Maschinelles Lernen und Intelligent Vision for the Industrial Edge

Der i.MX 8M Plus-Anwendungsprozessor von NXP ermöglicht maschinelles Lernen und intelligentes Sehen für Verbraucheranwendungen und den industriellen Edge. Erfahren Sie mehr über die Funktionen dieses Prozessors und wie er in Embedded-Vision-Systemen verwendet werden kann.

Die zunehmende Automatisierung von Fertigungs- und Industrieprozessen führt zu einer steigenden Nachfrage nach intelligenten Vision-basierten Systemen. Diese Systeme erfassen visuelle Eingaben und verwenden dann eine Vielzahl von Verarbeitungstechniken, um Entscheidungen basierend auf dieser Eingabe zu treffen. Diese Bildverarbeitungssysteme werden oft in größere Steuerungssysteme integriert und müssen daher in der Lage sein, in Echtzeit mit anderen Geräten zu kommunizieren.

Der Anwendungsprozessor i.MX 8M Plus von NXP ermöglicht maschinelles Lernen und intelligentes Sehen für den industriellen Edge und eine Vielzahl anderer Anwendungen. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Funktionen des i.MX 8M Plus-Anwendungsprozessors und dessen Einsatz in Embedded-Vision-Systemen.

Die Vorteile von Edge Computing

Bei der Nutzung von Cloud Computing ist der Benutzer auf Rechenressourcen außerhalb der Grenzen seines lokalen Netzwerks angewiesen. Beim Edge-Computing wird ein Großteil der Verarbeitung innerhalb der Grenzen des lokalen Netzwerks verlagert, sodass sensible Daten auch innerhalb des lokalen Netzwerks gespeichert werden können.

Edge-Geräte können eine Vielzahl von Aufgaben ausführen. Im Cloud-Computing-Paradigma wurden sie häufig zum Filtern, Vorverarbeiten und Speichern oder Puffern der Daten verwendet. Neue Fortschritte, wie integrierte neuronale Verarbeitungseinheiten (NPUs), eröffnen Möglichkeiten, was in Edge-Geräten erreicht werden kann. Edge-Geräte, die Entscheidungen basierend auf einer Vielzahl von Datenquellen, wie z. B. Kameraeingaben, treffen können und es Benutzern ermöglichen, wichtige Daten im lokalen Netzwerk zu speichern. Dies reduziert die Datenmenge, die in die Cloud hochgeladen werden muss, und erhöht die allgemeine Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems. Es kann auch eine schnellere Entscheidungsfindung in Echtzeit ermöglichen, da die Übertragung von Daten in die Cloud und das Warten auf Steuerungsantworten die Latenz erhöht und verhindert, dass eine Cloud-Computing-Architektur einige Anwendungen ansprechen kann.

Abbildung 1. i.MX 8M Plus Anwendungsprozessor-Evaluierungskit von NXP

Mit einer eingebetteten NPU kann ein Edge-Processing-System unerwünschte oder verrauschte Ergebnisse von einem Eingabegerät wie einer Kamera verwerfen und nur relevante Datensätze in die Cloud hochladen. Dadurch wird Bandbreite am lokalen Standort gespart und die erforderliche Speicher- und Verarbeitungsmenge in der Cloud reduziert, was wiederum die langfristigen Betriebskosten senkt.

Der i.MX 8M Plus-Anwendungsprozessor

NXP unterstützt mit dem neuen i.MX 8M plus-Anwendungsprozessor durch die Integration von zwei MIPI-CSI-Kameraschnittstellen und Dual-Kamera-Bildsignalprozessoren (ISPs) mit einer unterstützten Auflösung von bis zu 12 Megapixeln sowie a 2.3 TOPS Neural Processing Unit (NPU) zur Beschleunigung des maschinellen Lernens.

Die integrierten ISPs reduzieren die Gesamtkomplexität, die Kosten und den Energiebedarf des Systems und bieten gleichzeitig eine optimale Bildgebungslösung, insbesondere bei zwei Megapixeln und höheren Auflösungen. Zu den Multimedia-Fähigkeiten des i.MX 8M Plus SoC gehören auch Video-Encodierung und -Decodierung, 2D- und 3D-Grafikbeschleunigung sowie Audio- und Sprachfunktionen.

Der i.MX 8M Plus Prozessor bringt Kommunikationsschnittstellen wie zwei Gigabit-Ethernet-Controller mit. Eine davon ist zeitkritisches Netzwerk (TSN) fähig, während die zweite Audio-Video-Bridging (AVB) unterstützt. Das Gerät enthält außerdem zwei CAN-FD-Schnittstellen, zwei USB 3.0/2.0-Ports, eine PCIe-Gen-3.0-Schnittstelle und drei SDIO 3.0-Controller.

Der i.MX 8M Plus SoC nutzt heterogenes Computing, indem er Entwicklern mehrere verschiedene programmierbare Prozessorkerne zur Verfügung stellt. Die Arm® Cortex®-A53-Kerne sind mit Yocto Linux® aktiviert und ermöglichen Anwendungsentwicklern. Der integrierte M7-Kern bietet Echtzeitleistung oder kann verwendet werden, um energiesparende Betriebsmodi zu aktivieren.

Abbildung 2. Dieses Evaluierungsboard zeigt die große Vielfalt an verfügbaren Ports zum Anschluss des i.MX 8M Plus an vorhandene Geräte.

Viele Fertigungs- und Steuerungsanwendungen erfordern eine hohe Zuverlässigkeit. Um eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten, hat NXP DRAM-Inline-ECC-Unterstützung und ECC-On-Chip-RAM integriert, um Speicherfehler zu erkennen und zu korrigieren.

Durch die Kombination aller oben genannten Funktionen ist der i.MX 8M Plus-Anwendungsprozessor gut geeignet, um jedes bildbasierte Embedded-System am Edge zu ermöglichen. Diese Systeme können von Qualitätskontrollmechanismen in einer Fabrik reichen, die fehlerhafte Artikel in einer Produktionslinie erkennen, bis hin zu intelligenten Smart-Home-Controllern, beispielsweise einer automatisierten Klima- und Sicherheitssteuerung.

Abbildung 3. Der i.MX 8M Plus Prozessor funktioniert in einer Vielzahl von Anwendungen.

Extreme Betriebsbedingungen, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit

Viele industrielle Anwendungsfälle erfordern einen Prozessor, der über längere Zeit im Feld betrieben werden kann. Der Anwendungsprozessor i.MX 8M Plus ist industrietauglich und kann bis zu 10 Jahre in einem erweiterten Temperaturbereich von -40°C bis 105°C betrieben werden.

Darüber hinaus ist das Gerät Teil des NXP 15-Jahres-Langlebigkeitsprogramms, das die Lieferung für 15 Jahre nach Produkteinführung garantiert. Dadurch eignet sich der i.MX 8M Plus-Prozessor für Anwendungen, die viel längere Produktlebenszyklen erfordern, entweder aufgrund von Zertifizierungsanforderungen oder verlängerten Zeitplänen für die Softwareentwicklung.

Anwendungsfälle

Der Anwendungsprozessor i.MX 8M Plus eignet sich gut für den Einsatz in einer Vielzahl von Anwendungen, von industrietauglichen Controllern bis hin zu energieeffizienten Verbrauchergeräten. Einige der Zielanwendungen umfassen industrielle HMI, Automatisierungssteuerungen, Bildverarbeitungssysteme, medizinische Geräte, Heimsicherheit und -überwachung sowie Flottenmanagement. Eine Liste aller Zielanwendungen des i.MX 8M Plus finden Sie auf der Produktseite des i.MX 8M Plus Prozessors.

Die folgenden drei Anwendungshinweise heben einige Anwendungsfälle und Studien hervor:

1. Verwenden des Code-Signing-Tools mit dem Hardware-Sicherheitsmodul
2. Stärkung der Public-Key-Kryptografie mit CAAM Secure Key
3. i.MX 8M Plus NPU-Aufwärmzeit

Es stehen auch einige Boards zur Verfügung, die eine Evaluierung des i.MX 8M Plus SoC ermöglichen:

• DART-MX8M-PLUS
• MSC SM2S-IMX8PLUS
• i.Core MX8M Plus
• phyCORE-i.MX 8M Plus

Branchenartikel sind eine Inhaltsform, die es Branchenpartnern ermöglicht, nützliche Nachrichten, Nachrichten und Technologien mit All About Circuits-Lesern auf eine Weise zu teilen, für die redaktionelle Inhalte nicht gut geeignet sind. Alle Branchenartikel unterliegen strengen redaktionellen Richtlinien, um den Lesern nützliche Neuigkeiten, technisches Know-how oder Geschichten zu bieten. Die in Branchenartikeln zum Ausdruck gebrachten Standpunkte und Meinungen sind die des Partners und nicht unbedingt die von All About Circuits oder seinen Autoren.