邊緣AI新紀元：TI 技術賦能醫療、汽車與工業創新
- 李佳玲／台北
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隨著物聯網、人工智慧與邊緣運算的深度融合，嵌入式系統正迎來全新的技術變革與爆發式成長！面對日益複雜的應用場景，企業對即時處理能力、功耗效率、功能安全及連接性能的要求不斷提升。
因應此趨勢，TI日前舉辦嵌入式技術研討會，涵蓋智慧邊緣、AI視覺革新、聯網與安全並進等重要議題，充分展現了TI以其領先的處理器與微控制器（MCU）技術，持續推動醫療電子、汽車智能化和工業自動化等關鍵領域的創新。
智慧邊緣新境界
TI應用工程師Jerry Kuo說明「MSPM0+ MCU 中的即時邊緣處理如何延長醫療心電圖監測的電池壽命」。他首先解釋了AI與訊號處理的關聯，這兩項技術在邊緣裝置上的應用能夠彼此相輔相成，進一步提升效能。針對ECG應用，要求能夠準確且即時地分類心臟事件，並輕薄短小，以提升使用者的舒適度與行動性和延長電池壽命，是採用TI MSPM0+ MCU應用的理想範例。
在開發支援方面，TI的Edge AI Studio中包含了豐富的AI模型，並提供ECG應用的參考設計TIDA-010288，可加速產品開發。
TI應用工程師Wayne Huang主講「C2000 F29 MCU：啟用邊緣AI以實現智慧狀態監測與虛擬感測」，重點介紹汽車應用中的邊緣AI使用案例，例如電網、馬達和電弧故障偵測，以及溫度預測等多種應用場景。透過算力的提升，TI F29x MCU由於其架構中固有的平行性，較現有MCU架構快2倍以上，適用於邊緣AI應用，可實現結合控制與AI的整合式解決方案。
以電網故障偵測為例，Wayne Huang說明邊緣AI的開發流程，包括資料收集、建立模型與訓練，以及部署等。其中模型選擇可採用混合式方法，以傳統算法結合AI修正，提升效能。TI可提供完整的工具鏈支援，以及針對F29x MCU最佳化的模型編譯。
TI應用工程師Andre Tseng介紹「即時馬達控制的技術趨勢與應用於家電和電動工具之解決方案」，內容包括FOC（磁場導向控制）、馬達參數識別、壓縮機的震動補償、無感測器高扭矩啟動、高速馬達控制等應用的基本原理。
此外，Andre Tseng亦說明了將邊緣AI導入風扇不平衡故障偵測與分類、洗衣機秤重等實際案例。TI F28P550 即時控制MCU內建TINIE硬體NPU，是該級別中首款量產且搭載硬體NPU加速器的MCU，透過將AI模型執行任務卸載至NPU，相較於在CPU上執行軟體，可實現速度提升5-10倍。
AI視覺革新與創新汽車座艙應用
TI應用工程師Gibbs Shih主講「基於TI處理器的視覺AI加速先進駕駛輔助系統 （ADAS）」，針對3D環景與停車輔助、前攝影機、電子後視鏡（CMS）、駕駛監控系統（DMS）等常見的ADAS應用，說明如何導入邊緣AI功能，使效能獲得提升。
Gibbs Shih表示，目前主流的ADAS正從L1朝L2+級別提升，為因應付複雜路況，導入具備學習、預測駕駛行為的AI功能，將能使系統功能更具彈性。以停車輔助來說，不僅要能夠偵測到物件，還需提升到物件辨識。TI 的邊緣 AI 處理器（如 AM62A 和 TDA4VH）能夠支援複雜的視覺應用與 AI 模型，感知車輛內部和外部的關鍵訊息，提高產品安全性並滿足 GSR 等法規要求。此外，TI與全球主要的ADAS生態系統夥伴合作，開發人員可使用TI提供的入門套件EVM，搭配處理器SDK進行硬體評估，並透過Edge AI Studio進行模型的選擇與編寫，以實現新一代的ADAS產品開發。
TI資深工程師暨科技委員Jesse Wang說明「如何在汽車座艙應用中結合雷達和感測器融合技術」，探討如何結合雷達的穩健性和精確度與鏡頭的視覺數據，透過兩者的互補優勢，可在安全關鍵應用中增強乘員監測功能，以滿足新型車輛嚴格的安全和效能要求。
Jesse Wang表示，雷達具備靈敏度佳、耐用等特性，已廣泛用在車艙內的各種監測應用。以乘員監控為例，用單個雷達取代重量感測器，偵測與定位準確度可超過98%。隨著NCAP 2026/2029乘員監控要求的提升，推動了雷達與攝影機融合的需求，可提供完整的車艙感測體驗，包括乘員體型分類、兒童在座偵測、安全帶正確配戴偵測等，都需要融合解決方案來實現。
聯網與安全並進
TI應用工程師Andre Tseng介紹「使用 AM26 MCU 設計乙太網環形架構如何簡化區域架構」。隨著汽車電子架構從傳統的網域（domain）架構朝更高效的區域（zone）架構移轉，如何實現區域架構設計，已成為重要課題。據估計，到2030年以後，汽車都將轉變為中央區域架構設計，透過高速乙太網路連結各個子系統，朝軟體定義車輛目標邁進。
乙太網路環狀區域架構具備低延遲、確定性和高頻寬通訊及數據封包安全冗餘迴路等優勢，可作為可靠的備援車載網路骨幹，傳輸關鍵安全資料。針對此趨勢，TI的TIDA-020079區域參考設計，其中使用AM26整合乙太網路交換器（CPSW）來進行設計，透過CPSW可大幅降低系統的延遲。
TI應用工程師Frank Liu講述「基於 Wi-Fi 連接的感測技術突破性創新」，內容主要包括Wi-Fi感測的應用範例與技術方案。TI專注於Wi-Fi方案開發，提供CC3300和CC3500系列產品線，後者是Wi-Fi與BLE整合式SoC，已率先支援Wi-Fi感測功能。
Wi-Fi感測能力稱為通道狀態指示（CSI），其應用範例包括房間感測與存在偵測、手勢辨識、目標（如人員）計數與活動偵測等。與藍牙、被動式紅外線、和雷達等其他感測技術相較，在實作的增量成本、精確度等方面，各有優缺點，須依應用需求來決定，但Wi-Fi感測的優勢在於成本低，以及不需要所有節點都實作。
Wi-Fi感測目前是由服務供應商於家用路由器，在現有Wi-Fi網路上部署。未來，將推出運用邊緣AI和機器學習來改進感測解讀。此外，IEEE 802.11bf將擴展該標準，以實現更高效能的感測，並增加更多靈活性。
TI資深工程師暨科技委員Rio Chan介紹「MCU 和 MPU 中適用於 ASIL D（ISO 26262）和SIL 3（IEC 61508） 系統的可擴展安全架構」。MCU常見的安全架構是依據ISO 26262標準確定的故障容錯時間間隔（FTTI），及／或依據IEC 61508標準確定的過程安全時間（PST）為基礎，並具備雙核心鎖階、同質備援和異質備援等安全功能。
Rio Chan指出，但是在安全關鍵型應用中，若需要更高效能及處理更大規模數據集，則需要使用MPU，借助MPU來實現安全性擴展。在可擴展的ASIL-D/SIL-3系統中使用MPU時，還可運用多核心架構、安全級OS與runtime環境等技術。
總結來看，當針對ASIL-D/SIL-3系統進行架構設計時，也需納入模組化架構、容錯系統、錯誤偵測與處理等各項設計考量，以確保達到所需的安全完整性等級。
開發效率躍升
TI應用工程師Eric Chen說明「利用TI的Zero Code和圖形界面工具加速嵌入式開發」。有鑑於嵌入式系統開發具複雜性且門檻高的設計挑戰，TI提供了完備的嵌入式工具，以簡易性、更快的上市時程與可及性，協助開發人員因應設計挑戰。
Eric Chen介紹了SysConfig、SmartRF Studio、Zero Code Studio、C2000 Mathworks模型架構設計等多項工具。以SysConfig為例，其旨在簡化軟體開發，並利用圖形化進行配置。
SmartRF Studio則是一款RF 測試工具，可讓使用者配置、測試及評估無線裝置，能夠為修改過的PHY 配置產生配置檔案。Zero Code Studio是TI最新的圖形化開發環境，在直覺式方塊圖設計環境中，配置、開發並執行MCU應用程式，無須撰寫程式碼，也不需要IDE，能在幾分鐘內完成MCU應用程式設計，大幅簡化並加速開發流程。
Eric Chen接著介紹「TI Zephyr 生態系統確保跨 MCU 平台的無縫轉移」。針對Zephyr RTOS的歷史與演變，他指出，Zephyr旨在為開發IoT裝置提供一個可擴展的安全環境，是一款可擴充且強大的開放原始碼即時作業系統（RTOS），適用於資源有限的嵌入式微控制器，支援多種硬體架構。
Zephyr歷經多年的開發歷程，自2020年首款Zephyr 長期支援版（v2.0）發布，到2024年發布Zephyr v4.0+，近年來已成為廣受採用的開源RTOS。
Zephyr RTOS的優勢包括免費使用且免授權費、生產就緒、多家晶片供應商支援、易於遷移、以及來自社群的積極支援。此外，它亦涵蓋了BLE、Wi-Fi、Thread、Zigbee、CAN匯流排、以及LoRa/LoRaWAN等多種無線通訊協定支援。為因應此技術趨勢，TI已為Zephyr支援制定了明確積極的目標，包括成立專屬團隊投入Zephyr開發、提供完整、可用於量產的產品，並支援跨不同晶片供應商的遷移路徑。
目前，CC2340R5／CC2755R10 的Zephyr 支援現已上市。TI將承諾致力於提供開源工具，針對Zephyr 的完整開發工具亦已就緒，建構了完備的Zephyr 生態系統。
