從概念來(lái)說(shuō)，IoT技術(shù)賦能各類(lèi)型設(shè)備連上網(wǎng)并進(jìn)行通信，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的定位、跟蹤、監(jiān)測(cè)和管理等需求；AI技術(shù)支持設(shè)備可以“看到”“聽(tīng)到”或者是“感知到”某個(gè)物體、聲音或者是事件，并且像人類(lèi)一樣做出相應(yīng)的行動(dòng)。

在兩類(lèi)技術(shù)各自發(fā)展時(shí)，設(shè)備互聯(lián)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)亟需被處理，具有強(qiáng)大計(jì)算能力的AI技術(shù)開(kāi)始被IoT行業(yè)廣泛需要，進(jìn)而推動(dòng)形成了AIoT（物聯(lián)網(wǎng)人工智能）的概念。此時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)相當(dāng)于人身上遍布的周?chē)窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)，AI則相當(dāng)于人的大腦。

但需要被正視的現(xiàn)實(shí)情況是——AI技術(shù)需要大量矩陣運(yùn)算、大量存儲(chǔ)空間和功耗，具有高功耗、高成本、高速度的特性；而IoT技術(shù)因?yàn)樵O(shè)備大多采用電池供電以及資源受限，更明顯的特性是低功耗、低成本，且部分應(yīng)用對(duì)時(shí)延要求高，無(wú)法完全依賴(lài)云端完成數(shù)據(jù)運(yùn)算。

至此，邊緣AI應(yīng)運(yùn)而生——指的是在靠近用戶(hù)本地的終端網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行AI運(yùn)算，而不是將數(shù)據(jù)集中在云或數(shù)據(jù)中心進(jìn)行處理。相比于云端AI，邊緣AI具備實(shí)時(shí)性好、帶寬資源要求低、隱私性高等特點(diǎn)。并且根據(jù)預(yù)測(cè)，到2025年將有75%的數(shù)據(jù)在邊緣側(cè)進(jìn)行處理。

于是，如何利用邊緣AI技術(shù)賦能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成為行業(yè)關(guān)鍵話(huà)題。全球領(lǐng)先的高性能半導(dǎo)體公司ADI（亞德諾半導(dǎo)體）近日特別舉辦了激活邊緣智能?ADI MCU媒體溝通會(huì)，ADI MCU產(chǎn)品線(xiàn)資深業(yè)務(wù)經(jīng)理李勇、ADI中國(guó)技術(shù)支持中心高級(jí)工程師辛毅通過(guò)各自的分享，深入淺出地對(duì)邊緣AI MCU產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。

一、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代MCU的特性

根據(jù)功能屬性， MCU（微控制器）可以按照一定的程序?qū)ο到y(tǒng)其他部件起到控制的作用，也可以收集外界或者內(nèi)部的一些數(shù)據(jù)做出處理、計(jì)算和決策，是電子系統(tǒng)的大腦。

從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，MCU在新的領(lǐng)域有了新的突破，比如智能家居、智能電網(wǎng)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、輔助診斷、可穿戴設(shè)備等。例如ADI的智能傳感器平臺(tái)3.0 MAXREFDES104，它里面就是使用了MAX32666作為一個(gè)主要的MCU，去控制周?chē)膫鞲衅鳈z測(cè)人體的各種信號(hào)，然后這些數(shù)據(jù)再交給另一個(gè)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)計(jì)算的MCU MAX32670去將心率、血氧等最終的計(jì)算數(shù)據(jù)運(yùn)算出來(lái)。

ADI公司自從1995年成立以來(lái)，公司MCU產(chǎn)品的出貨量超過(guò)10億片。尤其2020年至今，ADI在傳統(tǒng)MCU技術(shù)基礎(chǔ)上開(kāi)拓創(chuàng)新了嶄新的邊緣AI MCU，從而可以支持在電池供電設(shè)備中輕松實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)人工智能，這實(shí)際是ADI微控制器系列上的一個(gè)很大的劃時(shí)代里程碑。

根據(jù)功能應(yīng)用，MCU產(chǎn)品主要分為三類(lèi)：

第一類(lèi)是低功耗MCU，這些MCU具備小體積、低功耗、大存儲(chǔ)的特點(diǎn)，這類(lèi)產(chǎn)品相對(duì)而言比較通用，也很實(shí)用，適用于工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療、消費(fèi)類(lèi)等各類(lèi)產(chǎn)品；

第二類(lèi)是安全MCU，這類(lèi)產(chǎn)品具備安全的系統(tǒng)架構(gòu)，具有很強(qiáng)的抗攻擊加密能力，可以用在對(duì)安全性能要求較高的智能機(jī)器或者是終端上，比如POS機(jī)、讀卡器等等；第三類(lèi)可以列為人工智能MCU，也就是AI MCU。這類(lèi)產(chǎn)品實(shí)際上脫胎于第一類(lèi)低功耗MCU，但是因?yàn)檫@類(lèi)產(chǎn)品具備了人工智能，也不像通用的MCU，因此可以把它單獨(dú)列為一類(lèi)。ADI的人工智能MCU，它的特色就是可以將AI推理從云端推向邊緣端，從而助力電池供電的人工智能和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，比如說(shuō)智能家居、人臉打卡、語(yǔ)音控制等等。

在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行特點(diǎn)歸納時(shí)，ADI的MCU產(chǎn)品具備功耗低、接口優(yōu)、通訊新、評(píng)估全、開(kāi)發(fā)易、安全強(qiáng)六大特色。

功耗低：具備靈活的操作模式和超低功耗，可以大大提升電池壽命，延長(zhǎng)系統(tǒng)續(xù)航時(shí)間；

接口優(yōu)：具備高速安全的多時(shí)鐘選項(xiàng)，可以?xún)?yōu)化程序性能；

通訊新：部分產(chǎn)品集成最新的低功耗藍(lán)牙（BLE）模塊，支持遠(yuǎn)程模式和BLE音頻等特色，從而允許設(shè)備在更遠(yuǎn)的范圍內(nèi)進(jìn)行通信。

評(píng)估全：ADI針對(duì)大多數(shù)產(chǎn)品提供完備的評(píng)估方案和開(kāi)發(fā)示例，硬件包括評(píng)估板、演示套件等，軟件包括SDK、庫(kù)文件、驅(qū)動(dòng)代碼等，助力用戶(hù)全面了解產(chǎn)品性能、加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

開(kāi)發(fā)易：SDK提供從低級(jí)驅(qū)動(dòng)到高級(jí)的一系列示例，簡(jiǎn)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

安全強(qiáng)：ADI具備30余年的MCU的IP保護(hù)和信任根研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，從而極大增強(qiáng)系統(tǒng)安全性，可以幫助安全敏感型的設(shè)備制造商快速、高效地為其產(chǎn)品增加安全加密、密鑰存儲(chǔ)和防篡改功能。

特別是近年來(lái)，隨著消費(fèi)類(lèi)和工業(yè)應(yīng)用向高端發(fā)展，用戶(hù)往往會(huì)傾向于將更多的微控制器整合到系統(tǒng)當(dāng)中。這些微控制器包括負(fù)責(zé)應(yīng)用邏輯與控制的MCU、負(fù)責(zé)傳感器數(shù)據(jù)集中的MCU、以及負(fù)責(zé)藍(lán)牙連接的MCU等。同時(shí)，系統(tǒng)還需要具備獨(dú)立的電源管理芯片為這些MCU供電。

但是，由于應(yīng)用的復(fù)雜度越來(lái)越高、產(chǎn)品尺寸越來(lái)越小、續(xù)航要求越來(lái)越長(zhǎng)，傳統(tǒng)的多芯片方案往往難以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求。

針對(duì)這些痛點(diǎn)，ADI的低功耗微控制器憑借單一芯片就集成了傳統(tǒng)上多片微控制器才具備的功能，也內(nèi)置了電源管理模塊?？梢哉f(shuō)，ADI的低功耗微控制器在主打超低功耗的特色的同時(shí)，還具備了高性能、資源豐富等優(yōu)勢(shì)，有的還內(nèi)置了藍(lán)牙模塊，使得系統(tǒng)的尺寸可以進(jìn)一步減小。這也成為ADI產(chǎn)品在市場(chǎng)上具有競(jìng)爭(zhēng)力的重要原因。

二、ADI邊緣AI解決方案MAX7800X系列

對(duì)于面向IoT的MCU產(chǎn)品，行業(yè)認(rèn)為應(yīng)該考慮系統(tǒng)功耗、計(jì)算速度和設(shè)備成本之間的平衡。在這個(gè)需求下，MAX7800X系列便是ADI旗下的明星產(chǎn)品。

MAX7800X系列產(chǎn)品具備特殊的架構(gòu)，由兩個(gè)微控制器內(nèi)核（ARM Cortex-M4F和RISC-V）加上一個(gè)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）加速器構(gòu)成。這一架構(gòu)針對(duì)邊緣進(jìn)行了高度優(yōu)化——數(shù)據(jù)的加載和啟動(dòng)由微控制器內(nèi)核負(fù)責(zé)，而AI推理由卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)。由此帶來(lái)的改變是使AI推理可以無(wú)需聯(lián)網(wǎng)就在邊緣完成，以及微控制器內(nèi)核在完成加載和啟動(dòng)后就無(wú)需操作進(jìn)而大幅降低功耗。

與運(yùn)行在低功耗微控制器上的純軟件解決方案相比，ADI的MAX7800X方案具備更高的數(shù)據(jù)吞吐量，速度提高了100倍，但是成本僅僅是FPGA或GPU解決方案的零頭。

以及相比于微控制器加上DSP的方案，ADI方案的功耗不足該方案的百分之一。

因此，ADI方案可以在功耗、速度、成本三個(gè)方面達(dá)成最優(yōu)的平衡，加上其小尺寸的優(yōu)勢(shì)，是邊緣AI應(yīng)用的理想產(chǎn)品。

目前，MA7800X系列主要有兩款人工智能MCU——MAX78000和MAX78002，這二者都是基于Arm Cortex-M4F和RISC-V的低功耗微處理器，搭載專(zhuān)用的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器執(zhí)行AI推理。從區(qū)別來(lái)看，MAX78002有更高頻率的微控制器內(nèi)核、更大存儲(chǔ)空間、更快的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，模型維度達(dá)到MAX78000的4倍，更支持視頻處理，可以說(shuō)是MAX78000的升級(jí)版。

三、邊緣AI MCU在IoT行業(yè)的應(yīng)用

在分享中，嘉賓們圍繞MAX7800X系列產(chǎn)品在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了舉例，包括：

支持在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)視覺(jué)識(shí)別的功能，比如說(shuō)，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，MAX7800X可以正確識(shí)別人臉，從而可以用在考勤打卡、智能門(mén)鎖等電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上。

MAX7800X的視覺(jué)識(shí)別功能也可以用在識(shí)別物品上，可以在攝像頭上面集成MAX78002，從而達(dá)到垃圾分類(lèi)、產(chǎn)品分裝、快遞分揀的功能。

支持關(guān)鍵字識(shí)別，識(shí)別出用戶(hù)的語(yǔ)音指示來(lái)進(jìn)行操作，可以用在一些語(yǔ)音控制的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上。

以及還有在雞蛋計(jì)數(shù)相機(jī)、車(chē)載冰箱、智能頭盔、管道泄漏檢查等方面有客戶(hù)落地實(shí)例。

值得一提的是，為了更直接地幫助用戶(hù)評(píng)估MAX78000執(zhí)行AI推理的性能，ADI推出了基于MAX78000參考設(shè)計(jì)——相機(jī)模組MAXREFDES178，其外觀像一個(gè)立方體，尺寸僅約為4.2cm×4.5cm×4cm，便攜性好。以及除了自身魔方的形狀，還具備攝像頭、麥克風(fēng)、顯示屏、按鈕等多個(gè)機(jī)械組件，同時(shí)內(nèi)置了電池，真正實(shí)現(xiàn)了電池供電的邊緣AI推理，支持人臉識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別的功能。

另外，ADI還推出了許多其它的評(píng)估套件供用戶(hù)選用，這些套件的功能更加齊全，用戶(hù)也可以根據(jù)自己的需要去連接外設(shè)或者進(jìn)行個(gè)性化的開(kāi)發(fā)。