TI嵌入式應用研討會 揭示最新無線與微控制器技術
- 李佳玲／台北
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物聯網的興起推動了嵌入式市場的快速發展，特別是結合低功耗、邊緣運算、人工智慧等新興技術，已為汽車、工業、個人電子等各產業帶來了多樣化的創新應用。然而，開發新世代的嵌入式系統時，需結合最適切的無線、感測與處理技術，才能把創新想法變成現實。
在2023年的嵌入式應用研討會中，TI德州儀器特別針對無線與微控制器技術，介紹了多款最新產品及其應用。憑藉著完備的產品組合以及豐富的設計與生態系統資源，TI一直站在市場的最前端，致力於拓展無線技術、物聯網、微處理器應用範疇，以推動市場成長，並協助客戶開發出更高效、節能的新產品。
把低功耗毫米波雷達感測器帶到工業應用
TI資深應用工程師暨科技委員Jesse Wang表示，雷達在汽車領域已有廣泛應用，包括ADAS，以及近來興起的短距離應用，如車內、車門側邊、車尾等。此外，TI亦積極帶動雷達在工廠自動化、智慧大樓自動化等工業領域的應用。
2023年推出主打低成本的低功耗毫米波雷達產品，主要有汽車用的AWRL1432、AWRL6432，以及工業用的IWRL6432。其中，AWRL1432是 77GHz SoC，休眠模式時功耗僅1mW，適用於腳踢尾門（KTO）、停車輔助、車門障礙感測器等應用。
Jesse Wang解釋說，目前常見的KTO技術是採用超音波和電容感測系統，但因受限於姿勢偵測準確度，而常發生誤判。雷達能夠偵測距離、速度和角度，因此能準確判別腳踢的動作，這是解決現行KTO系統問題的一種具成本效益的低功耗SoC解決方案。
針對車艙內應用，雷達也日益扮演了重要角色，AWRL6432是一款低功耗60GHz SoC，適用於為車內兒童感測（CPD）和入侵防盜偵測等短距離應用。其中，CPD是因應歐洲新車評鑑計畫（Euro NCAP）的安全要求，以避免兒童被遺留在車內的意外事件發生。
工業應用方面，TI 主推IWRL6432，鎖定智慧大樓、工廠自動化以及個人電子裝置等應用。例如，停車場、工廠等各種空間的在場偵測（occupancy detection），由於雷達對細微動作的高靈敏度，可以大幅減少誤判。其他的使用案例還包括，自動門感測、行動機器人、機器人除草機、化學劑液面感測等。
新一代Wi-Fi 6晶片擴展無線IoT應用
TI 資深應用工程師Frank Liu表示，Wi-Fi技術經過多年的發展，持續增強其數據傳輸量，但是，現在即使Wi-Fi網路已普遍部署，但在機場、車站等公共場所，由於網路延遲嚴重，大部分的消費者都會改採蜂巢式技術連網。最新Wi-Fi 6標準便是為了克服Wi-Fi在壅塞時連線效能不佳問題所制定的。
為了提升頻譜的使用率，Wi-Fi 6採用OFDMA（正交頻分多址存取）技術，使不同用戶的數據都可同時傳輸，毋需等候。與其互補的MU-MIMO（多重用戶─多重輸入多重輸出），則能提升傳輸容量，提升每位用戶的速度。
此外，在功率方面，新增目標喚醒時間（TWT）功能，使站點（STA）只有在設定時間內喚醒，以節省電源。DCM(雙子載波調變）則是將相同的資訊在一對子載波上進行調變，確保資料在充滿挑戰的環境中也能正常傳輸。
基於這些新增功能，Wi-Fi 6將能擴展在IoT領域的應用。而TI推出了極具價格競爭力的新產品，透過以實惠的價格達到可靠的Wi-Fi效能，將能站在市場前端，推動此一成長趨勢。
TI提供豐富的Wi-Fi 6產品組合，包括收發器系列CC33xx、SoC系列CC35xx，及其對應的模組產品，以簡化客戶的開發工作。其中，CC3351是2.4/5GHz Wi-Fi 6晶片，並整合了BLE 5.3，具備優異的射頻效能。同時亦能支援WPA3、安全開機、加密介面等IoT安全功能。為了加速開發時程，TI可提供豐富的設計資源，CC330x評估套件現已就緒，其中包括無縫整合AM62x處理器的版本。
新一代低價格與低功耗藍牙晶片擴展新IoT應用
TI資深應用工程師Frank Liu介紹了TI新推出的低功耗藍牙晶片CC2340。此系列產品的起價為1,000 件 0.79 美元，使工程師能以極實惠價格將高品質的BLE技術連線整合到更多產品之中。
CC2340的主要特性包括：內建ARM Cortex-M0+，可提供最高到 512KB 的記憶體。操作溫度為-40oC到125oC。此外，待機電流低於830 nA，可顯著延長電池壽命。
CC2340產品包含成本最佳化的CC2340R2，適用於電子標籤、追蹤器、玩具等精巧型應用，CC2340R5的記憶體容量較高，可用在無線感測器、照明控制。此外，還有效能型的CC26xx，可支援多重協定，以及增強安全性的CC27xx，整合了TrustZone技術，適用於閘道器、網狀網路等應用。
CC2340系列產品已量產半年，在軟/硬體開發方面，均可提供豐富的生態系統支援，例如天線評估套件、硬體設計審查。在認證方面，亦可提供RF-PHY認證參考設計、法規認證報告等，協助設計人員加速新產品開發時程。
新一代嵌入式處理器 ─ AM6x系列
TI資深應用工程師暨科技委員Rio Chan介紹了適用於邊緣人工智慧（Edge AI）、人機介面（HMI）、AMR（自主移動機器人）等新興應用的新一代AM6x系列處理器。
AM6x系列處理器共包含六個成員，依不同的價格與效能，包括AM62、AM62A、AM68x/AM68A、以及 AM69x/AM69A，可適用於從HMI、智慧零售系統、視訊門鈴到機器視覺和AMR等各種應用。所有處理器均支援虛擬化、安全開機以及TSN功能。
這些處理器內建Arm Cortex-A53 或 Cortex-A72核心，型號有A的為具備AI功能。目前效能最高的 AM69A，最多擁有高達八個Cortex-A72核心以及四個深度學習加速器，可應用在邊緣AI 運算、自主行動機器人和交通監控系與一統等領域，可支援1到12個攝影機，並具有32 TOPS AI處理能力。
在AMR應用方面，TI已於日前推出支援ROS（機器人作業系統的）機器人參考設計，其中關鍵元件，包括雷達、處理器、DSP、網路等均為TI的產品，具備3D障礙偵測、影像分割等AI辨識能力。
較低階的AM62A具備1~4顆 Cortex-A53核心，其AI效能為2 TOPS，功耗僅1~3W。Rio Chan表示，所有的AM6x均支援TSN，可節省開發成本。而若能利用預先訓練的AI模型，則能縮短開發時間，AM6xA處理器均能提供60個AI模型。
此外，針對AI應用的建置，TI可提供AI模型分析工具，這是免費的線上工具，可協助開發人員評估AM6xA 處理器的執行效能，加速AI模型的開發與部署。此外，TI已可完成多款開發板，包括AM62LP、AM62A、AM68/AM68A等，輕鬆開發和擴展邊緣AI設計並加快上市時間。
新款微控制器MSPM0應用場景無極限
TI微控制器產品線現場應用工程師Johnny Chen詳細介紹了新款32位元 MSPM0系列微控制器的豐富產品組合，能以優異的可擴充性適用於從簡單控制到複雜驅動的各種應用。
MSPM0是以其廣泛應用的MSP430系列16位元產品為基礎，採用Arm Cortex-M0+ 架構開發的新款32位元微控制器，強調小尺寸、低成本，並可提供多樣的工作性能、封裝、記憶體容量以及整合類比功能選擇，是取代既有8/16位元應用的理想選擇。
MSPM0共有有M0C、M0L及M0G三個系列，分別鎖定低成本、低功耗和高效能等不同市場。三個系列的產品均接腳相容，且擁有統一的軟體開發套件與工具，可大幅簡化產品的開發工作。
Johnny Chen表示，M0C是業界最小、且價格最具競爭力的MCU。其執行速度為24MHz，具備最高16kB快閃記憶體，並內建12位元ADC，可應用在煙霧偵測、照明控制、白色家電、汽車門把感應等寬廣應用。
M0G系列則是強調最高算力，時脈速度為80MHz，具數學加速器，快閃記憶體容量最高為128kB。同樣地，M0G在應用上也有無限的可能性，涵蓋智慧大樓、工廠自動化、電源供應、醫療、汽車、基礎設施等各種市場。
MSPM0 MCU的另一項特點為，TI提供了簡易、快速的開發工具。其中，圖形化配置工具SysConfig可進行設定，並自動產生程式碼，再結合豐富的軟體與原型製作工具，可加速開發時程。而且程式只要寫好一次，就能擴展至未來 MSPM0 架構的設計中。
C2000即時MCU新成員─F28P65x
Johnny Chen接著說明C2000系列高性能、價格兼具新成員─F28P65x。他表示，C2000微控制器是專為即時控制而打造，已廣泛應用在數位電源、汽車、馬達控制、能源供應等市場。特別是，C2000系列與與氮化鎵（GaN） IC和碳化矽（SiC）功率元件搭配使用，能夠克服高切換頻率、高功率密度等設計挑戰。
C2000採用TI自有的浮點運算DSP C28x核心與平行多核心架構所打造，最高可提供925 MIPS的速度，並且在感測、控制及介面等各方面都有優異特性。此外，TI 在即時控制系統已累積了25年的深厚經驗，以其高品質在全球擁有數千家客戶，且支援汽車與工業所需的功能安全性等級。
Johnny Chen解釋說，即時性大原則是以取樣到訊號處理到最終與輸出之間的延遲來定義的。C28x核心除了擁有高運算力且內含許多數學運算硬體單元，來協助訊號處理中所要處理的數學運算，根據一項與ARM Cortex-M7核心基準測試的比較顯示，若要取得相同的延遲效能，Cortex-M7的執行速度需達200MHz，而C28x核心僅需100MHz，可見C28x核心效能是其的兩倍快。
新款F28P65x是具備高性能且價格兼具的中高階效能產品，提供最高40個ADC單通道輸入，並且新的Type-5 ePWM功能可實現先進電源切換技術、複雜拓樸與保護機制，以提升整體系統的動態響應與低及時延遲的要求，進而實現高效率且高功率密度。這是既有F2837x/F2838x客戶的低成本選擇，其1000件起價為5.85美元。
針對即時控制，TI亦建立了豐富的設計資源，包括C2000 Academy中的完整課程，圖形化SysConfig設計工具，以及各種軟體開發套件。此外，在工規或車規功能安全性方面，可提供相關文件與詳細的應用報告。
