物聯網(如智能硬件/可穿戴設備、智能家居、智慧城市、智能工業)和智能駕駛(包括自主駕駛)是近來業界廣為關注兩大熱門領域。從這些新興應用來看,MCU未來有三個發展方向,即更高的性能、無線通信以及網絡安全。日前,意法半導體一年一度的“STM32中***會”在深圳舉辦。因應上述發展方向以及時下熱門的人工智能技術,該公司透露了其正在研發的帶無線/藍牙的新系列STM32WB MCU的技術細節,以及將人工智能引入到MCU,阿里云與之就AliOS Things在MCU上的移植等工作進展。下面我們來具體看看這些新的MCU技術創新。
意法半導體STM32產品規劃與(中國)市場策略
意法半導體微控制器事業部市場總監_Daniel Colonna表示,ST“合作和團隊協作引領未來創新”主要圍繞四點:服務廣泛客戶;致力于IoT應用開發;發展生態系統;共贏合作伙伴。到2020年,ST在中國的MCU市場份額將超過20%。
在本次大會上,他提前透露了ST即將推出的新產品系列。2018年是STM32問世11年,從2007-2018年,ST總共有11個系列量產(如下圖)。今年ST將推出五大新產品,還有在生態系統中的5個新產品例子。STM32家族的第12個系列已在開發中,這個系列叫STM32WB(W代表無線,B代表藍牙)。這是非常重要的產品系列,它融合了STM32的生態系統和架構,以及開放射頻。
ST的無線產品
此前ST的無線產品有射頻收發器SPIRIT以及集成了一個CPU和射頻收發器的BlueNRG等。現在IoT中的協議、網絡規格等越來越復雜,所以就要有更多的產品組合,有更多的射頻產品,于是就有了STM32WB。它有2個CPU、2個調制解調器和射頻收發器,能夠覆蓋更多的應用。
STM32無線產品——STM32WB
和之前一樣,其目的是為了使開發者的工作能夠變得更簡單。“我們采用了雙核(CM0+內核負責協議棧),我們為應用保留了Arm? Cortex?-M4部分,其復制了L4的架構,如果用戶會用L4產品就會使用STM32WB產品,這款產品仍然可以用STM32的生態系統。”Daniel Colonna介紹說。該產品預計在今年年底大規模上市,現在樣片已經出來。
一款全新的STM32L4產品即將上市——片上閃存容量下探至64KB
今年ST還將推出最小的STM32L4,可以實現成本的節約。它有兩個12位ADC,對于傳感、測量類應用,比如智能插座/插頭,可以保護家電,還可以節約功耗。它還按照業界標準的EEMBC基準進行了測試。
此外,ST去年還推出了STM32 H7,是基于Arm? Cortex?-M7 @ 400 MHz內核。ST正在提升它的性能,新產品將會基于雙核(Arm? Cortex?-M7 @ 480 MHz + Arm? Cortex?-M4 @ 240 MHz),可以用于更為復雜的應用。
此外,STM32將會加入LINUX——現在越來越多的嵌入式應用和公司不僅僅采用RTOS。這個新產品今年也會出一些樣片,它是雙核的,基于Arm? Cortex?-A7。ST深信RTOS和嵌入式應用之間有緊密的聯系,所以想把它們一起放到STM32上。
另外,在安全性方面,ST會推出基于Arm? Cortex-M33? 、支持Trust Zone的STM32產品。通過采用STM32架構,可以實現更高的安全性,且不僅是在微控制器里的安全性,而且還可以提供更多的安全性方面的服務。這個產品今年也會推出樣片。
STM32生態系統的更新
關于生態系統方面的進展,安全性仍是ST重點關注的。在STM32上實現可擴展的嵌入式安全功能,比如STM32Trust.CodeProtect,保證用戶代碼安全且完整地寫入可信的STM32產品,包括安全安裝、安全編程;STM32Trust.DataProtect,保護有價值的數據不被竊取,包括數據保護、關鍵存儲保護;STM32Trust.ExecutionProtect,將應用程序分為可信和不可信兩部分,包括代碼執行隔離。
另外一個例子是關于智能家居,支持HomeKit的智能家居產品越來越多,HomeKit是一個家庭自動化設備通用協議。而意法半導體則為很多中國企業提供HomeKit 附件。“我們有獲得認證的STM32軟件開發工具——Apple Homekit BLE。HomeKit STM32Cube Expansion Package 即將獲得認證,凡是持有有效 MFI許可證的用戶均可使用。這套工具(Apple Homekit BLE)將于2018年中期率先支持STM32L476(512kB+閃存)和STM32F413平臺,之后支持STM32WB系列。”Daniel Colonna表示。
另外,ST新近收購了軟件開發工具專家Atollic公司——Atollic開發出了業內知名的獲得高度好評的TrueSTUDIO?集成開發環境(IDE),專注Arm? Cortex?-M微控制器的嵌入式開發社區,例如,意法半導體的市場領先的STM32系列微控制器(MCU)。這個公司是ST微控制器事業部的合作伙伴,推出的STM32開發工具將會成為ST開發工具的一部分,因此未來也能夠幫助工程師更好地進行開發,使STM32能夠給予大家非常有利的支持。
很快STM32 Cube固件將整合在GitHub Repository里
同樣還要看一下GitHub Repository里面的固件。GitHub Repository是一個發布軟件的非常重要的途徑,“所以我們就希望通過不斷獲得開發商的反饋,不斷地改進我們的GitHub Repository,所以在未來也希望得到社區更多的支持。”Daniel Colonna說。
基于STM32的人工智能
最后也是非常重要的,人工智能(AI)。“AI是新的發展方向,很多公司都在這方面進行投入,而我們是想要確保盡可能有一些簡單的工具,實現STM32上的人工智能(如下圖)。”Daniel Colonna表示,“簡而言之,我們會從現有的開發工具開始,提供高層的語言。神經網絡輸出器STM32Cube.AI有獨立的DL框架,而且在具體的庫中,有STM32 NN層軟件庫。另外,STM32的專家生成的代碼庫可生成一些固件,也可以在這上面進行編程。我們可能在全球范圍內第一個能夠提供這樣復雜的工具。我們的想法就是盡可能抓住更多的人工智能,把它放在STM32上。應用比如圖像分類、語音等等,這僅僅是我們的開始。我們在AI方面有很大的雄心,在未來我們會做更多的工作。邁向人工智能是非常重要的一步。”
最后我總結一下,我們的戰略仍然是不變的,我們要給大家提供更廣泛的產品家族,不低于10年供貨的承諾,我們的產品型號很快將達到1000個。第二點是STM32及其生態創新,也是我們今天的主題,我們在物聯網應用方面進行了很大的投入,物聯網、無線網絡、超低功耗、數據安全、人工智能等等。還有非常重要的一點,我們想給大家提供簡單的工具,讓開發者不再頭疼,盡情釋放創造力。
STM32生態系統助推中國物聯網成長——用例分析
意法半導體中國微控制器事業部技術市場經理Stephane Rainsard分享了一些有關STM32生態系統和互聯網話題的案例。他表示,IoT需要以下幾個主要部分:安全、網絡連接、云服務、用戶界面和傳感器。
第一個案例是監控系統,監控系統需要安全、網絡連接和云服務。
第二個案例是人機交互系統,也需要安全、網絡連接、云服務,還有用戶界面。
第三個IoT的應用案例就是可穿戴,其上會用到很多的傳感器。
從用戶界面的案例來看,可穿戴用的是正方形、長方形或圓形的小的屏幕。這些小的屏幕需要提供高分辨率,能夠讓應用類似手機那樣給用戶帶來好的體驗,還要看PC機的大小等等各種各樣應用的需求。對于工業應用HMI人機交互系統,則會用到中、大、小型屏幕,需要工業級的控制器。這些應用的微控制器一般不只是處理用戶界面,也會處理其他的部分,比如網絡協議棧電氣控制等等。這些應用都需要性價比高的芯片,同時又要能夠處理小到大的屏幕,又要能滿足各種各樣的用戶界面需求。這不是一個產品、一個方案能夠滿足的,而是需要一個生態系統。
這個生態系統首先從硬件開始,ST現在帶圖形加速器的芯片有七個產品系列,去年發布STM32S4+有帶圖形加速的功能,還有降低功耗的功能。第二是軟件,從STM32S429這一帶圖像處理的產品開始,ST發布了STemWIN的入門級用戶界面解決方案,還有針對大眾市場的工具。今年STM32CubeMX帶來了一些新的功能,讓用戶更容易找到應用需要的產品和需要的架構。
最后是安全,這在IoT中非常重要。不一樣的應用、不一樣的系統存在一些同樣的威脅,例如惡意軟件、分布式拒絕服務(DDoS)、惡意假冒設備等等。這些威脅可以用同樣的解決方案來防止。怎么能夠防止這些威脅?我們可以從固件驗證開始,驗證其完整性和真實性。“不只是生產的時候,產品也需要在線上更新。更新的時候,也需要驗證它的完整性或者準確性、真實性。對此,ST也有新的解決方案。安全也不是一個產品、一個方案,也是一個生態系統,從硬件開始,新的IP、新的芯片。用戶在STM32的軟件庫X-Cube-CryptoLib里可以下載加減算法的庫。這個庫支持所有的STM32,支持帶硬件加密模塊的STM32,也有軟件的算法能夠支持不帶加解密硬件的STM32。還有ST的新方案里有安全固件安裝、安全啟動和安全固件升級。培訓和合作伙伴能夠完成安全性的生態系統。”Stephane Rainsard表示。
ST合作伙伴演講:阿里云IoT生態合作
阿里云IoT事業部生態合作總監巍騖也受邀參加了STM32峰會演講。他透露了阿里云跟ST就AliOS Things(阿里云針對物聯網的一款開源RTOS操作系統)跟MCU進行移植的合作進度。
他表示,兩家公司的合作取得了重大進展:
2017年11月,AliOS Things已經成功移植到L476芯片上;
2017年12月,AliOS Things包括IAR/KEIL移植已經全部完成;
2018年3月,基于STM32的Link kit移植成功;
2018年5月,基于STM32 X-Cube的AliCloud開發套件會正式發布;
特別是在今年的Q3,AliOS Things將會引入embedded in CubeMX Plugin。“如果這個事情做完的話,所有基于STM32的MCU,當你們從網上把CubeMX 下載完之后,就會默認支持AliOS Things。這樣對所有開發者、中小廠商,在其想要基于AliOS Things開發應用時,所花的工作量會非常少,因為它已經把連云的套件、連云的工作全部完成。所有的測試都已經經過了阿里和ST的合作,所有工作都已經完成。對于開發、量產都會非常地方便。我相信Q3的這件事情將會是ST和阿里非常重量級的合作。”巍騖說。
會后,ST方面也舉辦了媒體見面會。下面是從中挑選出來的幾個有關MCU人工智能、STM32WB、STM32CubeMX.AI等的媒體問答。
問:關于人工智能的處理。我看到有專門的工具包來支持人工智能的處理,現在MCU的算力可以支持人工智能的運算嗎?未來ST會不會推出計算強化的版本出來,比如加強運算的版本?
答:人工智能對ST來說非常重要,不僅僅是針對微處理器產品。我們希望能夠為工程師提供可以快速應用的工具,能夠進行直接簡單地應用。比如您按一個鍵,相關的數據運算就可以在STM32上實現。這一點非常重要,我們在人工智能領域也有相關的非常好的例子。
另外,現在有很多的公司都有年輕的新一代工程師,他們正在基于人工智能方法論進行開發,所以我們就想為其提供快速的工具,能夠讓他們快速下載和實施基于STM32的AI模塊和網絡,所以我們要在這方面做得更好,不斷提升STM32的性能。
問:我注意到ST之前一直是做單核的通用MCU,現在推出了雙核射頻集成的STM32WB,你們之前可以做這樣的事情,但是一直沒有做,包括很多友商也有類似的雙核的射頻技術方案,為什么ST選擇現在做這個事情?
答:因為我們想要推出最好的射頻、藍牙及低功耗的產品。
補充一下,我們知道藍牙非常重要。之所以等到現在,是因為我們在等藍牙5.0(mesh 5.0)的發布。5.0的技術和主網的協議今年才有,我們在等最新的IP。
問:STM32WB主要針對什么市場?
藍牙連接不僅用于藍牙傳輸,還要滿足一些應用需求。比如最近我們看到的智能手表,除了做藍牙傳輸外,還有語音、圖像顯示,還有傳感器的數據處理,這些復雜應用越來越需要把藍牙做成外射。
問:這個市場主要在美國嗎?
答:Thread在美國用得更廣。我們的射頻可以支持WB、藍牙,Zigbee,還有Thread。所以我們希望在中國,我們的RF可以支持更多的協議,或者MCU可以支持更多的RF。
在照明和智能家居應用中,WB和Zigbee應用廣泛。而Thread則是智能家居的下一輪浪潮。
不同的國家有不同的標準,ST作為全球性的公司,我們要確保我們能夠滿足所有標準下的相關需求,當然也要滿足中國市場的需求,這是我們策略的一部分。
問:我想問一下STM32CubeMX.AI是什么樣的產品,是主要針對邊緣端的人工智能的應用嗎?
答: STM32CubeMX.AI其實是一個軟件工具,這個工具是把現有成熟的、工程師已經建立好的算法,轉化成在MCU上運行的AI的算法。因為傳統的AI的算法比較大,需要更大的GPU、CPU來處理,但是我們需要一個工具轉化。其目標應用是相對比較簡單的應用,如語音、圖像、人臉識別,以及其他需要MCU進行處理的應用。這是一個轉換工具,已經訓練好的神經元算法,通過工具轉換成MCU可以運行的。
問:提到ST在物聯網上的戰略方向和產品組合,未來幾年ST會重點關注哪些具體的應用領域呢?
答:物聯網關鍵模塊是非常寬泛的,物聯網包括了很多東西,比如說智能硬件,如可穿戴的產品。可穿戴產品現在可以測心率、體溫等等,在可穿戴應用方面,它有無限的應用可能,以后說不定會把GPS也整合到可穿戴產品的應用里。第二是智能家居和智慧城市,在這方面中國有很多公司已經走在了世界的前列,特別是家用電器應用全球領先,我們看到有很多智能廚房,智能照明,很多家庭工作都會變得越來越智能,這也是物聯網繼續發展的另外一個方向。
再有是物聯網模塊在工業、在機器人中的應用。在中國,如今機器人發展也起到非常重要的作用,未來機器人將會越來越智能。現在在臺灣大概有70%左右的家庭在使用真空吸塵器,所以未來機器人是無處不在的。但是真空吸塵器機器人只是簡單的機器人,以后的機器人會更復雜,可能會富有自己的情感。在未來機器人被廣泛應用的領域,ST將會起到非常重要的引領作用。不僅是因為我們有自己的解決方案、產品系列,比如STM32、傳感器等等,同時我們還有全球性的解決方案。機器人需要智能、電機控制、傳感、連接性、安全性等等技術,而我們有感知,有功耗的控制,還有安全傳感,連接性,還有相關數據處理等能力,這是全方位的。如果你給你的孩子或者朋友一個機器人,這個機器人因為耗電的問題,僅能工作兩分鐘,這就是個問題了。我們有寬泛的產品組合,提供全方位的統包方案,相信我們會引領行業的發展。
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