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【开箱评估】搭载NVIDIA Jetson工业级边缘系列AI网关:研华EPC-R7200
(2024年6月12日更新)

用过NVIDIA Jetson所有的开发者都知道,Jetson它本身就是一个系统模块(System on Module, SOM),但是,连接一个载板(Carrier Board),根据不同应用的需要,使其成为一个完整的电路系统,然后用于学习、开发和验证,Jetson不同载板的模块可弹性,例如,用可连接多个摄像头的载板代替,以便于视频监控,或用可连接的载板代替CAN Bus车载系统采用界面载板。

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选择载体后,下一步是镶嵌在实际应用环境或应用系统中。环境可能在开放的农场或桥梁下,系统可能是无人机或无人驾驶卡车。此时,电路系统必须选择机构外设,或镶嵌在飞机和卡车的原始底盘外壳中,或更改底盘外设计。

满足边缘AI开发应用的弹性

针对上述需求,研华科技(Advantech)推出一款EPC-R7200网关系统也是本次开箱介绍的主题。EPC-R7200已具有一片Jetson只要将载板和外壳机箱作为工控级机箱Jetson放置模块,然后将整体放置在设定的位置或系统中,实现完整的系统。

EPC-R7200内部电路板和载板,Jetson将模块放入完整

也由于Jetson采用「模块+载板」弹性搭组设计,EPC-R除了载板的硬件设计,7200网关系统的设计还考虑了三种类型Jetson模块 (Jetson TX2 NX、Jetson Xavier NX、Jetson Nano) 软件集成和测试验证的适应性,确保用户能够根据不同的应用情况选择不同的应用情况Jetson将模块安装到网关系统中。同时因为三款Jetson模块的功耗不同,EPC-R7200还提供三种散热器作为配件,用户可以轻松更换不同的散热器Jetson提高人工智能操作效率,或使用更经济的模块。

EPC-R7200内可选配置Jetson Nano (上)、Jetson Xavier NX (中) 或Jetson TX2 NX (下)有相应的散热器,最左边是散热膏

对NVIDIA就自己而言,只要专注于生产、销售,Jetson对于载板和机箱,广泛邀请生态伙伴参与。截至2022年4月,NVIDIA官方公布了107个载板、19个开放系统和278个完整系统。EPC-7200网关系统(载板+外壳机箱)的突出特点是什么?本文将逐一拆解观察。

EPC-R7200外壳机箱,前I/O面板

先从外部观察,EPC-R7200外观紧凑小巧(Compact),尺寸仅15.2 x 13.7 x4.2厘米,能如此轻薄小巧,要归功于散热器的单独设计,一般用于开发阶段Jetson模块有高散热器,但是EPC-R7200用低散热片代替,散热片顶部贴在壳盖上,即将热传递到整个壳体实现散热,也是因为高度减容(减容)EPC-R7200具有更大的场景适用性,可以安装在非常小的环境空间中,也可以直接安装在小系统中,几乎不需要改变系统的设计,也可以固定在工厂中DIN使用滑轨。

研华科技EPC-R7200系统有多种接口和外壳设计

从上图可以看出,EPC-R7200的前I/O面板有电源接入孔,2个USB口(USB 3.2标准)、2个GbE LAN口、1个HDMI 2.0输出,2LED,在电力方面EPC-R7200可以使用9~24V直流电,即一般汽车电池可以驱动,两个USB毕竟开发套件有3、4个,可能会被认为太少。但是是另一个解决方案,稍后将详细介绍;两个LAN也有一些特别,因为开发的套件只有一个,后面也会说明。

HDMI可输出4K清晰度(3840 x 2160),频率60Hz;在LED上,一个电源标记,即EPC-R7200在运行过程中会亮起,另一个可供开发者定义。

EPC-R7200外部、底盖

外部有RESET孔、天线孔(ANT),盖内则有USB-OTG端口、Micro SD卡卡槽以及Nano SIM卡卡槽

EPC-R7200右侧面板重置(RESET)孔,用细尖刺入即可重启;然后有一个用螺丝绑住的盖子。拆开盖子后,有三个项目,分别是一个USB 2.0 OTG端口(只能让Jetson扮演装置型的受控角色,不是主控角色),一个MicroSD记忆卡槽,还有一个Nano SIM卡卡槽,另外,侧面还可以看到两个较高的孔,另一侧也有四个孔,可用于安装无线收发天线。

底盖内有除错端口(右下),恢复键(最下)M.2 2230 Key E槽(右上)和M.2 3042 Key B槽(左)

EPC-R7200底部还有一个像侧门一样用螺丝绑住的盖子。拆卸后有四个项目,分别是错误端口(Debug Port/Console Port)、恢复键(Recovery Key/Button)、M.2 2230 Key E槽,以及M.2 3042 Key B槽。除错端口供开发人员使用,恢复键是重启无效时可使用的系统恢复技术,Key E槽用来接Wi-Fi、蓝牙通信模块子卡,Key B槽则用来接WWAN上述无线网络通信模块子卡Nano SIM该卡也与该模块有关。

EPC-R7200 I/O弹性扩充

EPC-R7200内部载板连接器的弹性连接不同UIO40-Express I/O扩展板,并有相应的搭配EPC-R7200后I/O(资料来源:研华科技)

前面提到的只有两个USB端口似乎不够,之后I/O面板成了玩的地方,EPC-R7200在载板上设置了另一组排针,可与研华相匹配UIO40-Express系列的I/O扩展板配置更多I/O端口。例如,可以放置更多LAN端口、更多USB工控领域常用的端口或端口RS-232端口、RS-车用电子485端口很常见CAN端口,或通过M.2 Key M槽连接NVMe固态硬盘协议(SSD),乃至I2C界面或一般GPIO等。

EPC-R7200逻辑方块图,蓝色部分I/O介面、橙色部分为载板和与Jetson模块连接界面。(资料来源:研华科技)

整体而言,EPC-R7200载板已先为Jetson模Riedon代理各种扩展块,如使用Intel I210将Jetson的PCIe界面转换为实际LAN端口,或用USB 2.0 Hub晶片、USB 3.2 Gen2 Hub晶片扩充Jetson原有的USB接口,或使用收发器晶片Jetson模块的UART界面转换为实际应用RS-232界面。此外,还设计了图像感应和显示MIPI-CSI介面仍然可用。

需要补充的是,事实上,Jetson模块本身有一组RGMII界面可实现1组LAN端口,另一组LAN如前所述,端口是透过的Jetson模块的PCIe界面再转接实现,但Jetson Nano模块上的PCIe数量不足,只能使用一组LAN口。

实际应用:晶圆代工业也买单

了解EPC-R经过7200规格和设计,更重要的是实际应用如何?目前EPC-R7200有多种应用,如交通监控,可以用图像记录和识别非法车辆的车牌;或者可以用于人脸识别,识别是否戴口罩帮助防疫,或者无人旅馆自助退房,或者宠物人工智能内窥镜图像。或者例如,德国机具制造商用于智能农业,通过人工智能识别准确喷洒,只为杂草喷洒除草剂,避免作物;日本也用于农业智能机器人。

最后,以台湾晶圆制造OEM相关业务为例,在晶圆制造过程中需要处理晶圆,必须非常小心,以避免精密水晶损坏,因此需要水晶搬运车,或水晶搬运机器人(Wafer Transfer Robot)。事实上,这种自动搬运车在各种工厂中起着非常重要的作用,在过去很常见AGV自动导向车,现在更智能的搬运车被称为AMR独立移动机器人。

在这种情况下,AMR上配置了EPC-R7200,而后用UART/RS-232介面控制移动轮,2组USB口连接摄像头,监测外部环境和物体的运动,然后使用1组USB连接Wi-Fi/蓝牙通指定的处理任务,使用蓝牙通信PCIe界面与CAN操纵手臂的界面。为进和实现CAN界面、UART/RS-232界面也用于研华UIO40-Express I/O系列的UIO-4034扩展卡。

EPC-R7200已用于晶圆片自动搬运车AI技术感知环境和路线,从而准确稳定地移动。

除硬件外,搬运车还使用研华提前整合的软件,包括Ubuntu Linux嵌入式系统,ROS/ROS2中介软件,NVIDIA的ISAAC GEM,软件开发套件驱动程序(SDK)等等,使开发者能够更加注重人工智能应用的开发,节省软件执行环境的许多初始工作。

小结

综上所述,在实际应用环境中,高预集成软件和弹性配置I/O、坚固耐用的工控等级机箱是必不可少的,在此基础上才能真正满足需求Edge AI以此为论EPC-R7200是理想的选择。

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