在今年的德國紐倫堡SENSOR ＋ TEST 2022大會上,，與會者有幸見到了ISM330IS ——第一個內(nèi)置智能傳感器處理單元（ISPU）的傳感器,。意法半導(dǎo)體于 2022 年初發(fā)布這一技術(shù),。簡單地說,，ISPU是一種支持C語言的可編程嵌入式數(shù)字信號處理器 （DSP）,，能夠運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法,。因此,，它是邊緣人工智能的下一個發(fā)展方向,，或者 ST 所說的“Onlife Era”時代,。ISM330IS有一個單精度計算浮點(diǎn)單元，開運(yùn)動傳感器先河,。

從一個想法到新一代傳感器,，ST克服了哪些挑戰(zhàn)？

在這項研究啟動期，ST發(fā)表了一篇研究在慣性傳感器內(nèi)集成機(jī)器學(xué)習(xí)核心的可行性論文,。過去,，傳感器的作用就是收集數(shù)據(jù)，所有計算任務(wù)都必須在微控制器上完成,，這種架構(gòu)背后的原因比較簡單,，慣性傳感器是小尺寸的低功耗設(shè)備。增加性能強(qiáng)大的處理器不僅會違反這些設(shè)計限制,，還會帶來巨大的系統(tǒng)集成和制造挑戰(zhàn),。雖然在一個模塊內(nèi)整合了DSP 和加速度計與陀螺儀，但是ST 并未降低處理性能,、內(nèi)存容量和傳感器的精準(zhǔn)度,。

首款配備機(jī)器學(xué)習(xí)核心的傳感器有哪些非凡之處？

ST在2018 年發(fā)表的這篇論文具有開創(chuàng)性,，因為它為首個包含八個并行決策樹,、運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)算法的慣性傳感器LSM6DSOX解決了市場推廣的難題。本地運(yùn)行應(yīng)用同時功耗非常低,，從不可能變成了可能,。產(chǎn)品推出后，尤其是在將模塊集成到 SensorTile．box 之后,，新應(yīng)用開始涌現(xiàn),。例如，用它開發(fā)的嬰兒哭聲檢測器,，當(dāng)有嬰兒被遺忘在車內(nèi)時可以提示駕駛員,。同樣，倫敦大學(xué)學(xué)院兩個項目基于此開發(fā)出了自動化站／坐監(jiān)測和更便捷的數(shù)字聽診器,，獲得市場好評,。

還有哪些傳感器配備機(jī)器學(xué)習(xí)核心？

LSM6DSOX還標(biāo)志著一個新開發(fā)者社區(qū)出現(xiàn),。ST在 GitHub網(wǎng)站提供了機(jī)器學(xué)習(xí)核心庫,，并提高Unico GUI 軟件工具的可及性，幫助更多的希望利用 LSM6DSOX 的機(jī)器學(xué)習(xí)核心的程序員,。此外,，我們還發(fā)布了性能更強(qiáng)大的傳感器。LSM6DSRX 有更好的性能,，適用于虛擬現(xiàn)實耳機(jī)等要求更高的應(yīng)用。ST還推出了 LSM6DSV16X,，它具有增強(qiáng)的機(jī)器學(xué)習(xí)內(nèi)核和更好的性能功率比,，適用于功耗限制更嚴(yán)格的系統(tǒng)。因而,，有機(jī)器學(xué)習(xí)核心的ST傳感器在一定程度上加快了下一個自動化時代的到來,，而 ISM330IS 在這一傳奇中翻開了一個重要的新篇章,。

從新處理核心到新應(yīng)用

ISPU是用什么做的？

ISM330IS 的 ISPU提供 8 KB的數(shù)據(jù)RAM和32 KB的應(yīng)用RAM,，運(yùn)行頻率10 MHz,，具有32 位 RISC哈佛架構(gòu)、四級流水線,、浮點(diǎn)單元和針對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理優(yōu)化的16位長度指令集,。此外，雖然處理器發(fā)出中斷請求僅需四個時鐘周期（Arm Cortex 內(nèi)核通常需要15 個時鐘周期）,，但也可以在一個時鐘周期內(nèi)處理 16 位乘法運(yùn)算,。它使用 SPI 或 I2C 與主控 MCU 通信，開發(fā)人員只需在主處理器啟動時將 C 代碼加載到 ISPU 的易失性存儲器內(nèi)即可,。

FPU 讓應(yīng)用程序能夠在邊緣設(shè)備上更靈活地運(yùn)行推理算法,。一旦滿足條件，程序就會向微控制器發(fā)出中斷請求,。同樣,，與上一代核心相比，該架構(gòu)使 ISPU 提高性能的同時,，功耗仍維持在微瓦級別,。因此，與之前機(jī)器學(xué)習(xí)核心的決策樹相比,，新產(chǎn)品是一個重大的飛躍,，是一個更高效的系統(tǒng)。 此外,，盡管具有強(qiáng)大的算力,，但 ISM330IS 仍然適合市場標(biāo)準(zhǔn)的 3 mm x 2．5 mm x 0．83 mm LGA 封裝。因此,，采用新傳感器,，設(shè)計人員無需大幅修改 PCB布局。

ISM330IS是如何做到脫穎而出的,？

機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用越來越普及,，很多人一想到機(jī)器學(xué)習(xí)，就會想到高存儲容量,、云計算服務(wù)器或高度并行的GPU 架構(gòu),，有許多程序?qū)\(yùn)算性能要求確實很高，這使得它們與邊緣處理不相容,。然而,，有些企業(yè)也知道，并非所有深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)都需要這個級別的算力。因此,，在手機(jī)等移動產(chǎn)品或工業(yè)設(shè)備本機(jī)上運(yùn)行推理算法的應(yīng)用越來越受歡迎,。圖像識別、異常檢測和預(yù)測性維護(hù)都要求在低功率條件下有可靠的 AI 性能,。同樣,，家庭無線安保系統(tǒng)攝像頭可以用人工智能識別人臉或?qū)櫸铮琁SPU核心可以為移動系統(tǒng)常亮顯示屏提供智能,。

針對性能與功耗這一挑戰(zhàn),，ISM330IS 是一個新的解決方案，因為它的高性能模式功耗僅為0．59 mA,，在同等條件下,，ISM330DHCX高達(dá)1．5 mA。ISM330DHCX功耗較高的部分原因是模塊集成了性能更強(qiáng)大的陀螺儀等功能,。然而,，這些數(shù)字也顯示了新產(chǎn)品的優(yōu)化之處和處理器核心的能效。事實上,，低功耗微控制器很少有 FPU,，因為它們通常需要大量的電能，然而,，ISM330IS卻將功耗成功地控制在電池供電系統(tǒng)適用的水平,。

更多信息可以來這里獲取==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<<