三驾马车备齐 瑞萨电子发力工业物联网

汽车和工业一直是瑞萨电子业务的重要支撑，该公司2018年财报显示，二者分别占据整个营收的约50%和30%，其中汽车类MCU/SoC全球出货量超13亿片。但随着新兴市场汽车业务增长的趋缓，瑞萨电子正在加大其工业市场拓展的力度，包括通过收购IDT获得模拟产品线，以加强其在包括5G在内的通信和工业市场的影响力。日前，在第二十一届中国国际工业博览会期间，瑞萨电子重点展示了其工业应用领域的最新技术和方案，以及该公司在工业领域的最新发展。

嵌入式人工智能（e-AI）是瑞萨电子在智能工厂和工业自动化领域的核心技术，针对边缘计算，核心产品是MPU。瑞萨电子株式会社高级副总裁兼瑞萨电子中国董事长真冈朋光表示，e-AI可以满足工业物联网及基础设施所要求的实时性，其DRP（动态可配置处理器）技术能够实现实时推测、认知和终端处学习的功能。薄氧化埋层覆硅(SOTB)是瑞萨电子另一个核心技术，可以满足节能的需求，主要用于MCU。值得注意的是，针对中国的工业物联网市场，瑞萨电子已经成立了瑞萨电子中国物联网及基础设施事业本部工业自动化事业部。

在会展中，瑞萨电子展示了e-AI如何利用嵌入式人工智能单元在工厂设备上实现AI推理执行，包括数据收集、存储、分析及控制，该单元可以对异常状态进行准确的故障预判，从而显著提高生产率，实现预测性维护。

在一个低功耗实时物体识别的演示中，瑞萨电子展示了一款DRP-AI测试芯片，利用DRP（动态可配置处理器）进行AI推理，演示系统从CMOS相机镜头获取图像，然后通过DRP-AI测试芯片执行图像数据预处理（YUV到RGB转换）和尺寸重新调整，最终通过AI加速器进行识别并输出结果。

瑞萨电子中国物联网及基础设施事业本部工业自动化事业部高级总监徐征表示，DRP的动态可配置可以满足多应用，可编程可以定制算法，其高性能可以实现快速推理，而低功耗特性使之非常适用于端侧设备。截止目前，已有2000万台设备使用了DRP器件。

图：DRP器件和其他主流器件性能差异对比

工业以太网可以分为基础的运营技术层和顶端的信息技术层两个部分，前者包括现场网络和人机界面控制网络，后者则是IT网络，这两个部分的联通互动实现工厂从制动传感到人机界面再到ERP和云的连接。“从出货量看，在中国的工业物联网设备中工业机器人的增长迅速，2019年预计达到20万台，而到2025年，将达到30万台。”徐征说，“从全球工业物联网市场规模看，2018年是640亿美元，到2023年，预计达到914亿美元，年复合增长率在7.39%。”

在多协议工业以太网的方案演示中，瑞萨电子工业自动化事业部戴其宏展示了一套工业网络系统显示了其相关的核心产品。该系统包含基于RZ/N1的一个主站设备和两个网关，以及分别基于TPS-1、R-IN32、RZ/N1和RX72M的从站设备。主站设备和两个网关通过Ethernet/IP连接，两个网关和各个从站设备通过PROFINET或EtherCAT连接。网关可以作Ethernet/IP和PROFINET，或者Ethernet/IP和EtherCAT之间的协议转换。RZ/N1能通过单芯片实现多种工业以太网系统。该方案主要应用于主站设备，如PLC、传感集线器、网关；以及从站设备，如通信模块、远程I/O、电机控制等。

图：瑞萨电子多协议工业以太网解决方案

简单讲，瑞萨电子的RZ/G和RZ/A系列主要针对HMI应用，而RZ/N和RZ/T则是工业网络和实时控制。功能安全是工厂自动化的核心要求，这一块瑞萨电子主要的产品是RX系列。同样来自瑞萨电子中国工业自动化事业部的杜灏表示，通过e-AI将终端设备智能化，可实现终端系统故障的实时预判。可以在由PC/云端的AI框架生成的AI算法搭载并运行于e-AI高端芯片RZ/T1，与PC/云端运行的AI共存并配合。

在一个相关展示中，RX功能安全解决方案使用故障插入开关在PC上执行各种功能安全任务。该方案支持基于RXv2 CPU内核的所有瑞萨电子MCU，并已获得完整的SIL认证，可减少70%认证工作量，大大降低开发和系统成本。该方案包含CPU自测软件套件，面向冗余系统的SIL3系统软件套件、认证需要的参考文档以及经过认证的C语言编译器。

图：基于RX的功能安全方案演示系统

瑞萨电子还展示了一个正在开发中的旋转变压器电机控制方案，据杜灏介绍，该方案可以实现16,000脉冲光学编码器的同等位置控制精度。通过使用旋转变压器控制2轴BLDC电机，还可实现机械臂的高精度定位和同步控制。旋转变压器具有高可靠性，可对恶劣的户外工作环境提供高耐受性，包括振动，灰尘，油污和污垢。这使其适用于户外使用的自动载体，如电动轮椅和辅助机器人。

图：瑞萨电子旋转变压器控制方案

在工业物联网方面，瑞萨电子中国物联网及基础设施事业本部系统及方案市场部王均峰表示，工业物联网有着复杂的网络层，在现场和控制层，要支持很高的实时性，不同的专有协议网络，不同的安全和加密等级，工厂有自己的封闭系统，流程智能化的同时要保证零停机时间；在企业层，则是要支持统一的TCP/IP协议、IT安全网络、云平台和企业系统。

瑞萨电子展示了一个具有安全云连接的空气质量监测器（PM2.5）的参考设计，使用传感器检测空气质量污染物并通过Wi-Fi连接向云发送警报。该参考设计简化了构建用于感测和监测环境的系统，使用了HS3001湿度传感器，Synergy S5D9 MCU，高性能电池充电器和电源管理设备等。

图：空气质量及温湿度物联网开发套件硬件框图

徐征认为，物联网有三个关键要素：控制、电源和传感，而通过收购Intersil和IDT，瑞萨电子已经建立起物联网三驾马车的产品体系。过去一段时间，瑞萨电子已经在中国的工业和汽车领域进行积极的布局，包括赞助针对物联网的全国大学生电子设计竞赛的信息科技前沿专题邀请赛，同长城汽车建立面向新能源车和自动驾驶的战略性合作，和上汽大众建立汽车电子联合实验室，为驾驶舱和车辆控制等新兴汽车电子应用提供技术支持等。此外，该公司还和百度一起开发基于百度云物联网平台的物联网解决方案，以及和阿里巴巴合作推动面向物联网市场，为开发者提供搭载了AliOS的生态系统。