電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃晶晶）電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在從公共交通到發(fā)電系統(tǒng)，從工廠自動(dòng)化到倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人再到醫(yī)療設(shè)備等各類(lèi)應(yīng)用中。數(shù)據(jù)顯示，電機(jī)消耗全球工業(yè)能源總用量的70%?，F(xiàn)代的電機(jī)變得更加精密且復(fù)雜，采用新材料設(shè)計(jì)，提供各種速度能力，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)使得電機(jī)扭矩、轉(zhuǎn)速更大的同時(shí)功耗更低。專(zhuān)家表示，提高電機(jī)的效率將對(duì)全球用電量產(chǎn)生顯著的積極影響。
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最近，AMD推出K24 SOM擴(kuò)展Kria自適應(yīng)系統(tǒng)模塊（SOM）產(chǎn)品組合，同時(shí)推出的還有KD240驅(qū)動(dòng)器入門(mén)套件。軟件工程師用入門(mén)套件來(lái)制定他們的原型，之后使用量產(chǎn)型SOM實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品交付。此前AMD已經(jīng)推出K26 SOM，K24 SOM作為K26 SOM 的補(bǔ)充和延展，帶有連接器可與K26 SOM兼容并實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性。
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AMD Kria K24 SOM相較于K26 SOM的特點(diǎn)
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AMD工業(yè)、視覺(jué)、醫(yī)療與科學(xué)高級(jí)總監(jiān)Chetan Khona介紹，AMD Kria K24 SOM 的尺寸只有信用卡的一半大小，是因?yàn)樗褂昧薎nFo封裝技術(shù)，全球只有兩家公司能夠獲得這樣的技術(shù)。用戶(hù)通過(guò)這個(gè)產(chǎn)品可以降低能耗、增加扭矩和其它的性能特點(diǎn)，同時(shí)還能進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)和OTA、降低噪音和震動(dòng)，以及提升電機(jī)的生命周期。
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具體來(lái)看，K24 SOM和K26 SOM都是基于Zynq UltraScale+ MPSoC架構(gòu)，他們也都采用A53 四核以及雙R5F處理器，搭載非常出色的外設(shè)。不同之處在于K24 SOM可以說(shuō)是K26 SOM的可擴(kuò)展版，對(duì)于關(guān)注尺寸、功耗、成本等方面的設(shè)計(jì)，K24 SOM是更為理想的選擇。K24 SOM支持最新版本 22.04 Ubuntu OS，I/O數(shù)量要比K26 SOM少，LPDDR的數(shù)量是K26 SOM的一半。工業(yè)級(jí)的K24 SOM的2GB的LPDDR4由ECC支持。
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在支持人工智能（AI）推理深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元方面，K24 SOM在電路板上可以做很多人工智能方面的操作，應(yīng)用于很多場(chǎng)景，創(chuàng)造更多的數(shù)據(jù)集，用人工智能推理來(lái)應(yīng)用于這些數(shù)據(jù)集。
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Chetan Khona表示，Kria SOM希望能夠吸引新的用戶(hù)使用自適應(yīng)計(jì)算，以機(jī)器人為例，AMD在每一個(gè)機(jī)器人發(fā)展層面都與各界有非常密切的接觸。從STEM教育開(kāi)始，到大學(xué)、初創(chuàng)企業(yè)和大型的跨國(guó)企業(yè)。對(duì)機(jī)器人娛樂(lè)業(yè)也有涉足，贊助了機(jī)器人大戰(zhàn)（一個(gè)機(jī)器人競(jìng)技類(lèi)的電視節(jié)目）的一個(gè)戰(zhàn)隊(duì)。Kria的擴(kuò)展戰(zhàn)略取得了非常好的效果，Kria用戶(hù)當(dāng)中有25%是自適應(yīng)計(jì)算的新用戶(hù)。除了機(jī)器人之外，還有發(fā)電、醫(yī)療設(shè)備、公共交通等電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景，哪怕不全是用電機(jī)控制，但都是需要非常密集的數(shù)字信號(hào)處理和傳感數(shù)據(jù)融合，Kria SOM就能發(fā)揮所長(zhǎng)。
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K24 SOM能夠?qū)崿F(xiàn)控制不同任務(wù)之間的優(yōu)先級(jí)，通過(guò)使用MPSoC來(lái)確保功能安全性，提升網(wǎng)絡(luò)安全，以及內(nèi)置HMI?？?a target="_blank">編程的I/O結(jié)構(gòu)可與任何傳感器進(jìn)行連接，包括環(huán)境、方向、視覺(jué)和其它傳感器。另外，K24 SOM還能夠支持EtherCAT到TSN等40多種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
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與DSP、MCU相比
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相校于DSP，FPGA自適應(yīng)技術(shù)更有優(yōu)勢(shì)。第一，因?yàn)樗峭耆⑿械模允褂肍PGA的硬件就能夠帶來(lái)時(shí)延方面的優(yōu)勢(shì)。只需要一個(gè)時(shí)鐘周期而不是兩百個(gè)時(shí)鐘周期。第二功耗優(yōu)勢(shì)。用傳統(tǒng)的方式，時(shí)鐘需要幾百甚至GHz級(jí)的速度。但是FPGA的速度可以更慢也可以節(jié)約用電，只要200 MHz。第三是靈活應(yīng)變性。開(kāi)發(fā)人員可以在功耗、時(shí)間以及時(shí)鐘速度方面進(jìn)行取舍，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用，例如不需要在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成200次操作，你只要在四個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行200次操作，可以根據(jù)具體任務(wù)進(jìn)行調(diào)整。最后是獨(dú)立性。如果是多訪問(wèn)的電機(jī)控制應(yīng)用，可以用FPGA的硬件來(lái)控制回路，而不是通過(guò)一個(gè)電路來(lái)控制多個(gè)電機(jī)，這樣會(huì)稀釋性能。
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而相較于MCU，MCU只是控制電機(jī)的能力，但在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中還要顧及功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全、人工智能，以及預(yù)測(cè)性維護(hù)等，K24 SOM具有更加全面的能力。
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使用Kria KD240驅(qū)動(dòng)器入門(mén)套件，快速開(kāi)啟設(shè)計(jì)
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開(kāi)發(fā)人員使用Kria KD240驅(qū)動(dòng)器入門(mén)套件來(lái)進(jìn)行K24 SOM開(kāi)發(fā)，如果是電機(jī)控制開(kāi)發(fā)，用戶(hù)在收到套件之后不到一個(gè)小時(shí)就可以完成啟動(dòng)過(guò)程。
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KD240驅(qū)動(dòng)器入門(mén)套件在最頂端有micro SD、多個(gè)USB、以太網(wǎng)、CAN的接口。在右側(cè)和底部有專(zhuān)門(mén)和電機(jī)、傳感器的連接接口。左下角還有一個(gè)用于擴(kuò)展的Pmod。
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有了專(zhuān)門(mén)接口以及配套的指南和其它的資源，簡(jiǎn)單五步就可以開(kāi)始啟動(dòng)。Kria入門(mén)套件非常簡(jiǎn)單易用。除了傳統(tǒng)的硬件和軟件開(kāi)發(fā)，該產(chǎn)品支持Python、MATLAB Simulink、ROS2以及AI框架，特別是是Python和MATLAB Simulink，在DSP設(shè)計(jì)當(dāng)中，尤其是電機(jī)控制的設(shè)計(jì)，使用這兩種設(shè)計(jì)流程的開(kāi)發(fā)人員非常多。
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Kria KD240的電機(jī)配件包現(xiàn)在已經(jīng)上市，它采用正交編碼器，自動(dòng)化無(wú)刷直流電機(jī)，還有REV Robotics 2合1電機(jī)套件配件，會(huì)在今年晚些時(shí)候問(wèn)世。它幫助用戶(hù)能夠有不同的KD240設(shè)置。這個(gè)2合1的電機(jī)套件配件可以制作一個(gè)簡(jiǎn)易的機(jī)械臂，同時(shí)配備可選視覺(jué)AI的射球器，和USB攝像頭進(jìn)行連接，用人工智能幫助瞄準(zhǔn)。
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從KV260到后來(lái)的KR260、KD240，AMD的官方應(yīng)用商店提供多款應(yīng)用，預(yù)計(jì)今年年底會(huì)有超過(guò)25款應(yīng)用。所有這些應(yīng)用都是基于Ubuntu linux開(kāi)發(fā)，且都是容器化的，在docker hub當(dāng)中來(lái)配置，這些基本上已經(jīng)是行業(yè)標(biāo)配。
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可以看到，Zynq UltraScale+架構(gòu)在嵌入式架構(gòu)當(dāng)中性能卓越，能夠處理很多復(fù)雜的任務(wù)，比如說(shuō)AWS Greengrass等等這些先進(jìn)的任務(wù)。Kria SOM擁有較強(qiáng)的AI處理能力，未來(lái)也將繼續(xù)拓展嵌入式和AI的能力。