人工智能時(shí)代，智能終端的出現(xiàn)意味著簡(jiǎn)單的順序控制/處理已經(jīng)無(wú)法滿足用戶需求，人機(jī)交互（HMI）的剛性需求需要更強(qiáng)大的系統(tǒng)性能，并運(yùn)行復(fù)雜的應(yīng)用程序。在這樣的情況下，即便是已經(jīng)支持 RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）的高性能MCU（微控制器）同樣力有不逮，MPU（微處理器）成為最理想選擇。MPU能夠支持用戶開(kāi)發(fā)具有復(fù)雜交互功能的應(yīng)用，并讓設(shè)備擁有廣連接和云服務(wù)等功能。

聚焦到消費(fèi)類應(yīng)用領(lǐng)域，產(chǎn)品設(shè)計(jì)除了要兼顧人機(jī)交互的大趨勢(shì)，同時(shí)也要考慮到該領(lǐng)域的原有特點(diǎn)，比如需求多樣化、更新迭代快等。要解決這些難題，借助貿(mào)澤電子上銷售的MPU開(kāi)發(fā)套件，可以快速打造自己想要的消費(fèi)類終端。接下來(lái)，我們對(duì)上述觀點(diǎn)進(jìn)行展開(kāi)說(shuō)明。

人機(jī)交互必不可少

近幾年，5G、人工智能等新興技術(shù)給傳統(tǒng)行業(yè)帶來(lái)了翻天覆地的變化，對(duì)于消費(fèi)類終端同樣如此。在技術(shù)的創(chuàng)新推動(dòng)下，當(dāng)前的消費(fèi)類終端已經(jīng)不再是僅具備影音娛樂(lè)功能的“呆板”設(shè)備，簡(jiǎn)單具備影音娛樂(lè)功能，人機(jī)交互成為必不可少的產(chǎn)品功能。

從定義上看，人機(jī)交互是指人與計(jì)算機(jī)之間使用某種對(duì)話語(yǔ)言，以一定的交互方式，為完成確定任務(wù)的人與計(jì)算機(jī)之間的信息交換過(guò)程。在面向用戶一側(cè)，人機(jī)交互要求系統(tǒng)具備相應(yīng)的操作界面，用戶可以通過(guò)此界面和設(shè)備進(jìn)行交流，并隨時(shí)給出新的操作指令。

有產(chǎn)業(yè)人士公開(kāi)表示，信息傳播從口口相傳到書(shū)藏典籍，再到如今的顯示界面，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展讓信息傳遞有了巨大的進(jìn)步。當(dāng)前，面對(duì)爆炸性增長(zhǎng)的信息和應(yīng)用，如果依然只是被動(dòng)式接受，用戶根本無(wú)法、也沒(méi)有精力根據(jù)需求進(jìn)行挑選。

人機(jī)交互可以大幅提升人從機(jī)器獲取信息、選擇應(yīng)用的效率，讓機(jī)器更好地理解來(lái)自人類的需求。就以服務(wù)機(jī)器人為例，需要具備宣傳和導(dǎo)航功能，還要能夠提供咨詢、講解，甚至是互動(dòng)娛樂(lè)功能，以此帶來(lái)更好的使用體驗(yàn)。

消費(fèi)電子的自有規(guī)律

在消費(fèi)電子領(lǐng)域，終端設(shè)備一方面要沿著智能化的路徑繼續(xù)發(fā)展，比如增加必要的人機(jī)交互功能，同時(shí)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)也需要結(jié)合消費(fèi)電子本身的規(guī)律。

首先是消費(fèi)電子更新迭代快，并不像工業(yè)制品和汽車等幾年才換代一次，消費(fèi)電子為保持產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，幾乎每12-18個(gè)月就換代一次。對(duì)于廠商而言，如果要保持自家產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，不僅需要更精細(xì)的成本控制，更快速的生產(chǎn)效率，同時(shí)研發(fā)新產(chǎn)品的速度也要跟得上。

其次是消費(fèi)類應(yīng)用愈發(fā)強(qiáng)調(diào)能效問(wèn)題，低功耗是設(shè)計(jì)的開(kāi)端和前提。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在包括消費(fèi)電子在內(nèi)的應(yīng)用領(lǐng)域存在感十足，為了保障系統(tǒng)續(xù)航，并順應(yīng)節(jié)能減排的大趨勢(shì)，嵌入式系統(tǒng)從芯片設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面出發(fā)實(shí)現(xiàn)低功耗設(shè)計(jì)，讓產(chǎn)品在電池容量限制下?lián)碛懈L(zhǎng)久的高性能表現(xiàn)。

第三點(diǎn)是當(dāng)前消費(fèi)類終端需要具備廣泛的連接的能力，以應(yīng)對(duì)多樣化的通信和接口協(xié)議?？v覽我們身邊的消費(fèi)類應(yīng)用，無(wú)論是智能影音設(shè)備，還是可穿戴設(shè)備，幾乎全都具備多項(xiàng)對(duì)外連接能力，比如WiFi、藍(lán)牙、千兆以太網(wǎng)和USB接口等，同時(shí)為了擴(kuò)展設(shè)備的顯示能力，很多終端還配備了多樣化的顯示接口，比如HDMI。

第四點(diǎn)是消費(fèi)電子要具備系統(tǒng)級(jí)的智能化，來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用設(shè)計(jì)。這一點(diǎn)大家也都感同身受，現(xiàn)在的終端不再只是簡(jiǎn)單的屏幕參數(shù)顯示和按鍵調(diào)節(jié)，需要有各種的應(yīng)用程序。因此，開(kāi)發(fā)者需要借助安卓或者Linux等操作系統(tǒng)，豐富終端設(shè)備的應(yīng)用生態(tài)。

第五點(diǎn)是消費(fèi)類應(yīng)用對(duì)于信息安全保護(hù)，以及系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)要求越來(lái)越高。在云服務(wù)、廣連接的推動(dòng)下，終端設(shè)備的功能不再局限于設(shè)備本身，在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)于云配置、安全通信、證書(shū)管理、系統(tǒng)彈性、機(jī)密存儲(chǔ)等方面，需要系統(tǒng)全面的安全措施，同時(shí)固件本身的保護(hù)也不能松懈。

上述幾大特征綜合起來(lái)，讓今天的消費(fèi)類應(yīng)用開(kāi)發(fā)充滿挑戰(zhàn)，稍有耽擱就可能延誤商機(jī)，最終推向市場(chǎng)的產(chǎn)品已經(jīng)不能滿足最新出現(xiàn)的用戶需求。

MPU大有可為

正如文章開(kāi)頭所提到的，基于MPU的開(kāi)發(fā)套件可以幫助用戶快速開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)出具備人機(jī)交互功能的消費(fèi)類應(yīng)用。從當(dāng)前的產(chǎn)品屬性來(lái)看，MPU可以分為兩大陣營(yíng)，一類是傳統(tǒng)的MPU，另一類是跨界MPU。

傳統(tǒng)MPU在核心方面和MCU有著較為明顯的分界線，前者更多是采用Arm Cortex-A系列核心或者ARM9核心打造，具備豐富的外設(shè)接口。為了方便開(kāi)發(fā)者從MCU過(guò)渡到MPU，通常采用系統(tǒng)級(jí)模塊 (SOM) 或系統(tǒng)級(jí)封裝 (SiP) 解決方案，來(lái)消除高速PCB設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

跨界類型的MPU是將Arm Cortex-A系列核心作為主處理器，另外還會(huì)搭載Arm Cortex-M系列核心作為協(xié)處理器。這樣做的好處是，能夠在保持低功耗和實(shí)時(shí)性能的同時(shí)借助開(kāi)源軟件堆棧的能力，并保留傳統(tǒng)MPU在攝像頭輸入、顯示輸出、USB等方面豐富的外設(shè)資源。

不難發(fā)現(xiàn)，跨界MPU已經(jīng)打破了高端MCU和低端MPU之間的界限，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了MPU和MCU的“有機(jī)融合”，既保留傳統(tǒng)MCU的實(shí)時(shí)性和控制力，又在性能上達(dá)到了MPU級(jí)別，讓用戶在開(kāi)發(fā)一些特定應(yīng)用方案時(shí)，不需要在實(shí)時(shí)控制和性能上做妥協(xié)。因此，跨界MPU成為新的發(fā)展趨勢(shì)。

以上，我們從市場(chǎng)需求和產(chǎn)品發(fā)展的角度談到了跨界MPU的優(yōu)越性和必要性，接下來(lái)我們從具體的產(chǎn)品方面來(lái)看一下跨界MPU的性能表現(xiàn)，以及在產(chǎn)品應(yīng)用方面的一些挑戰(zhàn)。

貿(mào)澤電子在售的來(lái)自制造商STMicroelectronics（ST）的STM32MP1系列便是典型的跨界MPU，基于Arm的32位單或雙核Cortex-A7和32位Cortex-M4打造，工作頻率高達(dá)800MHz，為高級(jí)HMI開(kāi)發(fā)提供可選的3D圖形處理單元（GPU）。在軟件支持方面，STM32MP1系列MPU既可受益于STM32系列生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的軟件、工具和技術(shù)支持，又能夠支持主流的開(kāi)源 Linux 發(fā)行版——OpenSTLinux。

從特征參數(shù)上看，跨界MPU無(wú)疑是極具魅力的，但正如ST在其官方微信推文中所講，在使用MPU做產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，要兼顧軟件、硬件、PCB等多方資源，還要考慮MCU遷移和市場(chǎng)規(guī)律。并且，ST告誡廣大工程師朋友不要延遲產(chǎn)品發(fā)布，這一點(diǎn)在消費(fèi)電子市場(chǎng)尤其重要。因此，對(duì)于跨界MPU的利用，首先要理解產(chǎn)品。

貿(mào)澤電子在售的來(lái)自ST的STM32MP157C-DKx和STM32MP157F-DK2探索套件正是用于快速評(píng)估STM32MP1系列微處理器，讓用戶能夠借助MPU從容應(yīng)對(duì)來(lái)自消費(fèi)電子領(lǐng)域的終極挑戰(zhàn)。

評(píng)估板參數(shù)方面，STM32MP157F-DK2探索套件板載連接器包括以太網(wǎng)RJ45、USB Type-C DRP、4個(gè)USB主機(jī)Type-A、MIPI DSI以及ARDUINO Uno V3擴(kuò)展連接器等。在STM32MP157C-DK2探索套件上，還額外提供4英寸TFT LCD、Wi-Fi 802.11b/g/n和藍(lán)牙低功耗4.1。

在安全方面，評(píng)估套件受益于STM32MP1系列MPU的安全性能，提供安全啟動(dòng)、TrustZone外圍設(shè)備保護(hù)和防篡改能力，并能對(duì)Cortex-M4 資源進(jìn)行隔離。

通過(guò)STM32MP157C-DKx套件，用戶可以直觀地感受STM32MP1系列MPU的性能優(yōu)勢(shì)，以及傳統(tǒng)MCU的控制能力。豐富的板載器件和接口讓用戶可以深刻理解STM32MP1系列MPU豐富的GPIO資源。

當(dāng)用戶需要借助STM32MP1系列MPU打造高端可穿戴設(shè)備以及其他消費(fèi)類應(yīng)用時(shí)，通過(guò)STM32MP157C-DKx套件可以感受到STM32MP1系列MPU在HMI、顯示、連接、影音和軟件支持等多方面的能力，極大地縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間，爭(zhēng)奪消費(fèi)電子轉(zhuǎn)瞬即逝的窗口期。

跨界MPU融合無(wú)止境

消費(fèi)電子是一個(gè)多元化的市場(chǎng)，在網(wǎng)聯(lián)化和智能化的推動(dòng)下，在HMI和影音娛樂(lè)功能之外，也尋求為消費(fèi)者提供更人性化的服務(wù)。比如，讓消費(fèi)電子融合機(jī)器學(xué)習(xí)和機(jī)器視覺(jué)能力就是更進(jìn)一步的智能化。

NXP i.MX 8M Plus 系列處理器便是具有機(jī)器學(xué)習(xí)和視覺(jué)的跨界MPU，能夠?yàn)?a target="_blank">智能家居在內(nèi)的消費(fèi)電子應(yīng)用提供高處理和控制性能。該系列處理器基于四核或雙核Arm Cortex -A53處理器+Cortex-M7打造，并帶有運(yùn)行速度高達(dá) 2.3 TOPS 的神經(jīng)處理單元 (NPU)、雙圖像信號(hào)處理器 (ISP) 和兩個(gè)攝像頭輸入，為高級(jí)視覺(jué)系統(tǒng)提供必要的支撐。

i.MX 8M Plus 系列處理器在傳統(tǒng)MPU和MCU的基礎(chǔ)上，又加入NPU、ISP等智能硬件單元，這樣的創(chuàng)新融合讓工程師在借助該系列處理器設(shè)計(jì)方案時(shí)，需要考慮更多的要素，因此開(kāi)發(fā)工具更顯重要。

貿(mào)澤電子在售的來(lái)自制造商N(yùn)XP的8MPLUSLPD4-EVK評(píng)估套件便可用于快速評(píng)估i.MX 8M Plus 系列處理器，它圍繞處理器配備了存儲(chǔ)器、顯示屏、音頻、連接等豐富的硬件和接口資源，開(kāi)箱時(shí)，除了i.MX 8M Plus CPU模塊和基板，還有USB A轉(zhuǎn)micro B電纜、USB 3.0轉(zhuǎn)Type C電纜和USB Type C電源。

通過(guò)8MPLUSLPD4-EVK評(píng)估套件，用戶可以快速體驗(yàn)i.MX 8M Plus 系列處理器的豐富性能，在開(kāi)發(fā)耳戴式設(shè)備、智能手表等移動(dòng)設(shè)備和智能機(jī)器人、中小家電等智能家居設(shè)備時(shí)，可以參考8MPLUSLPD4-EVK評(píng)估套件上的電路方案，借助于所提供的音頻、連接、顯示和攝像頭等資源做快速開(kāi)發(fā)，并讓該方案具備機(jī)器學(xué)習(xí)以及語(yǔ)音和視覺(jué)功能。

讓MPU更好地賦能消費(fèi)類應(yīng)用

消費(fèi)類應(yīng)用具有自身的行業(yè)特性，比如更新迭代快、低功耗、廣泛連接、用戶可操作和信息安全等。同時(shí)，智能化的大趨勢(shì)要求消費(fèi)類應(yīng)用具備人機(jī)交互能力，擁有可觸碰的屏幕，可操作的程序，以及可互動(dòng)的功能。順應(yīng)這些產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)，可運(yùn)行安卓或者Linux等操作系統(tǒng)的MPU無(wú)疑是最理想選擇。

當(dāng)然，MPU復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)對(duì)開(kāi)發(fā)者在器件的性能評(píng)估和產(chǎn)品原型開(kāi)發(fā)方面提出了極大的挑戰(zhàn)，貿(mào)澤電子在售的MPU開(kāi)發(fā)和評(píng)估套件幫大家解決了這個(gè)煩惱，為消費(fèi)類應(yīng)用開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)按下加速鍵。

審核編輯：郭婷