[EMBEDDED WORLD] A l’occasion de l’ouverture du salon Embedded World, le plus grande manifestation du domaine de l’embarqué dans le monde, le fournisseur de semi-conducteur américain Texas instruments lance deux nouvelles gammes de microcontrôleurs dotés chacun de capacités de gestion d’algorithmes d’intelligence artificielle (IA). Et ce à destination des équipements installés sur le terrain en périphérie de réseau (on parle de l’Edge AI).

Concrètement, TI a intégré un coeur de traitement neuronal développé en interne, le TinyEngine, dans les microcontrôleurs MSPM0G5187 à coeur Arm Cortex-M0+ et AM13Ex à coeur Arm Cortex-M33, introduits ce jour.

Ce NPU (Neural Processor Unit) est un accélérateur matériel spécifique aux architectures de microcontrôleurs dont l’objet est d’optimiser les opérations d’inférence de l’apprentissage profond pour réduire la latence et améliorer l’efficacité énergétique lors des traitements effectués en périphérie.

A terme, Texas Instruments indique qu’il va intégrer le NPU TinyEngine dans l’ensemble de sa gamme de microcontrôleurs dont les modèles polyvalents et haute performance, conçus pour fonctionner en temps réel.

« TI a inventé le processeur de signal numérique il y a près de 50 ans, jetant les bases du traitement de l’IA en périphérie que l’on connaît aujourd’hui, commente Amichai Ron, vice- président senior pour le traitement embarqué et les produits DLP chez TI. Aujourd’hui, TI conduit la prochaine phase d’innovation en intégrant le NPU TinyEngine dans l’ensemble de sa gamme de microcontrôleurs, et en intégrant l’IA dans les logiciels, outils, appareils et dans l’écosystème, faciles à mettre en oeuvre pour les utilisateurs. »

Dans ce paysage, alors que l’attention s’est largement portée ces derniers mois sur l’accélération de l’IA et les unités de traitement neuronal (NPU) intégrées aux puces-systèmes de grande taille, il apparaît aujourd'hui que certaines des applications d’IA les plus innovantes et à fort impact peuvent être déployées au sein de puces plus modestes, telles que des microcontrôleurs, estime Bob O’Donnell, président et analyste en chef chez TECHnalysis Research.

De plus, si l’on combine ces puces avec des outils de développement logiciel qui eux-mêmes tirent parti de l’IA pour faciliter la création d'applications, il devient alors possible, selon TI, de permettre à une large population d’ingénieurs et de concepteurs d’appareils de bénéficier de la puissance de l’accélération de l’IA.

Dans le détail, le premier microcontrôleur annoncé - le MSPM0G5187 (schéma ci-dessous) - est architecturé autour d’un coeur Arm Cortex-M0+ cadencé à 80 MHz. Grâce au calcul local, le NPU TinyEngine intégré sur ce circuit s’occupe des opérations nécessaires aux réseaux neuronaux en parallèle du processeur principal qui exécute, lui, le code de l’application.

Selon TI, par rapport aux microcontrôleurs similaires sans accélérateur, cette approche matérielle minimise l’occupation de la mémoire flash, réduit la latence jusqu’à 90 fois par inférence d’IA et divise par plus de 120 la consommation d'énergie par inférence d'IA. De tels niveaux d’efficacité permettent, toujours selon TI, à des appareils aux ressources limitées - comme les produits portables, alimentés par batterie - de gérer des charges de travail IA.

A moins de 1 dollar américain l’unité pour des quantités de 1 000 unités, le microcontrôleur MSPM0G5187 procure ainsi, selon TI, une alternative abordable par rapport aux autres architectures de microcontrôleur ou de processeur.

Concernant le second micrcontrôleur annoncé - l'AM13Ex  - TI indique qu'il cible la contrôle en temps réel et l’accélération de l’IA, adapté aux systèmes à moteurs multiples insérés dans la robotique et les systèmes industriels qui exigent de plus en plus des fonctionnalités intelligentes telles que la régulation adaptative et la maintenance prédictive.

Pour ce domaine, s’appuyant sur plus de deux décennies de lancement de systèmes de commande de moteurs commandés par la gamme de microcontrôleurs en temps réel C2000, les nouveaux microcontrôleurs AM13Ex sont les premiers du secteur à intégrer dans une même puce un cœur Arm Cortex-M33, un NPU TinyEngine et une architecture de commande en temps réel. 

Ce degré d’intégration permet aux concepteurs de mettre en œuvre simultanément des fonctionnalités sophistiquées de commande moteur et d’IA avec des composants externes, et de réduire, selon TI, jusqu’à 30 % les coûts de nomenclature. Les principales améliorations intègrent la capacité de maintenir des boucles de contrôle en temps réel précises pour jusqu’à quatre moteurs, tandis que le NPU TinyEngine exécute des algorithmes de contrôle adaptatif pour la détection de charge et l’optimisation énergétique.

Parallèlement, une accélérateur mathématique trigonométrique intégré qui effectue les calculs 10 fois plus rapidement que les implantations fondées sur un processeur CORDIC (calcul numérique par rotation de coordonnées), procure ainsi un contrôle moteur plus précis et plus réactif.

Côté développement, le portefeuille des microprocesseurs de TI s’appuie sur un écosystème de logiciels incluant l’environnement de développement intégré gratuit CCStudio qui simplifie la sélection, l’entraînement et le déploiement de modèles d’IA dans la gamme de processeurs embarqués de TI.

A ce niveau, les fonctionnalités d’IA générative autorisent désormais les ingénieurs à utiliser un langage simple pour accélérer le développement de code, la configuration de systèmes et le débogage grâce à des agents et modèles aux normes de l’industrie. Avec Aujourd’hui, plus de 60 modèles et exemples d’applications disponibles dans l’outil.

Le microcontrôleur MSPM0G5187 est dès à présent disponible à l’achat en quantités de production, tandis que le microcontrôleur AM13E23019 est disponible en quantités mais en préproduction. D’autres variantes de boîtier et de capacité mémoire seront commercialisées d’ici la fin de 2026, précise TI.