)絡安全機制，支持后量子密碼學（Post-Quantum Cryptography，PQC）。

以下是MSPM0G5187兩個典型應用場景：
智能家居喚醒詞檢測：在智能音箱或家電中，MSPM0G5187可運行1D卷積神經(jīng)網(wǎng)絡（CNN），在本地持續(xù)監(jiān)聽“喚醒詞”。與純CPU方案相比，集成NPU可將延遲降低超過92%，功耗僅為數(shù)十毫瓦級，從而顯著延長電池續(xù)航。用戶的聲音數(shù)據(jù)無需上傳云端，既保護了隱私，又實現(xiàn)了瞬時響應。

可穿戴健康設備手勢與活動監(jiān)測：在智能手表、智能戒指等設備中，該MCU可實時處理來自加速度計、陀螺儀等傳感器的數(shù)據(jù)，精準識別手勢并監(jiān)測身體活動、睡眠質量等。其高度集成的設計減少了對外部分立元件的需求，幫助設備在保持緊湊外形的同時增添更多智能功能。

AM13E230x MCU：單芯片融合Cortex-M33與NPU，重構實時控制+AI加速體驗

針對需要復雜實時控制與智能決策并行的應用，如家電、機器人和工業(yè)自動化，TI推出了全新的AM13Ex系列MCU（如AM13E23019）。該系列MCU是業(yè)界率先將高性能ArmCortex-M33內(nèi)核、TinyEngine? NPU和TI先進的實時控制架構集成于單芯片的解決方案。

AM13E230x MCU在性能上表現(xiàn)搶眼，其CPU頻率可達200-250+MHz，CoreMark評分高達4.35/MHz，在所有基于Cortex-M33內(nèi)核MCU中名列前茅。芯片集成了三角函數(shù)數(shù)學加速器，計算速度比傳統(tǒng)CORDIC實現(xiàn)方式快10倍，支持同時控制多達四個電機，并可將物料清單成本降低最高30%。
德州儀器ASM微控制器工業(yè)業(yè)務負責人吳健鴻（Paul Ng）表示：“通過在單芯片中結合實時控制與AI加速能力，AM13Ex系列解決了傳統(tǒng)設計中AI推理與控制環(huán)路搶占資源的難題。TinyEngine? NPU可與CPU并行運作，在CPU維持精確實時控制環(huán)路的同時，運行自適應控制算法。這一特性使其在工業(yè)自動化、家電及人形機器人領域具有廣泛應用前景。例如，在洗衣機控制中，它能實現(xiàn)負載平衡檢測；在光伏系統(tǒng)中，利用AI可將電弧故障檢測準確率從85%提升至最高99%；而在人形機器人領域，該芯片能為電機執(zhí)行器提供本地智能判斷，提升反應速度與靈敏度?！?br />
綜上所述，從MCU產(chǎn)品矩陣來看，德州儀器的AI布局已實現(xiàn)全面覆蓋。通過將TinyEngine? NPU集成到基于三種不同CPU或DSP架構的TI MCU中，讓任何用戶都能使用硬件加速的AI，核心覆蓋架構及場景如下：
·MSPM0G系列：將邊緣AI引入簡單、低功耗的消費類器件中；
·AM13Ex系列：為家電和機器人中的自適應控制提供支持；
·C2000實時MCU：在實時應用里實現(xiàn)AI賦能，如在太陽能系統(tǒng)中實現(xiàn)電弧故障檢測。

全棧式開發(fā)資源，德州儀器打造端到端邊緣AI開發(fā)體驗

為讓工程師快速、輕松地為各類設備添加邊緣AI功能，德州儀器打造了覆蓋從模型訓練、優(yōu)化到部署的端到端開發(fā)生態(tài)，以CCStudio系列工具為核心，結合豐富的模型庫和無代碼解決方案，大幅降低了邊緣AI的開發(fā)門檻，即便無深厚AI專業(yè)知識的工程師也能快速上手。

CCStudio集成開發(fā)環(huán)境（IDE）：德州儀器的核心開發(fā)平臺，現(xiàn)已集成生成式AI功能。開發(fā)人員可以使用自然語言描述需求（例如：“生成一個電機控制代碼”），AI助手便能自動生成針對德州儀器MCU優(yōu)化的代碼，大幅加速開發(fā)、配置和調試流程。

CCStudio Edge AI Studio：這是一套免費的圖形化與命令行工具鏈，專為簡化邊緣AI開發(fā)而設計，覆蓋AI設計全流程，支持數(shù)據(jù)采集、神經(jīng)網(wǎng)絡選型與優(yōu)化、模型訓練及跨MCU部署，目前已提供超過60種模型和應用示例、1000余種預處理組合，支持超過50種器件。該工具兼容PyTorch、TensorFlow、ONNX等行業(yè)標準框架，工程師可在熟悉的環(huán)境中訓練模型，再通過量化工具和神經(jīng)網(wǎng)絡編譯器快速移植到德州儀器硬件上。

全面的產(chǎn)品組合與參考設計：從搭載TinyEngine NPU的低成本MCU，到集成C7? NPU、算力高達1200 TOPS的高性能處理器，德州儀器提供了可擴展的硬件選擇。同時，德州儀器提供了豐富的參考設計（如電弧故障檢測、電機故障診斷模型），工程師可在Edge AI Studio中直接調用，縮短產(chǎn)品上市時間。

總結而言，德州儀器通過將專用的TinyEngine? NPU深度集成到其通用與實時MCU產(chǎn)品線，并構建從AI輔助代碼生成到模型訓練部署的完整軟件生態(tài)，正系統(tǒng)性降低邊緣AI的應用門檻。無論是成本敏感的消費設備，還是需控制多電機的高性能工業(yè)系統(tǒng)，開發(fā)者現(xiàn)在都能借助德州儀器的解決方案，更便捷地將本地智能融入創(chuàng)新設計，推動嵌入式系統(tǒng)邁向全面智能化的新時代。