RDK S100P با قدرت ۱۲۸ TOPS؛ رقیب جدید NVIDIA Jetson Orin NX

به گفته CNX Software – Embedded Systems News

D-Robotics RDK S100P کیت توسعه

RDK S100P کیت توسعه یک کامپیوتر تک‌بردی (SBC) مخصوص رباتیک است که بر پایه ماژول S100P ساخته شده و جایگزینی برای NVIDIA Jetson Orin NX 16GB محسوب می‌شود. این برد دارای یک کلاستر پردازشی اپلیکیشن 6 هسته‌ای Cortex-A78AE، یک دامنه میکروکنترلر چهار هسته‌ای Cortex-R52+، یک واحد BPU مدل Nash با قدرت 128 TOPS INT8، یک پردازنده گرافیکی Mali-G78AE و 24 گیگابایت حافظه LPDDR5 است.

چهار کرنل R52+ را می‌توان برای کنترل بلادرنگ و قابل اعتماد پیکربندی کرد: دو کرنل در حالت lockstep برای ایمنی اجرا می‌شوند و دو کرنل دیگر از عملیات split-lock پشتیبانی می‌کنند. در عمل، پردازنده A78AE و BPU می‌توانند پردازش‌های لینوکس و بینایی ماشین را مدیریت کنند، در حالی که میکروکنترلر وظایف حساس به زمان مانند ورودی/خروجی موتورها و سنسورها را بر عهده می‌گیرد. این قابلیت می‌تواند نیاز به یک کنترل‌کننده بلادرنگ مجزا را کاهش دهد، هرچند که حذف کامل آن به نوع ربات و الزامات آن بستگی دارد.

مشخصات RDK S100P:

• SoC – D-Robotics S100P
• پردازنده – شش کرنل ARM Cortex-A78AE با فرکانس 2.0 گیگاهرتز (هسته‌های AE با قابلیت‌های ایمنی)
• میکروکنترلر – چهار کرنل ARM Cortex-R52+ با فرکانس 1.2 گیگاهرتز (شامل 1 جفت DCLS lockstep و 2 کرنل split-lock)
• BPU – یک عدد Nash، معادل 128 TOPS INT8؛ سازنده ادعای پشتیبانی از بیش از 160 اپراتور ONNX را دارد.
• GPU – مدل ARM Mali-G78AE، با قدرت 100 GFLOPS
• حافظه سیستم – 24 گیگابایت LPDDR5، باس 96 بیتی، تا 6400 Mbps
• ذخیره‌سازی:
  • 64 گیگابایت حافظه فلش eMMC (دستگاه بوت)
  • اسلات M.2 M-Key (PCIe 3.0 x1) برای NVMe SSD (اسناد رسمی هنوز اعلام می‌کنند که برد فقط از eMMC بوت می‌شود)
• نمایشگر – HDMI 1.4، تا رزولوشن 2560 x 1440 در 60 هرتز
• دوربین:
  • هدر توسعه 100 پین
  • سه درگاه 4-lane MIPI CSI-2
  • برد اختیاری دوربین، 2 درگاه MIPI و 4 درگاه GMSL (MAX96712) اضافه می‌کند
• صدا – I2S/PCM روی هدر 40 پین
• شبکه:
  • 2 پورت Gigabit اترنت RJ45 (eth0 برای استفاده عمومی، eth1 با IP استاتیک داخلی 192.168.127.10)
  • وای‌فای و بلوتوث از طریق اسلات M.2 E-Key (PCIe 3.0 x1, UART)
• USB:
  • 4 پورت USB 3.0 Type-A
  • 1 پورت USB 2.0 Type-C (برای فلش کردن و دیباگ)
• توسعه:
  • GPIO اصلی 40 پین (SPI، I2C، I2S، PWM، UART)
  • 16 پین میکروکنترلر GPIO
• دیباگ – هدر JTAG
• متفرقه – دکمه‌های ریست/خواب (sleep)، کانکتور باتری RTC، کانکتور فن
• منبع تغذیه – ورودی 12-20V DC (آداپتور 90 وات همراه دستگاه است، برد تا حداکثر 150 وات را پشتیبانی می‌کند)
• ابعاد – 121 x 120 x 51 میلی‌متر (شامل کیس)
• دمای عملیاتی – 0 تا 45 درجه سانتی‌گراد

RDK S100P development kit block diagram

RDK S100P hardware overview

بررسی سخت‌افزاری RDK S100P

برد RDK S100P سیستم‌عامل RDK OS را اجرا می‌کند که یک ایمیج دسکتاپ بر پایه Ubuntu 22.04 (Jammy) با لینوکس 6.1 است (یادداشت‌های نسخه فعلی V4.0.3 به کرنل 6.1.112-rt43 و U-Boot 2022.04 اشاره دارند، در حالی که دانلودهای جدیدتر در حدود نسخه V4.0.4-beta هستند). این سیستم‌عامل می‌تواند با استفاده از ابزار D-Navigation از طریق ویندوز، لینوکس یا مک‌های دارای Apple Silicon از طریق پورت Type-C در حالت‌های U-Boot/fastboot یا DFU فلش شود.

برای توسعه رباتیک، پشته نرم‌افزاری شامل TogetheROS.Bot بر پایه ROS 2 Humble است که شامل اجزایی مانند hobot_sensor برای سنسورها، hobot_dnn برای اجرای مدل‌های هوش مصنوعی روی BPU و hobot_codec برای پردازش ویدیویی سخت‌افزاری می‌باشد. عملکردهای دوربین و چندرسانه‌ای توسط hobot_vio و libsrcampy مدیریت می‌شوند. توسعه‌دهندگان همچنین می‌توانند از rdk_model_zoo استفاده کنند که شامل مدل‌هایی مانند YOLO است و آن‌ها را برای Nash BPU با استفاده از تولچین OpenExplorer و کوانتیزاسیون INT8 آماده کنند. D-Robotics همچنین کد منبع و ابزارهای لازم برای ساخت ایمیج‌های سیستمی سفارشی را ارائه می‌دهد، اگرچه برخی ویژگی‌ها، از جمله پشتیبانی از IMU مدل BMI088 در برد توسعه میکروکنترلر، در نسخه V4.0.3 هنوز در دسترس نبودند.

RDK S100 Camera Expansion Board

برد توسعه دوربین RDK S100

شرکت D-Robotics همچنین درباره دو برد توسعه برای سری S100 صحبت می‌کند. RDK S100 Camera Expansion برد دو رابط دوربین 4-lane MIPI CSI-2 و چهار ورودی GMSL2 (از طریق کانکتور Fakra-Mini 4-in-1 Z-code) را به واسطه یک دیسریالایزر Maxim MAX96712 اضافه می‌کند. این برد می‌تواند برق دوربین‌های GMSL را از برد اصلی تأمین کند، اما زمانی که جریان ترکیبی آن‌ها از 700 میلی‌آمپر فراتر رود، به یک منبع تغذیه 12 ولت خارجی نیاز است. دوربین‌های پشتیبانی شده شامل IMX219، SC230AI، SC132GS، SG8S-AR0820C و Intel RealSense D457 و D435i هستند.

دومین برد توسعه، RDK S100 میکروکنترلر Port Expansion برد، به دامنه میکروکنترلر Cortex-R52+ در S100 متصل می‌شود و رابط‌هایی را اضافه می‌کند که معمولاً برای کنترل ربات مورد نیاز هستند. این برد پنج پورت CAN FD با پشتیبانی تا 8 مگابیت بر ثانیه، یک پورت Gigabit اترنت و یک هدر 30 پین با حداکثر هفت کانال ADC، دو رابط I2C و دو رابط SPI را فراهم می‌کند. همچنین شامل یک IMU مدل Bosch BMI088 است، هرچند SDK نسخه V4.0.2 هنوز از آن پشتیبانی نمی‌کند.

شرکت D-Robotics پیش از این بردهای RDK X3 و RDK X5 را بر پایه تراشه‌های Sunrise X3 و X5 خود با عملکرد هوش مصنوعی 5 TOPS و 10 TOPS معرفی کرده بود، اما RDK S100P جدید کاملاً متفاوت و هیولایی بسیار قدرتمندتر است.

با نگاهی به مشخصات، RDK S100P می‌تواند به عنوان جایگزینی برای NVIDIA Jetson Orin NX 16GB عمل کند، نه مدل ارزان‌تر Orin Nano Super یا مدل رده‌بالای AGX Orin. هر دو از پردازنده Cortex-A78AE، حافظه LPDDR5 و رابط‌های دوربین MIPI استفاده می‌کنند و برای رباتیک ROS 2 طراحی شده‌اند. Orin NX 16GB دارای 8 کرنل A78AE، یک پردازنده گرافیکی Ampere با 1024 کرنل، 32 کرنل Tensor، 16 گیگابایت حافظه LPDDR5 با باس 128 بیتی و تا 100 sparse INT8 TOPS در توان 25 وات است. S100P دارای 6 کرنل A78AE با فرکانس 2.0 گیگاهرتز، یک BPU مدل Nash با قدرت 128 INT8 TOPS و 24 گیگابایت حافظه LPDDR5 روی یک باس 96 بیتی است. این اعداد TOPS مستقیماً قابل مقایسه نیستند، زیرا NVIDIA و D-Robotics از روش‌های متفاوتی برای اندازه‌گیری عملکرد هوش مصنوعی استفاده می‌کنند.

اما بزرگترین تفاوت در نرم‌افزار و سخت‌افزار کنترلی است. Jetson پلتفرم‌های CUDA، TensorRT، PyTorch و Isaac را به همراه اکوسیستم بزرگی از برد های حامل و ماژول‌ها ارائه می‌دهد. S100P از OpenExplorer و فرمت مدل .hbm شرکت D-Robotics استفاده می‌کند و TogetherROS.Bot آن بر پایه ROS 2 Humble است. همچنین این برد دارای یک میکروکنترلر چهار هسته‌ای Cortex-R52+ برای کنترل بلادرنگ شامل حالت‌های lockstep و split-lock است که Orin NX فاقد آن است. مصرف توان و فرم‌فاکتور نیز متفاوت هستند و به نظر می‌رسد تهیه ماژول RDK S100، حداقل در حال حاضر، دشوارتر باشد.