全球首款基于Arm Cortex-M85的超高性能MCU，瑞薩電子攜RA8多款解決方案亮相2023年第六屆上海進(jìn)博會

隨著邊緣計(jì)算的普及，對于微控制器的性能和安全要求越來越高。像Cortex-M23和Cortex-M33的發(fā)布，已經(jīng)讓傳統(tǒng)的Cortex-M0和Cortex-M4等應(yīng)用的升級有了選擇。但對于600MHz及以上的采用Cortex-M7的MCU的應(yīng)用而言，客戶未能找到滿意的替代升級型號。因此Arm在去年發(fā)布了其最新的Cortex-M85，這是首款提供超過6 CoreMarks/MHz 和超過3 DMIPS/MHz的Cortex-M系列內(nèi)核。通過集成Arm Helium技術(shù)，M85相較M7在DSP和ML處理能力上提升了4倍，與其他支持Helium的處理器Cortex-M55相比，它還帶來了約20%的矢量處理性能提升。毫無疑問，Cortex-M85是最強(qiáng)的微控制器的首選內(nèi)核。

而隨著Arm Cortex-M85發(fā)布之后，我們就一直期待著采用該內(nèi)核的MCU的出現(xiàn)?，F(xiàn)在它來了，Renesas于10月31日正式發(fā)布了業(yè)界首款基于基于M85內(nèi)核的MCU——RA8 MCU系列，我們更是非常有幸在第六屆上海進(jìn)博會的Renesas展臺見到了這款業(yè)界最高性能MCU。瑞薩電子展示了基于RA8帶來的一系列demo，以及包括RZ/V2L在內(nèi)的RA家族的其他應(yīng)用解決方案。

為邊緣計(jì)算帶來無限可能——RA8 MCU

在瑞薩電子的展臺上，RA8無疑是此次亮點(diǎn)。而瑞薩電子也帶來了基于RA8打造的多款demo展示，雖然作為一款新產(chǎn)品，尚未有非常多可公布的客戶實(shí)際導(dǎo)入應(yīng)用案例，但現(xiàn)場展示的多款demo，也向大家展示了這款定位在超高性能的MCU的無限應(yīng)用可能。

首先是一個關(guān)于RA8的Demo是麥輪小車，該demo采用RA8作為整個小車的主控芯片，以麥輪小車為載體實(shí)現(xiàn)了語音控制、圖傳、運(yùn)動控制等多功能于一體的全套解決方案。在語音控制的功能方面，主要是利用了Cortex-M85內(nèi)核中的Helium矢量擴(kuò)展單元，這一單元能夠更高效地實(shí)現(xiàn)AI語音識別模型的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)離線語音控制的功能。在無線圖傳方面，靠的是RA8內(nèi)置的CEU接口以及WIFI-SPI接口通訊，基于此實(shí)現(xiàn)了第一人稱視角的攝像頭局域網(wǎng)內(nèi)的無線圖傳。而在小車運(yùn)動控制方面，由于RA8內(nèi)部高度集成了電機(jī)驅(qū)動的模擬功能，如ADC、PWM等，因此可以實(shí)現(xiàn)兩個機(jī)械手臂的物體抓取。而且麥輪小車的板子上還搭載了IMU單元，幫助實(shí)現(xiàn)小車的實(shí)時姿態(tài)檢測；檢測的數(shù)據(jù)通過RA8的計(jì)算之后，就通過車上的LCD屏幕，實(shí)時顯示攝低頭畫面及自身小車狀態(tài)參數(shù)。

另一個RA8的demo是電機(jī)異常檢測，值得一提的是該方案的檢測方法并非通過常見的振動傳感器方式獲取，而是直接由RA8針對電機(jī)電流的信號進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了無傳感器的電機(jī)預(yù)測性維護(hù)方案。

據(jù)了解，設(shè)計(jì)人員無需掌握復(fù)雜的AI底層技術(shù)，只需要在PC端使用瑞薩電子的Reality AI工具，對于電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模采樣檢測，就可以生成電機(jī)異常的AI模型，而后靈活地部署到包括RA8在內(nèi)的瑞薩全系列MCU中。整個模型的非常輕便高效，僅占用20K Flash和9K RAM資源；推理時間僅需3.5ms；準(zhǔn)確度則超過了90%。

相比其其他需要振動傳感器、或者ToF/CMOS傳感器的方案，該方案的好處不言而喻。一是降低了整個方案的成本，而是不會干擾電機(jī)的正常工作就實(shí)現(xiàn)了輕松的部署。

最能體現(xiàn)RA8 MCU高計(jì)算性能的demo當(dāng)屬現(xiàn)場展示的一個視頻人物實(shí)時識別的demo。據(jù)了解，該demo可以實(shí)時檢測180度視角內(nèi)的人物，即使部分被遮擋也能正常檢測，支持室內(nèi)、室外多種場景中，檢測距離超過20米。

如下圖所示，可以看到RA8上運(yùn)行的AI識別算法可以跑滿13幀的速率，也就是僅需70多毫秒就可以實(shí)現(xiàn)一次刷新，性能非常強(qiáng)悍。在與現(xiàn)場工程師的交流過程中，我們得知RA8跑著這一個識別算法只需要二三十M的大小，而RA8上集成了480M的片內(nèi)資源，因此可以同時跑十個這樣的模型，可以說是性能非常強(qiáng)悍。

搭載獨(dú)創(chuàng)AI加速器——RZ/V2L高性能AI方案

看完了RA8的一系列demo，我們再來看看瑞薩電子展臺的其他展品。RZ/V2L AI套件是其展示的另一款高性能的AI應(yīng)用demo，支持人臉識別、凝視檢測、DMS等多種應(yīng)用場景。

據(jù)了解，RZ/V2L采用了雙核Cortex-A55(1.2GHz)、Cortex-M33以及第三代DRP-AI加速器，提供0.5TOPS的算力和2路千兆網(wǎng)等豐富高速通信接口。

“DRP(Dynamically Re- configurable Processor)-Al”是瑞薩獨(dú)創(chuàng)的AI加速架構(gòu)，由加速M(fèi)AC處理的AI-MAC單元和加速圖像預(yù)/后處理、池化層的DRP單元組成，可以通過DRP-AI Translator將PC端ONNX模型轉(zhuǎn)換成嵌入式目標(biāo)代碼，支持Simple-ISP(DRP加速)和自定義構(gòu)建圖像處理算法庫，兼具高AI推理性能和低功耗特性。

內(nèi)置高精度AFE的MCU——RX23E-A高精度稱重傳感器方案

相比數(shù)字電路的能力，瑞薩電子的模擬電路實(shí)力同樣不可小覷。而將模擬的電路功能與MCU相結(jié)合，在很多傳感器應(yīng)用中能夠幫助客戶簡化電路設(shè)計(jì)和BOM成本，減少模擬電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，加速產(chǎn)品上市。

在此次展會現(xiàn)場，瑞薩電子還展出了一款RX23E-A高精度稱重傳感器方案，其搭載的主控MCU選擇了RX23E-A，該芯片在一個極小的尺寸中集成了高精度的模擬前端電路（AFE），因此無需外部AFE電路設(shè)計(jì)，就可以實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、流量和重量等模擬參數(shù)的傳感器方案。RX23E-A高能效MCU使用RXv2內(nèi)核，支持DSP和浮點(diǎn)運(yùn)算，可進(jìn)行濾波、補(bǔ)償?shù)刃盘柼幚?，單芯片即可?shí)現(xiàn)高精度測量、運(yùn)算和通信。

憑借著RX23E-A的模擬能力加持，該數(shù)字稱重傳感器解決方案可以實(shí)現(xiàn)高精度測量，在滿量程250克范圍內(nèi)測量精度達(dá)到±0.05%；整個方案的尺寸也非常小，僅為22x16毫米，還集成RS485收發(fā)器，可直接和遠(yuǎn)程主機(jī)通信。

結(jié)語

除了上述介紹的一系列高性能MCU、模擬MCU的應(yīng)用解決方案外，此次瑞薩電子還展示了一系列汽車應(yīng)用方面的解決方案，包括與Hailo合作的基于R-Car S4的算力可拓展智駕方案，以及和Lacroix合作的基于瑞薩V3H的多路攝像頭的道路實(shí)時檢測eCUBE平臺解決方案等。

隨著邊緣計(jì)算對于處理器/微控制器的計(jì)算性能的提高，瑞薩電子推出的一系列高性能計(jì)算解決方案，以及和軟件、加速器合作伙伴提供的全套解決方案，可以加速客戶的邊緣計(jì)算應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更高效的計(jì)算加速。