系列文章目錄

在人工智能大潮滾滾而來(lái)的時(shí)代，作為一個(gè)從事嵌入式行業(yè)多年的程序猿倍感焦慮，有被替代的焦慮，也有跟不上新技術(shù)步伐的無(wú)奈，本系列文章將介紹一個(gè)從硬件設(shè)計(jì)到ai訓(xùn)練、最后到模型部署的完整案例；第一階段我將介紹使用C語(yǔ)言進(jìn)行裸機(jī)開(kāi)發(fā)，在熟悉了硬件和系統(tǒng)之后，我們進(jìn)入進(jìn)階篇，使用MicroPython進(jìn)行開(kāi)發(fā)；不僅會(huì)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的嵌入式技術(shù)棧，也有會(huì)Python，模型訓(xùn)練，識(shí)別分類(lèi)檢測(cè)等相關(guān)的AI知識(shí)；歡迎各位從事嵌入式行業(yè)的小伙伴一起學(xué)習(xí)；

其實(shí)，嵌入式和人工智能是相輔相成的，嵌入式系統(tǒng)為人工智能提供了高效的計(jì)算和控制平臺(tái)，使得人工智能算法可以在終端設(shè)備上實(shí)時(shí)運(yùn)行。而人工智能則可以通過(guò)嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種智能化功能，如環(huán)境感知、人機(jī)交互、決策控制等。因此，嵌入式系統(tǒng)和人工智能的結(jié)合，可以進(jìn)一步提高設(shè)備的智能化程度和性能。

前言

本章將介紹AI嵌入式K210項(xiàng)目所使用的芯片和開(kāi)發(fā)板，有需要的同學(xué)可以聯(lián)系我進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)V：SpringWa1tz；

一、主控芯片Kendryte K210介紹

Kendryte K210是一顆中國(guó)芯，由嘉楠科技設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，采用RISC-V處理器架構(gòu)，具備視聽(tīng)一體、自主IP核與可編程能力強(qiáng)三大特點(diǎn)，支持機(jī)器視覺(jué)與機(jī)器聽(tīng)覺(jué)多模態(tài)識(shí)別，可廣泛應(yīng)用于智能家居、智能園區(qū)、智能能耗和智能農(nóng)業(yè)等場(chǎng)景；

Kendryte K210 使用臺(tái)積電 (TSMC) 超低功耗的 28 納米先進(jìn)制程，具有雙核64位處理器，擁有較好的功耗性能，穩(wěn)定性與可靠性。該方案力求零門(mén)檻開(kāi)發(fā)，可在最短時(shí)效部署于用戶的產(chǎn)品中，賦予產(chǎn)品人工智能。

K210具有如下優(yōu)勢(shì)：

• 具備機(jī)器視覺(jué)能力 具備機(jī)器聽(tīng)覺(jué)能力 更好的低功耗視覺(jué)處理速度與準(zhǔn)確率
• 具備卷積人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件加速器KPU，可高性能進(jìn)行卷積人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算 TSMC
• 28nm先進(jìn)制程，溫度范圍-40°C到125°C，穩(wěn)定可靠 支持固件加密，難以使用普通方法破解獨(dú)特的可編程IO陣列，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加靈活
• 低電壓，與相同處理能力的系統(tǒng)相比具有更低功耗
• 3.3V/1.8V雙電壓支持，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換，節(jié)約成本

K210系統(tǒng)架構(gòu)如下

K210還有哪些特色吶？

• K210是基于RISC-V精簡(jiǎn)指令集的一款MCU，在眾多特色中，芯片架構(gòu)包含了一個(gè)自研的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件加速器KPU屬于最大特色，可以高性能地進(jìn)行卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算。在MCU的AI計(jì)算方面，K210芯片的算力非常給力，根據(jù)嘉楠官網(wǎng)的描述，K210的KPU算力能夠達(dá)到0.8TFLOPS，這相當(dāng)于什么水平呢？舉個(gè)例子，最新樹(shù)莓派4B的算力不到0.1TFLOPS，而以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理為賣(mài)點(diǎn)的Jetson
  Nano擁有128個(gè)CUDA單元，算力也僅僅是0.47TFLOPS。（這里好像有吹牛的成分，不過(guò)應(yīng)該是性價(jià)比較高的支持AI的芯片了，每科芯片只要40塊左右）
• 除了KPU的算力優(yōu)秀之外，K210芯片還有其他一些特色。
• K210芯片內(nèi)部是雙核CPU，指令集為RISC-V 64位，每個(gè)核心內(nèi)置獨(dú)立FPU，可以單獨(dú)進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算。
• 為了更好地在機(jī)器視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上發(fā)揮作用，K210芯片自帶計(jì)算卷積人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器KPU，以及處理麥克風(fēng)陣列的APU，能夠進(jìn)行高性能機(jī)器視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)處理。
• 不僅如此，K210還內(nèi)置快速傅里葉變換加速器，可以進(jìn)行復(fù)數(shù)FFT計(jì)算。
• 在性能強(qiáng)勁的前提下，K210芯片還很注重安全性，內(nèi)置了AES和SHA256算法加速器，為用戶的數(shù)據(jù)安全提供有效保障。
• 再來(lái)看看MCU方面的屬性，K210芯片具有豐富的外設(shè)單元，分別是DVP、JTAG、OTP、FPIOA、GPIO、UART、SPI、RTC、I2S、I2C、WDT、TIMER、PWM，這些外設(shè)在實(shí)際使用中發(fā)揮巨大的作用，基本滿足大部分MCU外設(shè)的需求。
• K210還擁有高性能、低功耗的SRAM，總共8M，2M專(zhuān)用于AI計(jì)算，6M用于程序；專(zhuān)用外置FLASH接口，增加自身的儲(chǔ)存空間；數(shù)據(jù)傳輸可使用功能強(qiáng)大的DMA，在數(shù)據(jù)吞吐能力方面性能優(yōu)異。
  總之K210這款芯片比較便宜，開(kāi)發(fā)板的價(jià)格也比較便宜，開(kāi)發(fā)者生態(tài)也比較完善，非常適合大家學(xué)習(xí)；

二、RISC-V結(jié)構(gòu)

順便做個(gè)RISC-V的介紹吧，我覺(jué)得國(guó)產(chǎn)化替代大潮中，RISC-V架構(gòu)有可能會(huì)和ARM有一戰(zhàn)之力；
RISC-V是一個(gè)基于精簡(jiǎn)指令集（RISC）原則的開(kāi)源指令集架構(gòu)（ISA）。V表示第五代精簡(jiǎn)指令集，是加州大學(xué)伯克利分校經(jīng)過(guò)前面四代的改良以及升級(jí)得來(lái)的。該項(xiàng)目開(kāi)始于2010年的加州大學(xué)伯克利分校，后來(lái)經(jīng)過(guò)許多貢獻(xiàn)者的辛勤耕耘，經(jīng)過(guò)10年‘磨一劍’，RISC-V指令集已經(jīng)在全球范圍內(nèi)逐漸活躍，相信不久的將來(lái)會(huì)有更多更好的RISC-V芯片問(wèn)世。
RISC-V具有以下特點(diǎn)：

• 完全開(kāi)源：任何企業(yè)都可以自由免費(fèi)使用RISC-V指令集來(lái)制造并營(yíng)銷(xiāo)自己的芯片，而不需要支付高額授權(quán)費(fèi)，并且可以根據(jù)自己的需求擴(kuò)展指令集，自己擴(kuò)展的指令集不必開(kāi)放，可以實(shí)現(xiàn)差異化發(fā)展。
• 架構(gòu)簡(jiǎn)單：與主流的X86和ARM架構(gòu)相比，RISC-V是一個(gè)全新的指令集，不需要兼容老舊產(chǎn)品，所以顯得格外簡(jiǎn)潔，整個(gè)RISC-V基礎(chǔ)指令集只有40多條，加上其他的模塊化擴(kuò)展指令總共也就只有幾十條。
• 易于移植，現(xiàn)代操作系統(tǒng)都做了特權(quán)級(jí)指令和用戶級(jí)指令的分離，特權(quán)指令只能操作系統(tǒng)調(diào)用，而用戶級(jí)指令才能在用戶模式調(diào)用，保障操作系統(tǒng)的穩(wěn)定。RISC-V提供了特權(quán)級(jí)指令和用戶級(jí)指令，同時(shí)提供了詳細(xì)的RISC-V特權(quán)級(jí)指令規(guī)范和RISC-V用戶級(jí)指令規(guī)范的詳細(xì)信息，使開(kāi)發(fā)者能非常方便的移植linux和unix系統(tǒng)到RISC-V平臺(tái)。
• 模塊化設(shè)計(jì)：RISC-V架構(gòu)可以由不同模塊組成不同功能，靈活利用模塊的組合情況，可以定制屬于自己需求的MCU。例如針對(duì)小面積低功耗的嵌入式場(chǎng)景，可以選擇RV32IC組合的指令集，僅使用機(jī)器模式，就可以大大降低功耗和自身體積；而高性能的應(yīng)用操作系統(tǒng)場(chǎng)景可以選擇RV32IMFDC指令集，可以使用機(jī)器模式和用戶模式，從而實(shí)現(xiàn)更高性能。
• 完整的工具鏈：工具鏈對(duì)于CPU來(lái)說(shuō)，就可以理解為螺絲刀對(duì)于螺絲，沒(méi)有螺絲刀的作用，螺絲是根本無(wú)法固定住發(fā)揮自身的性能的。工具鏈?zhǔn)擒浖_(kāi)發(fā)與CPU交互的窗口，如果沒(méi)有工具鏈，軟件開(kāi)發(fā)者甚至無(wú)法讓CPU工作起來(lái)。幸運(yùn)的是，RISC-V由于貢獻(xiàn)者多年的熱心貢獻(xiàn)，社區(qū)已經(jīng)提供了完整的工具鏈，并且由RISC-V基金會(huì)維護(hù)該工具鏈。

二、開(kāi)發(fā)板介紹

嘉楠科技開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)，生產(chǎn)芯片，下游廠商將芯片做成開(kāi)發(fā)板，通過(guò)硬件和解決方案進(jìn)行銷(xiāo)售；開(kāi)發(fā)板有很多，可以從嘉楠科技購(gòu)買(mǎi)評(píng)估板如：01Studio，缺點(diǎn)是比較貴；那就去看看其他下游廠商以此芯片做的開(kāi)發(fā)板和解決方案吧，會(huì)便宜不少；
本開(kāi)發(fā)版的軟硬件全部開(kāi)源，如有需要可以聯(lián)系；先看下外觀

總結(jié)

先大致介紹到這里吧，拿到開(kāi)發(fā)板一起從零開(kāi)始我們的AI嵌入式項(xiàng)目；文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-798449.html

到了這里，關(guān)于AI嵌入式K210項(xiàng)目（1）-芯片開(kāi)發(fā)板介紹的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！