在嵌入式開發中，微控制器(MCU)正日益推進終端智能。那么，未來十年，我們對MCU有什么期待呢？我們確定了七個關鍵預測，這些芯片將如何通過日益復雜的應用進一步改變我們的生活。

 

作為每臺電腦和智能手機的核心，微處理器一直是嵌入式系統中勤勞、低功耗的微控制器的更智能、更快速的表親。

 

然而，隨著設計人員利用片上系統組件在“邊緣”采用機器學習(ML)算法的能力，這種默默無聞的微控制器現在獲得了新的尊重，這意味著在本地靠近數據源，而不是在“云中”。

 

微控制器最近在諸如工業設備的預測性維護和消費產品的語音處理等雜務方面表現出色。在邊緣使用微控制器可以快速產生結果，并消除系統將數據發送到耗電數據中心進行處理的需要。這種系統也不需要專門的應用處理器，比如用于導航的自動駕駛汽車或用于監控的無人機。這是因為在嵌入式開發中今天的微控制器足夠復雜，可以在小功率預算下運行ML模型。

 

微控制器目前的優勢只是一個新趨勢的開始，這種趨勢是更低成本、更低功耗的微控制器，將人工智能和機器學習內置于傳感器中——例如可以區分玻璃窗破碎聲和嬰兒啼哭聲的智能加速度計。

 

邊緣的微控制器降低了能耗，消除了將數據發送到高能耗數據中心進行處理的延遲。事實上，今天復雜的微控制器有時可以取代物理設備中更昂貴的專用應用處理器。

 

與傳統的計算機學習模型不同，ML模型是針對特定情況的特定數據集進行訓練的。一旦這些數據被捕獲，運行在邊緣設備中支持ML的控制器內的模型可以實時識別輸入，分析輸入，并決定結果。

未來十年MCU應用趨勢：我們的預測

以下是對未來十年在嵌入式開發中我們可能看到的越來越復雜的MCU應用的七個預測。所描述的應用和模型只是一個開始，但它們指出了MCU改善我們生活的潛力：

 

交通：相機中的嵌入式MCU可以收集視覺數據，用于分析交通模式以優化公共交通路線，還可以收集數據點以支持自動車輛導航。可以部署大量智能MCU來實時監控城市的基礎設施和交通狀況。這些數據可以用來預測事故發生的可能性，并在事故發生前向相關方發出警報。它們還可以用于根據歷史數據確定最佳交通模式，然后將特定車輛發送到最有效的路線上，同時避免擁堵和其他道路危險。

 

物流：海運集裝箱中的MCU可以基于關于該港口的典型運輸時間的歷史數據來學習預測下一批貨物將何時到達其最終目的地；如果它檢測到數據流中的異常，它將發出警報，通知卡車運輸公司、分銷商、批發商和零售商。

 

醫療保健：MCU可以用于人體，以創建一個可以警告潛在健康問題的網絡。他們甚至可以用藥。

 

建筑自動化：由于嵌入式MCU，建筑物中的智能建筑材料可以監控結構完整性，幫助人類檢查員進行例行檢查，或在地震等災難發生后幫助緊急救援人員。在嵌入式開發中可以使用嵌入式微控制器來完成監控，這些微控制器可以收集數據，如GPS位置、加速度計數據、溫度和濕度、金屬物體的彎曲、檢測混凝土墻裂縫的紫外線強度，或者檢測建筑物周圍管道泄漏的壓力傳感器。

 

智能家居：微控制器在家用電器和家庭自動化應用中已經很常見，可能不再需要從中央控制或數據中心發送和接收命令。相反，他們可以在從聯網設備中的傳感器收集數據后，自己生成命令。

 

基礎設施：微控制器將用于監控電力線和其他公用基礎設施，以便在異常情況導致災難性破壞之前發現它們。例如，在最近的颶風Ida等重大風暴后進行自動檢查，或者對電力變壓器產生的火花發出警報，這些火花可能會在干旱地區引發野火。

 

工業：微控制器可以用來優化工廠操作流程。例如，MCU可以實時監控工業設備的性能，并調整該設備的運行參數，以提高產品質量并減少浪費。

 

在接下來的幾年里，工程師們將設計出能夠適應這種新能力的系統和結構。支持這些趨勢的MCU硬件的改進令人興奮，但如果沒有保護整個數據流以保存敏感信息的安全性，這種改進將是不切實際的。強大的安全技術對于保護從核心到終端的任務關鍵型部署至關重要。

當然，物聯網(IoT)等技術已經在邊緣處理中使用了微控制器，改變了創新格局。半導體公司面臨的持續挑戰是使MCU芯片能夠處理更復雜的ML算法，同時繼續縮小硬件尺寸和功耗，這是當前的趨勢，然而我們只是開始。由于靈活、小巧、廉價和集成，在嵌入式開發中MCU將在未來幾年繼續推進終端智能。