嵌入式編程及仿真實訓室，嵌入式實驗室
2025-01-25 10:11
DB-SD40 嵌入式邊緣物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺
平臺簡介
嵌入式邊緣物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺主要由邊緣計算智能網(wǎng)關、AI攝像頭、AI麥克風陣列、zigbee節(jié)點、藍牙節(jié)點和Nbiot節(jié)點、lorawan節(jié)點等多種無線傳感器節(jié)點構成。通過多種傳感器的自由選擇搭配，可以完成智慧城市、智能家居，智慧校園，智能安防、物聯(lián)網(wǎng)傳感技術、物聯(lián)網(wǎng)通信技術、為搭建4G/5G綜合應用場景提供支持。
實驗平臺整體框架如下圖：
1.1. 邊緣計算智能網(wǎng)關
嵌入式邊緣物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺是一款集成物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、嵌入式、移動互聯(lián)技術于一體的高端教學科研實驗平臺。整個教學平臺包括物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式Linux和人工智能（AI），三個部分互相支撐、互為補充。人工智能部分的硬件基于嵌入式ARM控制器、高清相機模塊、7麥麥克風陣列，具備語音、圖像數(shù)據(jù)的采集和處理能力及適用于多種場景的控制接口；嵌入式Linux部分的硬件采用CPU+GPU雙處理器架構，配備高清大屏以及豐富的外設接口；物聯(lián)網(wǎng)部分的硬件支持RFID、Zigbee、Ble、Lora、NBIoT等無線傳輸技術以及20余種傳感器模塊。
嵌入式邊緣物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺采用多核高性能 AI 處理器，預裝 Ubuntu Linux 操作系統(tǒng)與 OpenCV 計算機視覺庫，支持 TensorFlow Lite、NCNN、MNN、Paddle-Lite、MACE 等深度學習端側推理框架。
嵌入式邊緣物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺支持圖像處理、語音處理、無線通信、傳感器原理、RFID等技術的主流算法及應用。提供完整的配套教學教材，實訓案例的源碼、開發(fā)手冊等，滿足AI和IOT教學實訓、應用開發(fā)等需求。
嵌入式邊緣物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺采用CPU+GPU雙處理器架構，不少于10種模塊接口，配備高清大屏、高清相機模塊、麥克風陣列和ODB接口，硬件系統(tǒng)采用DC12V電源適配器安全供電，實現(xiàn)嵌入式linux實驗和課程設計實驗，無線傳感器網(wǎng)絡實驗、人工智能實驗及AIOT綜合實驗等。
嵌入式邊緣物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺基于新工科的教育理念，讓教學更輕松，項目開發(fā)更容易，售后服務更便捷，更多的考慮實驗的先進性、擴展性、包容性。
1.先進性
超強性能
- AI嵌入式邊緣計算處理器RK3399，4G+16G內存配置，11.6寸高清電容屏。
- 選配NPU協(xié)處理器模塊，直接運行神經(jīng)網(wǎng)絡模型，運算能力高達2.8 TOPs@300mW。
- 提供更豐富的擴展接口：雙路USB3.0，四路USB2.0，RS232，RS485，嵌入式拓展接口等各種外設接口。
2.擴展性
按需定制
- 所有硬件單元采用模塊化設計，可根據(jù)需求進行彈性定制選型和搭配。
- 提供可選的豐富的項目套件模塊，可以完成各種AI應用場景的設計和創(chuàng)新。
- 智能邊緣計算網(wǎng)關平臺提供嵌入式擴展接口，包含常用接口的拓展，包括GPIO、ADC、IIC、UART、PWM、SPI等。
3.包容性
一機多用
- 根據(jù)教學用途，實驗平臺可作為人工智能、嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能硬件等學科實驗教學，提供不同的教學資源。
- 實驗平臺可完成豐富的課程及實驗，包括：Python程序設計、嵌入式Linux操作系統(tǒng)、機器視覺技術、自然語言處理、神經(jīng)網(wǎng)絡原理、無線通信、android應用技術、物聯(lián)網(wǎng)中間件、AIOT應用實訓等
- 完美融合物聯(lián)網(wǎng)，邊緣智聯(lián)網(wǎng)（eAIOT）綜合實驗平臺的對硬件進行了兼容性設計，在硬件上可以同時滿足物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和嵌入式三個專業(yè)的實訓需求。這樣大大提高了實訓設備在學習不同專業(yè)的復用率，能夠大大減少學校實訓室場地不足的帶來的問題，同時也能夠為解決學校建設多個實訓室資金不足的問題。
邊緣智聯(lián)網(wǎng)（eAIOT）綜合實驗平臺可以為學校解決人工智能開課的師資問題、教學資源問題、實訓資源問題、實訓設備問題以及和行業(yè)應用對接的問題，真正做到了產(chǎn)、教、學、研、創(chuàng)五位一體。
1.1.1. 嵌入式網(wǎng)關核心板
RK3399核心板是一款266-pin金手指形式高性能ARM計算機模塊，它采用了瑞芯微64位六核（包含雙核Cortex-A72 +四核Cortex-A53）Soc RK3399作為主處理器，標配4GB DDR3內存和16GB閃存，板載2×2 MIMO雙天線Wi Fi模組，尺寸只有69.6×50mm，模塊上帶有獨立的Typec供電接口，以及USB-C顯示接口。
RK3399計算模塊具有豐富的外設和擴展接口，可以擴展使用雙MIPI寬動態(tài)攝像頭，另外它還帶有eDP顯示接口，MIPI顯示接口，1路USB3.0,2路USB2.0，以及12C,12S,SPI,PWM,GF10和串口等各種資源。RK3399可流暢運行Android 8.1,Ubuntu 18.04,Armbian,Buildroot等主流嵌入式操作系統(tǒng)，軟件資源和生態(tài)非常豐富，尤其是Android 8.1具有NN SDK神經(jīng)網(wǎng)絡加速軟件包，Qt-5.10集成了VPU硬件編解碼，GPU圖形加速，可使用QML快速開發(fā)流暢的動態(tài)式界面，因此RK3399核心板非常適合做高端人臉識別，機器視覺，VR虛擬現(xiàn)實，自動駕駛，深度計算分析等方面的人工智能產(chǎn)品快速原型及產(chǎn)品開發(fā)。
硬件參數(shù)：
| CPU |
SOC:RK3399 核心:64位雙核Cortex-A72 +四核Cortex-A53 頻率:Cortex-A72 (2.0 ghz), Cortex-A53 (1.5 ghz) |
| GPU | Mali-T864 GPU,支持OpenGL ES1.1/2.0/3.0/3.1、OpenVG1.1 OpenCL, DX11, AFBC |
| VPU | 4K VP9 and 4K 10bits H265/H264 60fps decoding, Dual VOP, etc |
| Memory | RAM: Dual-Channel 4GB DDR3 |
| Storage | eMMC: 16GB(regular), 32GB/64GB(optional), eMMC 5.1 |
| Power Management | RK808-D PMIC,配合獨立直流/直流,啟用dvf solfware省電,RTC喚醒,系統(tǒng)睡眠模式 |
| Connectivity |
以太網(wǎng):本機千兆以太網(wǎng) wi - fi: 802.11 a / b / g / n / ac 藍牙:4.1雙模式 天線:雙天線接口 |
| Video Input | 1個或兩個4-Lane MIPI-CSI,雙重ISP, 13 mpix / s,同時支持雙相機數(shù)據(jù)的輸入 |
| Video Output |
HDMI: HDMI 2.0a, supports 4K@60Hz，HDCP 1.4/2.2 DP on Type-C: DisplayPort 1.2 Alt Mode on USB Type-C LCD Interface: one eDP 1.3（4-Lane，10.8Gbps）, one or two 4-Lane MIPI-DSI |
| USB |
USB 2.0: 2獨立的本地主機USB 2.0 USB 3.0: 1本地主機USB 3.0 USB c類型:支持USB3.0 c型和顯示端口1.2 Alt模式USB c型 |
| PCIe | PCIe x4, compatible with PCIe 2.1, Dual operation mode |
| 調試 | 1 x調試UART, 3 v級,1500000個基點 |
| LED | 1x Power LED(Red) 1x GPIO LED(Green) |
| Key | Power Key x1 Reset Key x1 Recovery Key x1 |
| 工作溫度 | -20℃ to 70℃ |
| 電源 | 直流12 v / 1(邊緣連接器)或DV 5 v / 2.5 (c型) |
1.1.2. 網(wǎng)關底板其他外設
l 11.6寸高清觸顯一體屏：板載，eDP接口,電容式多點觸摸，分辨率1920*1080
l 按鍵：板載重啟、恢復、電源3個功能按鍵，4個用戶自定義按鍵
l UART：1路RS232，1路RS485
l 以太網(wǎng)：100/1000M
l 音頻：音頻輸出接口、MIC音頻輸入接口、板載4歐3W揚聲器
l 無線網(wǎng)：WiFi (2.4G and 5G, 802.11 ac), Bluetooth 4.1
l 4G模組：板載，板載EC20模組
l LoRaWAN網(wǎng)關模塊接口：板載mini-pcie接口，可接入SX1301八通道并行LoRaWAN網(wǎng)關模塊。1個項目須至少配備1個LoRaWAN網(wǎng)關模塊，以實現(xiàn)對實驗室所有l(wèi)ora節(jié)點的接入管理。
l Zigbee網(wǎng)關模塊：板載，直列雙排20芯插針接口，非usb接口。
l BLE網(wǎng)關模塊：板載，直列雙排20芯插針接口，非usb接口。
l USB 3.0 HOST接口：板載2個
l Debug接口：板載1個
l Download接口：板載1個
l 鍵盤：板載7寸80鍵標準鍵盤
l 高清相機模組：CMOS傳感器OV13850，MIPI信號輸出，400萬像素，最高支持2688x1520像素。
l 麥克風陣列：板載7顆數(shù)字高性能硅麥克風。
l 震動馬達傳感器：1個
l LED：板載4顆藍色LED燈珠。
l 天線接口：板載wifi、BLE、lora、LET 共4個天線接口。
l 傳感器擴展接口：板載，與無線傳感器節(jié)點的傳感器模塊接口兼容，可完成linux系統(tǒng)下的傳感器驅動開發(fā)實驗。
l OBD接口：板載，標準16針OBD-II插座，與配套軟件結合可完成基于CAN總線通信相關實驗。
l 電源：DC 9-12V輸入
l 其他接口：MIPI、GPIO、SPI、I2C、TF Card (sd/mmc 3.0)、SIM卡座、USB 2.0 HOST、USB Type-C (with DP out)、eDP 1.3、HDMI 2.0 for 4K 60Hz
1.2. 無線傳感器節(jié)點及外設模塊
l 網(wǎng)絡：FDD-LTE/TDD-LTE/WCDMA/TD-SCDMA/GSM/EDGE；
l 制式：CMCC/CUCC（B1/B3/B8/B34/B38/B39/B40）；
l 工作頻帶：HSPA1900/2100，GSM 900/1800；
l 高速USB 2.0接口、PCI-E接口；
l 支持短信、數(shù)據(jù)、電話本、PCM語音功能；
l 支持IPv4,IPv6協(xié)議；
l 支持LTE多頻；
l 支持最大150M/50Mbps的理論上下行數(shù)據(jù)傳輸速率；