電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃晶晶）電機運轉(zhuǎn)在從公共交通到發(fā)電系統(tǒng)，從工廠自動化到倉儲機器人再到醫(yī)療設備等各類應用中。數(shù)據(jù)顯示，電機消耗全球工業(yè)能源總用量的70%。現(xiàn)代的電機變得更加精密且復雜，采用新材料設計，提供各種速度能力，而電機驅(qū)動使得電機扭矩、轉(zhuǎn)速更大的同時功耗更低。專家表示，提高電機的效率將對全球用電量產(chǎn)生顯著的積極影響。
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最近，AMD推出K24 SOM擴展Kria自適應系統(tǒng)模塊（SOM）產(chǎn)品組合，同時推出的還有KD240驅(qū)動器入門套件。軟件工程師用入門套件來制定他們的原型，之后使用量產(chǎn)型SOM實現(xiàn)產(chǎn)品交付。此前AMD已經(jīng)推出K26 SOM，K24 SOM作為K26 SOM 的補充和延展，帶有連接器可與K26 SOM兼容并實現(xiàn)可擴展性。
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AMD Kria K24 SOM相較于K26 SOM的特點
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AMD工業(yè)、視覺、醫(yī)療與科學高級總監(jiān)Chetan Khona介紹，AMD Kria K24 SOM 的尺寸只有信用卡的一半大小，是因為它使用了InFo封裝技術(shù)，全球只有兩家公司能夠獲得這樣的技術(shù)。用戶通過這個產(chǎn)品可以降低能耗、增加扭矩和其它的性能特點，同時還能進行預測性維護和OTA、降低噪音和震動，以及提升電機的生命周期。
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具體來看，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。不同之處在于K24 SOM可以說是K26 SOM的可擴展版，對于關(guān)注尺寸、功耗、成本等方面的設計，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，應用于很多場景，創(chuàng)造更多的數(shù)據(jù)集，用人工智能推理來應用于這些數(shù)據(jù)集。
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Chetan Khona表示，Kria SOM希望能夠吸引新的用戶使用自適應計算，以機器人為例，AMD在每一個機器人發(fā)展層面都與各界有非常密切的接觸。從STEM教育開始，到大學、初創(chuàng)企業(yè)和大型的跨國企業(yè)。對機器人娛樂業(yè)也有涉足，贊助了機器人大戰(zhàn)（一個機器人競技類的電視節(jié)目）的一個戰(zhàn)隊。Kria的擴展戰(zhàn)略取得了非常好的效果，Kria用戶當中有25%是自適應計算的新用戶。除了機器人之外，還有發(fā)電、醫(yī)療設備、公共交通等電機應用場景，哪怕不全是用電機控制，但都是需要非常密集的數(shù)字信號處理和傳感數(shù)據(jù)融合，Kria SOM就能發(fā)揮所長。
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K24 SOM能夠?qū)崿F(xiàn)控制不同任務之間的優(yōu)先級，通過使用MPSoC來確保功能安全性，提升網(wǎng)絡安全，以及內(nèi)置HMI。可編程的I/O結(jié)構(gòu)可與任何傳感器進行連接，包括環(huán)境、方向、視覺和其它傳感器。另外，K24 SOM還能夠支持EtherCAT到TSN等40多種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準。
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與DSP、MCU相比
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相校于DSP，FPGA自適應技術(shù)更有優(yōu)勢。第一，因為它是完全并行的，所以使用FPGA的硬件就能夠帶來時延方面的優(yōu)勢。只需要一個時鐘周期而不是兩百個時鐘周期。第二功耗優(yōu)勢。用傳統(tǒng)的方式，時鐘需要幾百甚至GHz級的速度。但是FPGA的速度可以更慢也可以節(jié)約用電，只要200 MHz。第三是靈活應變性。開發(fā)人員可以在功耗、時間以及時鐘速度方面進行取舍，可以實現(xiàn)時分復用，例如不需要在一個時鐘周期內(nèi)完成200次操作，你只要在四個時鐘周期內(nèi)進行200次操作，可以根據(jù)具體任務進行調(diào)整。最后是獨立性。如果是多訪問的電機控制應用，可以用FPGA的硬件來控制回路，而不是通過一個電路來控制多個電機，這樣會稀釋性能。
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而相較于MCU，MCU只是控制電機的能力，但在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中還要顧及功能安全、網(wǎng)絡安全、人工智能，以及預測性維護等，K24 SOM具有更加全面的能力。
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使用Kria KD240驅(qū)動器入門套件，快速開啟設計
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開發(fā)人員使用Kria KD240驅(qū)動器入門套件來進行K24 SOM開發(fā)，如果是電機控制開發(fā)，用戶在收到套件之后不到一個小時就可以完成啟動過程。
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KD240驅(qū)動器入門套件在最頂端有micro SD、多個USB、以太網(wǎng)、CAN的接口。在右側(cè)和底部有專門和電機、傳感器的連接接口。左下角還有一個用于擴展的Pmod。
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有了專門接口以及配套的指南和其它的資源，簡單五步就可以開始啟動。Kria入門套件非常簡單易用。除了傳統(tǒng)的硬件和軟件開發(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設計當中，尤其是電機控制的設計，使用這兩種設計流程的開發(fā)人員非常多。
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Kria KD240的電機配件包現(xiàn)在已經(jīng)上市，它采用正交編碼器，自動化無刷直流電機，還有REV Robotics 2合1電機套件配件，會在今年晚些時候問世。它幫助用戶能夠有不同的KD240設置。這個2合1的電機套件配件可以制作一個簡易的機械臂，同時配備可選視覺AI的射球器，和USB攝像頭進行連接，用人工智能幫助瞄準。
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從KV260到后來的KR260、KD240，AMD的官方應用商店提供多款應用，預計今年年底會有超過25款應用。所有這些應用都是基于Ubuntu linux開發(fā)，且都是容器化的，在docker hub當中來配置，這些基本上已經(jīng)是行業(yè)標配。
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可以看到，Zynq UltraScale+架構(gòu)在嵌入式架構(gòu)當中性能卓越，能夠處理很多復雜的任務，比如說AWS Greengrass等等這些先進的任務。Kria SOM擁有較強的AI處理能力，未來也將繼續(xù)拓展嵌入式和AI的能力。