物聯網所談論的議題是一個大方向，往應用細分又可分為智慧城市、智慧交通、智慧醫療、工業物聯網(IIoT)等，而工業物聯網和工業4.0的概念是密不可分的，著重於互聯性、自動化、機器學習及實時數據等多方面。工業物聯網是現今除了消費性應用以外，對於實現物聯生活被廣泛使用，涵蓋領域包含整個工業應用。

工廠自動化帶來提升生產效率，品質穩定，並有效解決有限人力的困境。從產線自動化到無人車搬運系統，再加上機器人、機械手臂助力，驅動科技快速發展。然而要實現真正的智能工廠，卻不是每家企業能夠說到做到。在傳統工廠尚未進行數位轉型前，僅能依照第一線員工分散記錄生產狀況，製作表格整理數據，而管理者憑藉過去經驗和假設做出決策判斷，在這樣耗時地組織整理報告、等待管理者決策，往往耽誤了排除問題的最佳時機。

傳統工廠升級為智能工廠首要任務，將老舊的機器設備進行可程式化邏輯控制器(PLC)和感測器(Sensor)對接，利用Sensor前端採集資料，可視化的設備進行數據分析，透過通訊設備將資料傳輸至控制器做即時監控，最後回傳到雲端管理，形成完整的工業聯網。然而要做到這樣的技術，必須在現有的設備上安裝嵌入式或非嵌入式的聯網設備，利用MCU的高運算、體積小、低成本優勢，執行硬體設備的通訊、邊緣運算、即時反應和馬達控制等功能，加速推動傳統工廠轉型。IIoT特性在於擁有靈活高速的通訊網路、快速的分散式運算能力以及有助提高分析的邊緣運算技術。這些技術能力缺一不可，用於訊號擷取和驅動控制的PLC，與協助工廠設備運作的馬達控制系統，對系統處理的要求上與日俱增，傳統8-bit MCU已無法滿足製造商的需求，因此採用32-bit MCU達到更好的性能要求（圖1）。

目前Arm®處理器內核作為一個工業和汽車系統中，高集成、低成本MCU的行業標準，特別是ARM® Cortex®-M4 32-bit MCU，除了繼承Cortex-M3內核優勢，內建數位信號處理器(DSP)，可選擇附加單精度浮點單元(FPU)，讓Cortex-M4擁有高精度複雜的運算能力，且具有可訪問性的優勢，開發人員易進行編寫韌體。

Cortex-M4 32-bit MCU能有效改善低延遲、精確度及電力管理等，將傳統MCU功能簡化集中至單一芯片，並提供大容量內存，靈活彈性運用，優化系統成本，和透過開發軟體平台便於工程設計人員開發，帶來高效能、實時控制、通訊網路、數據分析和安全控制等功能。因此，雅特力推出一系列AT32 MCU系列，以ARM® Cortex®-M4/M0+ 32-bit MCU為發展核心，在運算效能和精度上做到技術上的突破，超越市場上同級芯片，以下為AT32 MCU在工業自動化中實現各項優勢：

實時反應和控制
為確保工廠設備安全和機器的連續運作，精確的類比訊號控制為關鍵，必須在規範的時間內控制訊號，透過快速處理大量的數據，做出即時反應和控制。特別是在數十萬轉的電機驅動應用上，因電機轉速快電流頻率高、電機線圈電感小，需要提供高頻、高解析的PWM電壓，方能使電機高效穩定運轉。例如，雅特力開發AT32F435/437系列採用最高主頻288MHz，支援FPU浮點運算，內建超大容量4032KB Flash和高達512KB SRAM，讓CPU能以零等待週期訪問（讀/寫）(圖2)。且內嵌自動時鐘校準(ACC)模組，ACC可校準高速內部時鐘HICK 48 MHz，並保證HICK在芯片可操作溫度範圍內的最佳準確度，滿足各種運動控制和智能控制對高運算力、高精度的需求。

簡化設計降低系統複雜性
AT32 MCU將豐富的外設如CAN總線、UART、SPI/I2S、ADC、多元用途定時器等週邊元件整合成單晶片系統，透過高階軟體編程進行最佳化設計，建構在彈性的硬體區塊上，針對不同應用需求進行軟體設定，具備可擴充性和系統相容性，降低系統複雜性。除上述多元接口外，包含雙DMA控制器、兼容IEEE-802.3 10/100Mbps乙太網路和USB OTG等，提高資料傳輸效率和可靠性；並建立完整的系統生態鏈，包含開發環境、實時作業系統(RTOS)以及通過雅特力驗證的第三方軟體資源，並符合國際電工委員會(IEC)制定的IEC-60730國際安全標準規範，如此強大豐富的資源及便利性，有助於產品快速開發上市。

大容量內存提升靈活性
AT32 MCU可搭配標準規格的擴充板，適用於快閃記憶體編程和運行控制的內置調試接口，快閃記憶體(QSPI)具備高讀取頻寬，加速高效能嵌入式系統的資料存取及編輯，完成系統的快速編程執行，透過先進製程技術，集成更大容量SRAM 進行數據緩存，執行複雜的系統代碼與彈性應用。AT32F403A/407系列及AT32F435/437系列，提供256~4032KB Flash、96~512KB SRAM超大記憶體選用，靈活應用於各種工業自動化控制場域，如化工、塑料、紡織、包裝、印刷、中央空調、環保設備等生產機械設備(圖3)。

提高能源效率
未來工業化的設備將增加更多控制程式和感測器加強支援安全性，這些都需要大量的計算能力。例如，設備上增加異常檢測功能，在即將發生災難性的故障前，提前進行預防保養，確保設備發生故障時仍能安全地運作，減少工廠停機時間，並增加多種通訊方式。或是在工廠自動化升級中，實現無線抄表和數據傳送功能的低功耗電磁流量計與電流表，節省人力資源和提升效率。AT32WB415系列採用低功耗(BLE)藍牙5.0，集成藍牙射頻(RF)收發器與基帶(baseband)功能所組成的無線通訊型MCU，作為工廠建置首選；由於工廠設備需隨時處在聯網情況下，能源管理為一大挑戰，須解決低運行功耗和低待機功耗等問題，AT32L021系列將於2022下半年推出，主頻採用72MHz，片上集成了豐富的外設週邊，且擴展了1個採樣率高達2 Msps的12位ADC，幾乎所有的I/O接口可容忍5V輸入訊號，適用於高速數據採集、工業及電機控制，且芯片於待機模式下可達約1uA, 深度睡眠模式約20uA的優異功耗表現。

根據Market Research Future分析報告預測，從現在到2023年，物聯網微控制器市場的複合年增長率(CAGR)將達到12%，屆時年收入將達到近40億美元。工業物聯網的應用多偏重工廠環境設備與大量遠距離感測器的連接，因此需要高速的資料傳輸和數據處理能力同時保持電力低功耗，也是雅特力MCU一直為之努力的方向。