کیت RDK S100P معرفی شد؛ رقیب ۱۲۸ TOPS برای Jetson Orin NX

به گفته CNX Software – Embedded Systems News

D-Robotics RDK S100P کیت توسعه

محصول RDK S100P کیت توسعه یک کامپیوتر تک‌بردی (SBC) رباتیک است که حول یک ماژول مبتنی بر S100P ساخته شده و جایگزینی برای NVIDIA Jetson Orin NX 16GB محسوب می‌شود. این برد مجهز به یک کلاستر اپلیکیشن ۶ هسته‌ای Cortex-A78AE، یک دامنه میکروکنترلر چهار هسته‌ای Cortex-R52+، یک واحد پردازش Nash BPU با توان ۱۲۸ TOPS INT8، پردازنده گرافیکی Mali-G78AE و ۲۴ گیگابایت حافظه LPDDR5 است.

چهار کرنل R52+ این دستگاه CAN برای کنترل بلادرنگ و قابل اعتماد پیکربندی شوند: دو کرنل در حالت lockstep برای ایمنی اجرا می‌شوند و دو کرنل دیگر از عملکرد split-lock پشتیبانی می‌کنند. در عمل، پردازنده A78AE و BPU CAN وظایف مربوط به لینوکس و پردازش بینایی را مدیریت کنند، در حالی که میکروکنترلر وظایف حساس به زمان مانند ورودی/خروجی (I/O) موتور و سنسور را بر عهده می‌گیرد. این امر CAN نیاز به یک کنترلر بلادرنگ مجزا را کاهش دهد، هرچند حذف کامل آن به نوع ربات و الزامات آن بستگی دارد.

مشخصات RDK S100P:

• SoC – D-Robotics S100P
• پردازنده – ۶ کرنل ARM Cortex-A78AE با فرکانس ۲.۰ گیگاهرتز (هسته‌های AE با قابلیت‌های ایمنی)
• میکروکنترلر – ۴ کرنل ARM Cortex-R52+ با فرکانس ۱.۲ گیگاهرتز (یک جفت DCLS lockstep + دو کرنل split-lock)
• BPU – یک عدد Nash، معادل ۱۲۸ TOPS INT8؛ سازنده مدعی پشتیبانی از بیش از ۱۶۰ عملیات ONNX است
• GPU – پردازنده گرافیکی ARM Mali-G78AE با توان ۱۰۰ GFLOPS
• حافظه سیستم – ۲۴ گیگابایت LPDDR5، باس ۹۶ بیتی، تا ۶۴۰۰ مگابیت بر ثانیه
• ذخیره‌سازی:
  • ۶۴ گیگابایت حافظه فلش eMMC (دستگاه بوت)
  • اسلات M.2 M-Key (PCIe 3.0 x1) برای NVMe SSD (اسناد رسمی همچنان ذکر می‌کنند که برد فقط از eMMC بوت می‌شود)
• نمایشگر – HDMI 1.4، تا رزولوشن ۲۵۶۰ در ۱۴۴۰ با نرخ نوسازی ۶۰ هرتز
• دوربین:
  • هدر توسعه ۱۰۰ پین
  • ۳ درگاه ۴ خطه MIPI CSI-2
  • برد دوربین اختیاری ۲ درگاه MIPI + ۴ درگاه GMSL (MAX96712) را اضافه می‌کند
• صدا – I2S/PCM روی هدر ۴۰ پین
• شبکه:
  • ۲ پورت گیگابیت اترنت RJ45 (eth0 برای استفاده عمومی، eth1 با IP استاتیک داخلی ۱۹۲.۱۶۸.۱۲۷.۱۰)
  • وای‌فای و بلوتوث از طریق اسلات M.2 E-Key (PCIe 3.0 x1, UART)
• USB:
  • ۴ پورت USB 3.0 Type-A
  • ۱ پورت USB 2.0 Type-C (برای فلش کردن و دیباگ)
• توسعه:
  • ۴۰ پین اصلی GPIO شامل (SPI، I2C، I2S، PWM، UART)
  • ۱۶ پین میکروکنترلر GPIO
• دیباگ – هدر JTAG
• متفرقه – دکمه‌های ریست/خواب، کانکتور باتری RTC، کانکتور فن
• تغذیه – ورودی ۱۲-۲۰ ولت DC (آداپتور ۹۰ وات همراه دستگاه است، برد تا حداکثر ۱۵۰ وات را پشتیبانی می‌کند)
• ابعاد – ۱۲۱ در ۱۲۰ در ۵۱ میلی‌متر (با احتساب کیس)
• دمای کاری – ۰ تا ۴۵ درجه سانتی‌گراد

RDK S100P development kit block diagram

نمای کلی سخت‌افزار RDK S100P

محصول RDK S100P سیستم‌عامل RDK OS را اجرا می‌کند که یک ایمیج دسکتاپ مبتنی بر Ubuntu 22.04 (Jammy) با لینوکس 6.1 است (یادداشت‌های نسخه فعلی V4.0.3، ورژن کرنل 6.1.112-rt43 و U-Boot 2022.04 را لیست کرده‌اند، در حالی که دانلودهای جدیدتر در حدود نسخه V4.0.4-beta هستند). این سیستم‌عامل CAN با استفاده از D-Navigation از طریق ویندوز، لینوکس یا مک‌های اپل سیلیکون و از طریق پورت Type-C در حالت U-Boot/fastboot یا DFU فلش شود.

برای توسعه رباتیک، پشته نرم‌افزاری شامل TogetheROS.Bot بر پایه ROS 2 Humble است که دارای اجزایی مانند hobot_sensor برای سنسورها، hobot_dnn برای اجرای مدل‌های هوش مصنوعی روی BPU و hobot_codec برای پردازش سخت‌افزاری ویدیو می‌باشد. عملکردهای دوربین و چندرسانه‌ای توسط hobot_vio و libsrcampy مدیریت می‌شوند. توسعه‌دهندگان همچنین CAN 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 روی برد توسعه میکروکنترلر، هنوز در نسخه V4.0.3 در دسترس نبودند.

RDK S100P camera expension baord

شرکت D-Robotics همچنین در مورد دو برد توسعه برای سری S100 صحبت می‌کند. RDK S100 Camera Expansion برد دو رابط دوربین ۴ خطه MIPI CSI-2 و چهار ورودی GMSL2 (از طریق کانکتور Fakra-Mini 4-in-1 Z-code) را با استفاده از دیسریالایزر Maxim MAX96712 اضافه می‌کند. این برد CAN برق دوربین‌های GMSL را از مادربرد تأمین کند، اما زمانی که جریان ترکیبی آن‌ها از ۷۰۰ میلی‌آمپر فراتر رود، به یک منبع تغذیه ۱۲ ولت خارجی نیاز است. دوربین‌های پشتیبانی شده شامل IMX219، SC230AI، SC132GS، SG8S-AR0820C و اینتل RealSense D457 و D435i هستند.

دومین برد توسعه، یعنی 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 از سرعت ۸ مگابیت بر ثانیه، یک پورت گیگابیت اترنت و یک هدر ۳۰ پین با حداکثر هفت کانال ADC، دو رابط I2C و دو رابط SPI را ارائه می‌دهد. این برد 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 ۵ TOPS و ۱۰ TOPS معرفی کرده بود و RDK S100P جدید یک هیولای کاملاً متفاوت و بسیار قدرتمندتر است.

با نگاهی به مشخصات، RDK S100P می‌تواند به جای گزینه‌های ارزان‌تر مانند Orin Nano Super یا گزینه‌های رده‌بالا مانند AGX Orin، به عنوان جایگزینی برای NVIDIA Jetson Orin NX 16GB عمل کند. 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 ۸ کرنل A78AE، یک پردازنده گرافیکی Ampere با ۱۰۲۴ کرنل، ۳۲ کرنل Tensor، ۱۶ گیگابایت حافظه LPDDR5 با باس ۱۲۸ بیتی و تا ۱۰۰ sparse INT8 TOPS در مصرف توان ۲۵ وات است. S100P دارای ۶ کرنل A78AE با فرکانس ۲.۰ گیگاهرتز، یک Nash BPU با توان ۱۲۸ INT8 TOPS و ۲۴ گیگابایت LPDDR5 روی باس ۹۶ بیتی است. این اعداد TOPS به طور مستقیم قابل مقایسه نیستند، زیرا انویدیا و D-Robotics از روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری عملکرد هوش مصنوعی استفاده می‌کنند.

اما بزرگترین تفاوت در نرم‌افزار و سخت‌افزار کنترلی است. Jetson اکوسیستم‌های CUDA، TensorRT، PyTorch و Isaac را به همراه شبکه گسترده‌ای از برد‌های حامل و ماژول‌ها ارائه می‌دهد. S100P از فرمت مدل .hbm و OpenExplorer متعلق به 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 می‌باشد. مصرف توان و فرم فاکتور نیز متفاوت هستند و به نظر می‌رسد تهیه ماژول RDK S100، حداقل در حال حاضر، دشوارتر باشد.