基于Nuvoton M55M1端点AI应用方案

        随着Deepseek爆火出圈，AI相关的讨论热度持续升温。AI目前主要分成云端AI、边缘AI、终端AI。 

        什么是终端AI呢？

        越来越多的产品开始考虑加入AI元素，为了更快的导入AI 应用功能，新唐推出M55M1 端点AI应用方案。M55M1 是 Nuvoton 专为终端人工智能（Endpoint AI）打造的 AI MCU，搭载 Arm Ethos-U55 NPU，运行性能高达 110 GOPS，专为图像/音频/传感等 ML 模型推理加速设计，并支持 TensorFlow Lite Micro 与 NuML Tool 等多种工具链。

        其 AI 推理能力在低功耗与无需外部 DDR 的前提下，仍可实现实时识别、人机交互、智能语音控制与边缘数据筛选。除了 NPU，M55M1 同样具备完整 Helium 向量处理器、超低功耗设计、USB PD、HyperRAM 扩展接口，是具备 “NPU + MCU” 双计算架构的先进 AI 微控制器平台。适用于终端智能识别、声音事件检测、图像分类与传感器融合等人工智能应用场景，尤其适合在功耗受限但仍需 AI 功能的场景中高效部署。

        新唐终端AI产品

      NuML Toolkit如何搭建，生成的模型如何在Keil开发使用呢，参考如下步骤：

        一、Illustrate of NuML Toolkit

        二、How to Set the NuML Toolkit

        三、Modify the KEIL Project

►场景应用图

►产品实体图

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

CPU
•200MHz Cortex-M55
• Helium 矢量处理扩展
• 支持fp16、fp32 和 fp64 的标量浮点运算单元 (FPU)

存储
• 1.5MB 静态随机存取存储器（SRAM）
• 2MB 闪存 (Flash memory)
• 提供HyberBus, 用于扩展外部存储

总线
• 64位、200MHz AXI总线
• 用于CPU、NPU和SRAM
200MHz Ethos-U55 NPU - 用于机器学习推理加速
• 支持128 MAC/cc
• 相當於50 GOP/s
• 支持主要 CNN/RNN 运算

►方案规格

内核（Core）
• Arm Cortex-M55 核心，最高运行频率 220 MHz
• 支持 Arm M-profile 向量扩展 (Helium)
• 符合 IEEE 754 的浮点运算单元 (FPU)，可进行向量与纯量的半精度、单精度与双精度浮点运算
• Arm TrustZone 技术，内含 8 区安全内存保护单元与 8 区非安全内存保护单元
• Arm 自定义指令 (ACI)，加速特定数学运算
• L1 快取：16 KB 指令快取 (I-cache) 与 16 KB 资料快取 (D-cache)

微型神经处理单元 (Micro-NPU)
•Arm Ethos-U55 微型神经处理单元
•运行频率高达 220 MHz
•256 个 MACs (乘加运算单元)
•110 GOPS (220 MHz x 256 MACs x2)

内存 (Memories)
•Secure Boot ROM (MaskROM)：24 KB
•APROM Flash：2 MB（双组，每组 1 MB）
•LDROM Flash：8 KB
•OTP Flash：3 KB
•SRAM 1.5MB

外部内存接口
•SPIM（含 HyperBus 接口），支持 SPI Flash、QSPI、OSPI、HyperFlash，容量最高 32 MB，并具备 AES 实时解密功能
•外部总线接口 (EBI)，支持 8/16 位数据宽度、i80 LCD 接口，以及最多 3 组 1 MB 内存

电源管理 (Power Management)
•动态功耗：94.5 μA/MHz（于 220 MHz 操作下）
•正常待机模式 (NPD4)，64 KB SRAM 保持：23.26 μA （3.0V下操作）
•低功耗待机模式 (SPD1)，64 KB SRAM 保持：6.1 μA （3.0V下操作）（可保持最高 64/128/192/256/320/384/448/512 KB SRAM）
•深度待机模式（RTC 开启）：0.74 μA （3.0V下操作）
•RTC（VBAT）：0.51 μA

影像撷取控制器 (CCAP)
•分辨率最高 640×480
•低功耗模式下支持 320×240 动态影像侦测

通讯接口 (Connectivity Interfaces)
•最多 10 组 UART
•最多 1 组 LPUART
•最多 4 组 I²C，最高 1 Mbps
•最多 1 组 LPI²C，最高 1 Mbps
•最多 1 组 I3C，最高 25 Mbps
•最多 4 组 SPI/I²S
•最多 1 组 LPSPI
•最多 2 组 Quad-SPI
•最多 1 组 USCI（支援 UART/I²C/SPI）
•最多 2 组 SDIO
•最多 3 组 ISO-7816-3 智能卡界面
•最多 2 组 I²S
•最多 1 组 8 通道 PSIO
•DMIC（数字麦克风输入），支持 4 通道 PDM 接口与语音启动检测 (VAD)

工作特性
• 工作电压范围：1.71V ~ 3.6V
• 工作温度范围：-40°C ~ +105°C
• ESD HBM：±3 kV
• EFT：±4.4 kV
• Latch Up：±200 mA

本篇作者-品佳集团-Allen

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