Nuvoton NuMicro M55M1 : ไมโครคอนโทรลเลอร์ AI ประหยัดพลังงาน ที่ใช้ CPU Arm Cortex-M55 และ NPU Ethos-U55 111 GOPS

Nuvoton NuMicro M55M1 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ AI แบบประหยัดพลังงาน ซึ่งรวม CPU Arm Cortex-M55 ความเร็ว 220 MHz กับ NPU Ethos-U55 111 GOPS เพื่อให้สามารถรันงาน AI พื้นฐานได้บนอุปกรณ์โดยตรง มุ่งเป้าไปที่อุปกรณ์ IoT ขนาดเล็กและอุปกรณ์ฝังตัวที่ต้องการประมวลผลเสียง, เสียงพูด หรือภาพง่าย ๆ โดยใช้พลังงานต่ำชิปนี้มี RAM 1.5 MB, Flash 2 MB และรองรับหน่วยความจำภายนอกแบบ OctoSPI/HyperRAM, ตัวเชื่อมต่อ ได้แก่ Ethernet, USB-OTG, CAN-FD, I3C/I2C/SPI, SDIO และ อินเทอร์เฟซกล้อง 8-bit พร้อมทั้ง ADC, DAC, comparator, PWM และโหมดประหยัดพลังงานหลายรูปแบบ ออกแบบมาสำหรับแอปพลิเคชัน IoT ที่ปลอดภัย ด้วย Arm TrustZone, Secure Boot, AES, และการรับรอง PSA Level 2 การใช้งานทั่วไป ได้แก่ ระบบสั่งงานด้วยเสียง, เซ็นเซอร์อัจฉริยะ, อุปกรณ์ประมวลผลภาพง่าย ๆ, เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็ก และอุปกรณ์ติดตามในอุตสาหกรรมสเปคของ Nuvoton NuMicro M55M1 :

• CPU Core – 220 MHz Arm Cortex-M55 core
  • สถาปัตยกรรม  – Armv8.1-M with
    • Helium M-Profile Vector Extension (MVE)
    • Arm TrustZone Technology
    • DSP extensions
    • Hardware Floating-point Unit (FPU), double-precision
  • Cache – 16KB I-Cache และ 16KB D-Cache
• NPU –  Arm Ethos-U55 micro-NPU @ 220 MHz, 256 MACs, 110 GOPS, รองรับการประมวลผลตัวเลข 8-bit และ 16-bit
• หน่วยความจำ – RAM บนชิปทั้งหมด 1,552 KB (1.55 MB)
  • SRAM 1,344 KB (Bank 0: 512KB, Bank 1: 512KB, Bank 2: 320KB)
  • SRAM 8KB (Bank 3)
  • SRAM 8KB ในโหมดประหยัดพลังงาน (LP domain)
  • I-TCM 64KB และ D-TCM 128KB
  • รองรับ SPI/HyperBus สำหรับหน่วยความจำภายนอก
• ที่เก็บข้อมูล
  • 2x Secure Digital Host Controllers (SDHC/SDIO)
  • APROM บนชิป 2MB (2048 KB) แบบ dual-bank รองรับ OTA upgrade
  • Loader ROM (LDROM) 8KB
  • One-Time Programmable ROM 3KB
• กล้อง –อินเทอร์เฟซกล้อง 8-bit (CCAP)
• เครือข่าย  – Ethernet MAC 10/100 Mbps พร้อมอินเทอร์เฟซ RMIIe
• USB
  • USB 2.0 High-Speed OTG พร้อม transceiver ในตัว และรองรับ Power Delivery (PD)
  • USB 2.0 Full-Speed OTG พร้อม transceiver ในตัว
• เสียง
  • 4-channel Digital Microphone Input (DMIC) พร้อม Voice Activity Detection (VAD)
  • 2x I2S (standalone)
• วงจรพ่วงต่อ (peripherals) อื่น ๆ
  • 10x UART
  • 2x CAN FD controllers
  • 4x I2C, 1x I3C
  • 4x SPI / I2S
  • 2x QSPI
  • 3x Smart Card (ISO-7816-3)
  • Universal Serial Control Interface (USCI)
  • 8-channel Programmable Serial I/O (PSIO)
  • 1x LPUART , 1x LPSPI , 1x LPI2C (Low-Power Serial)
  • PWM สูงสุด 24 ช่อง (จาก 2x 12-ch EPWM และ 2x 12-ch BPWM
  • แอนาล็อก
    • 1x 12-bit ADC, 5 Msps SAR EADC (สูงสุด 24 ช่อง)
    • 1x 12-bit LPADC, 2 Msps Low Power SAR LPADC (สูงสุด 24 ช่อง)
    • 2x 12-bit DAC, 1 Msps DAC
    • 4x Analog Comparators (ACMP)
• ตัวจับเวลา (Timers) – รวม 4x 32-bit timers
  • 2x 32-bit Low Power Timers (LPTMR)
  • 2x Tick Timers (TTMR)
• อื่น ๆ
  • 4x Enhanced Quadrature Encoder Interface (EQEI) สำหรับควบคุมมอเตอร์
  • 4x Enhanced Input Capture (ECAP)
  • 2x Watchdog Timers (WDT)
  • 2x Window Watchdog Timers (WWDT)
  • Real-Time Clock (RTC)  พร้อมโดเมนพลังงาน VBAT แยก
  • 8×6 Keypad Interface (KPI)
• พลังงาน – 1.71V ถึง 3.6V
• แพ็กเกจ
  • LQFP176 (24×24 มม.)
  • LQFP128 (14×14 มม.)
  • LQFP64 (10×10 มม.)
• ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน – -40°C ถึง +105°C

ด้านการรองรับซอฟต์แวร์ซีรีส์ M55M1 สามารถใช้งานร่วมกับ Keil MDK, IAR EWARM และ GCC ผ่าน NuEclipse หรือ VSCode Nuvoton มีเครื่องมือช่วยพัฒนา เช่น NuTool PinConfigure, Pin-View, ClockConfig และ NuConsole สำหรับการตั้งค่า pin, การตั้งค่า clock และการดีบัก ไมโครคอนโทรลเลอร์นี้รองรับ FreeRTOS, Zephyr และ RT-Thread และสามารถใช้ไลบรารี GUI เช่น emWin, LVGL และ Qt for MCUs

บริษัท Nuvoton ยังมีบอร์ดพัฒนา NuMaker-X-M55M1D สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ NuMicro M55M1 บนสถาปัตยกรรม Arm Cortex-M55 บอร์ดนี้มีฟีเจอร์ครบครัน เช่น ขยายพินได้เต็มรูปแบบ, ขา headers เข้ากันได้กับ ของ Arduino UNO, mikroBUS socket, HyperRAM, Ethernet PHY, CAN FD, โมดูล Wi-Fi, Audio codec และ MEMS microphone, เซ็นเซอร์ MPU6500, USB คู่ (FS/HS), ช่องใส่ microSD card ตัวบอร์ดรองรับแรงดันไฟฟ้า 5V/3.3V และมีช่องต่อ ammeter สำหรับวัดการใช้พลังงานแบบเรียลไทม์Nu-Link2-Me debugger แบบถอดได้ ช่วยให้สามารถใช้ SWD, การโปรแกรมออนไลน์/ออฟไลน์, และ VCOM และยังรองรับโมดูลเสริม เช่น หน้าจอ TFT 5 นิ้ว แบบ capacitive touch และ กล้อง CMOS 720p ทำให้นักพัฒนาสามารถทดสอบฟีเจอร์ HMI, AI, sensing และการเชื่อมต่อได้อย่างรวดเร็ว

ก่อนหน้านี้ มีการพูดถึงไมโครคอนโทรลเลอร์ Cortex-M55 อื่น ๆ เช่น Ambiq’s Apollo330 Plus, Alif’s Ensemble family และ Renesas’ RA8M1 series ซึ่งออกแบบมาเพื่อรันงาน AI บนตัวอุปกรณ์ สำหรับแอปพลิเคชันฝังตัวที่ใช้พลังงานต่ำและประสิทธิภาพสูง เช่นเดียวกับ NuMicro M55M1 ชิปเหล่านี้มีฟีเจอร์ DSP/ML ผ่าน Helium extensions, AI accelerator แบบเลือกใช้ได้ หรือการเชื่อมต่อไร้สาย เหมาะกับ sensor hubs, IoT nodes, voice interfaces และงาน HMI

ซีรีส์ M55M1 มีรุ่น M55M1R2LJAE (64 พิน), M55M1K2LJAE (128 พิน) และ M55M1H2LJAE (176 พิน) จำหน่ายบน Mouser แต่ปัจจุบันไม่มีสต็อก และเวลาจัดส่งประมาณ 30 สัปดาห์ ราคาประมาณ $8.50 (~280฿) –$9.80 (~320฿) สำหรับแพ็กเกจขนาดเล็ก และสำหรับรุ่น 176 พิน $17 (~550฿) ส่วนบอร์ดพัฒนา NuMaker-X-M55M1D ราคาประมาณ $212 (~6ม900฿) บน Nuvoton ซึ่งค่อนข้างสูง สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมและเอกสารได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์และข่าวประชาสัมพันธ์

แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : Nuvoton NuMicro M55M1 low-power Arm Cortex-M55 MCU enables on-device AI with Ethos-U55 NPU

Suthinee Kerdkaew

บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT