三駕馬車備齊 瑞薩電子發力工業物聯網
汽車和工業一直是瑞薩電子業務的重要支撐，該公司2018年財報顯示，二者分別占據整個營收的約50%和30%，其中汽車類MCU/SoC全球出貨量超13億片。但隨著新興市場汽車業務增長的趨緩，瑞薩電子正在加大其工業市場拓展的力度，包括通過收購IDT獲得模擬產品線，以加強其在包括5G在內的通信和工業市場的影響力。日前，在第二十一屆中國國際工業博覽會期間，瑞薩電子重點展示了其工業應用領域的最新技術和方案，以及該公司在工業領域的最新發展。
嵌入式人工智能（e-AI）是瑞薩電子在智能工廠和工業自動化領域的核心技術，針對邊緣計算，核心產品是MPU。瑞薩電子株式會社高級副總裁兼瑞薩電子中國董事長真岡朋光表示，e-AI可以滿足工業物聯網及基礎設施所要求的實時性，其DRP（動態可配置處理器）技術能夠實現實時推測、認知和終端處學習的功能。薄氧化埋層覆硅(SOTB)是瑞薩電子另一個核心技術，可以滿足節能的需求，主要用于MCU。值得注意的是，針對中國的工業物聯網市場，瑞薩電子已經成立了瑞薩電子中國物聯網及基礎設施事業本部工業自動化事業部。
在會展中，瑞薩電子展示了e-AI如何利用嵌入式人工智能單元在工廠設備上實現AI推理執行，包括數據收集、存儲、分析及控制，該單元可以對異常狀態進行準確的故障預判，從而顯著提高生產率，實現預測性維護。
在一個低功耗實時物體識別的演示中，瑞薩電子展示了一款DRP-AI測試芯片，利用DRP（動態可配置處理器）進行AI推理，演示系統從CMOS相機鏡頭獲取圖像，然后通過DRP-AI測試芯片執行圖像數據預處理（YUV到RGB轉換）和尺寸重新調整，最終通過AI加速器進行識別并輸出結果。
瑞薩電子中國物聯網及基礎設施事業本部工業自動化事業部高級總監徐征表示，DRP的動態可配置可以滿足多應用，可編程可以定制算法，其高性能可以實現快速推理，而低功耗特性使之非常適用于端側設備。截止目前，已有2000萬臺設備使用了DRP器件。
圖：DRP器件和其他主流器件性能差異對比
工業以太網可以分為基礎的運營技術層和頂端的信息技術層兩個部分，前者包括現場網絡和人機界面控制網絡，后者則是IT網絡，這兩個部分的聯通互動實現工廠從制動傳感到人機界面再到ERP和云的連接。“從出貨量看，在中國的工業物聯網設備中工業機器人的增長迅速，2019年預計達到20萬臺，而到2025年，將達到30萬臺?！毙煺髡f，“從全球工業物聯網市場規?？?，2018年是640億美元，到2023年，預計達到914億美元，年復合增長率在7.39%?！?/strong>
在多協議工業以太網的方案演示中，瑞薩電子工業自動化事業部戴其宏展示了一套工業網絡系統顯示了其相關的核心產品。該系統包含基于RZ/N1的一個主站設備和兩個網關，以及分別基于TPS-1、R-IN32、RZ/N1和RX72M的從站設備。主站設備和兩個網關通過Ethernet/IP連接，兩個網關和各個從站設備通過PROFINET或EtherCAT連接。網關可以作Ethernet/IP和PROFINET，或者Ethernet/IP和EtherCAT之間的協議轉換。RZ/N1能通過單芯片實現多種工業以太網系統。該方案主要應用于主站設備，如PLC、傳感集線器、網關；以及從站設備，如通信模塊、遠程I/O、電機控制等。
圖：瑞薩電子多協議工業以太網解決方案
簡單講，瑞薩電子的RZ/G和RZ/A系列主要針對HMI應用，而RZ/N和RZ/T則是工業網絡和實時控制。功能安全是工廠自動化的核心要求，這一塊瑞薩電子主要的產品是RX系列。同樣來自瑞薩電子中國工業自動化事業部的杜灝表示，通過e-AI將終端設備智能化，可實現終端系統故障的實時預判?？梢栽谟蒔C/云端的AI框架生成的AI算法搭載并運行于e-AI高端芯片RZ/T1，與PC/云端運行的AI共存并配合。
在一個相關展示中，RX功能安全解決方案使用故障插入開關在PC上執行各種功能安全任務。該方案支持基于RXv2 CPU內核的所有瑞薩電子MCU，并已獲得完整的SIL認證，可減少70%認證工作量，大大降低開發和系統成本。該方案包含CPU自測軟件套件，面向冗余系統的SIL3系統軟件套件、認證需要的參考文檔以及經過認證的C語言編譯器。
圖：基于RX的功能安全方案演示系統
瑞薩電子還展示了一個正在開發中的旋轉變壓器電機控制方案，據杜灝介紹，該方案可以實現16,000脈沖光學編碼器的同等位置控制精度。通過使用旋轉變壓器控制2軸BLDC電機，還可實現機械臂的高精度定位和同步控制。旋轉變壓器具有高可靠性，可對惡劣的戶外工作環境提供高耐受性，包括振動，灰塵，油污和污垢。這使其適用于戶外使用的自動載體，如電動輪椅和輔助機器人。
圖：瑞薩電子旋轉變壓器控制方案
在工業物聯網方面，瑞薩電子中國物聯網及基礎設施事業本部系統及方案市場部王均峰表示，工業物聯網有著復雜的網絡層，在現場和控制層，要支持很高的實時性，不同的專有協議網絡，不同的安全和加密等級，工廠有自己的封閉系統，流程智能化的同時要保證零停機時間；在企業層，則是要支持統一的TCP/IP協議、IT安全網絡、云平臺和企業系統。
瑞薩電子展示了一個具有安全云連接的空氣質量監測器（PM2.5）的參考設計，使用傳感器檢測空氣質量污染物并通過Wi-Fi連接向云發送警報。該參考設計簡化了構建用于感測和監測環境的系統，使用了HS3001濕度傳感器，Synergy S5D9 MCU，高性能電池充電器和電源管理設備等。
圖：空氣質量及溫濕度物聯網開發套件硬件框圖
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