MCU上多个电机、嵌入式AI和高级算法

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来源 | 瑞萨嵌入式小百科

2024 年 01 月，瑞萨推出了面向电机控制应用的性能卓越的MCU：RA8T1系列MCU.
然后，基于电机控制提供了一系列的配套的软硬件工具和算法，下面分享一下官方提供的内容。
配套软件包含：
MCU：RA8T1电机工具：RealityCheck?开发环境：e2 studio
AI工具：Reality AI Tools



了解RA8T1


RA8T1 32位MCU基于Cortex-M85内核，主率高达480MHz，采用 Helium? 技术和 TrustZone?，封装针对电机或逆变器控制进行了优化。

RA8T1 系列不仅集成了高达 2MB 的大容量闪存、1MB SRAM（包括 TCM）、PWM 定时器、模拟功能、多种连接功能，还支持高级安全特性和安全功能。

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图1

关于RA8T1 32位MCU的更多信息：
https://www.renesas.cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/ra8t1-480-mhz-arm-cortex-m85-based-motor-control-microcontroller-helium-and-trustzone

在AI操作方面，通过将Arm的Helium技术和2MB紧密耦合的D-cache相结合，RA8可以在类似的时钟速率下将推理速度提高到其他Arm内核的10倍。

两个电机，两个AI模块，一个内核

官方提供了应用程序示例，展示了RA8T1独立控制两个不同的电机，同时运行两个不同的AI推理模块。

关于电机异常检测-不平衡负载和轴错位的更多信息可以查看下面（链接）的视频：
https://www.renesas.cn/zh/video/motor-anomaly-detection-unbalanced-load-shaft-misalignment


演示对实际电机运行中出现的两种异常问题的检测：轴不对中和负载不平衡情况。当电机的输出轴在空间上与它所驱动的负载不完全对齐时，就会发生轴不对中，从而导致计划外的扭矩和摩擦。当驱动负载的系统失去动平衡时，就会出现负载不平衡情况，当电机与轴正交旋转时会产生振荡力，并在每次旋转过程中以负载电阻变化的形式产生振荡。

关于RealityCheck? Motor Toolbox的更多信息你可复制链接至浏览器中打开查看：
https://www.renesas.cn/zh/software-tool/realitycheck-motor-toolbox
如表1所示，我们的AI模块具有极小的RAM和闪存空间，并且利用RA8T1的高级功能，它们都非常快。两者使用的总闪存低于14KB，RAM小于5KB。每个模块在1毫秒内执行一次推理，因此即使每个电机子系统每秒8次推理，CPU上的负载也非常小。

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图3 两个电机AI示例中的流程和数据流

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表1 嵌入式模型指标

如何构建？

瑞萨电子为e2 studio用户提供与Reality AI工具交互的无缝集成工作流程，以上这些只是RealityCheck?电机工具箱的一部分。

关于e2 studio与Reality AI工具的更多信息你可复制链接至浏览器中打开查看：
https://www.renesas.cn/zh/software-tool/e-studio
https://www.renesas.cn/zh/software-tool/reality-ai-tools

那么，如何使用瑞萨工作流程构建有用的分类器呢？

可靠的AI结果总是从结构化数据收集开始。我们收集了各种条件下的数据示例，这些示例解决了感兴趣的检测类别以及我们期望在实践中看到的运动条件的数据变化。

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表2 不平衡负载检测的数据收集计划

从e2 studio数据存储插件中，这些数据可以直接上传到云端，在那里我们使用Reality AI Tools来训练和优化机器学习模型。该过程使用我们专有的AI Explore?方法高度自动化，但也提供了用户可以采用的广泛测试、调整和优化。（有关更多信息，请参阅Reality AI Tools页面。一旦我们对模型在云中的准确性感到满意，我们就可以生成一个推理模块，并将嵌入式库代码直接导出回e2 studio进行测试。用户可以获得从原始数据到最终代码生成的简单、快速的端到端工作流程。

关于Reality AI Tools的更多信息你可以复制链接至浏览器中打开查看：
https://www.renesas.cn/zh/software-tool/reality-ai-tools
总结一下……

RealityCheck Motor工具箱将瑞萨e2 studio IDE与我们基于云的Reality AI Tools机器学习环境相结合，为用户创建一个无缝的端到端工作流程，从数据收集到AI模型构建，再到紧凑、高效的嵌入式代码。所有这些都适用于您选择的瑞萨Motor Control MCU，无论是在评估板上还是在您自己的产品硬件中。用户可以轻松创建直接在同一MCU上运行的AI模块，在许多情况下，除了电机控制算法的实时数据之外，无需任何其他传感器。希望从开源AI平台引入自己的模型的客户可以使用e-AI Translator导入功能来实现。

RA8T1 32位电机控制优化型MCU采用高性能Arm Cortex-M85内核和高级功能，包括Helium和紧密耦合的D-cache，可将算法加速高达10倍。这种强大的功能支持多个电机、多个嵌入式AI模块和其他高级算法，所有这些都在一个经济高效的MCU中实现。

借助瑞萨电子技术和先进的AI解决方案，您的电机控制系统设计将在今天为未来做好准备。

关于技术文档和视频在内的更多信息你可以复制链接至浏览器中打开查看：
https://www.renesas.cn/zh/software-tool/reality-ai-tools
若需向工程团队索取演示，你可以复制链接至浏览器中打开查看：
https://info.renesas.com/reality-ai-request
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