Low-power vlaggenschip voor kunstmatige intelligentie

Op SMARC gebaseerde platforms op basis van de NXP i.MX 8M Plus-processors zijn ideaal voor embedded AI-toepassingen. Uitgerust met een uitgebreid ecosysteem met een applicatieklaar 3,5-inch draagbord, Basler-camera's en AI-softwarestack, is een snelle proof of concept mogelijk, zegt Martin Danzer Loncaric, directeur productbeheer bij congatec AG .

Het implementeren van Arm-technologie was niet altijd zo eenvoudig. Voorheen was het meestal veel moeilijker om de nieuwste processortechnologie uit de Arm-omgeving als een afgewerkt systeem te gebruiken dan om de x86-omgeving te implementeren. Met een modulaire aanpak op basis van de SMARC computer-on-modules-specificatie, is het nu echter ook mogelijk om standaard vormfactoren uit de x86 box-pc-reeks te verkrijgen met ARM-processors. Bijvoorbeeld door een 3,5-inch bord dat naar wens kan worden uitgerust met SMARC 2.1-modules. Met elke lancering van een nieuwe SMARC-module wordt het portfolio van mogelijke configuraties automatisch uitgebreid met een kleine vertraging. De nieuwste vlaggenschipprocessor is de nieuwe NXP i.MX 8M Plus-processor.

Aantrekkelijke kenmerken

Technische hoogtepunten van de SMARC-modules met i.MX 8M Plus-processor zijn de vier krachtige Arm Cortex-A53-processorcores met de extra neurale verwerkingseenheid (NPU), wat neerkomt op 2,3 TOPS aan AI-rekenkracht. Dankzij de geïntegreerde beeldsignaalprocessor (ISP) zijn ze met name interessant voor AI-inferentie- en machine learning-toepassingen en kunnen ze de gegevens van de twee geïntegreerde MIPI CSI-interfaces zeer efficiënt verwerken.

Daarnaast is realtime besturing mogelijk via de Cortex-M7. En via Gigabit Ethernet met tijdgevoelige netwerken (TSN). Voor het eerst wordt een hoge gegevensbeveiliging en betrouwbaarheid gegarandeerd door de in-line ECC-functie van de processor, die foutcorrectiecode kan implementeren op basis van LPDDR4-geheugen voor een capaciteit van maximaal 6 GB. De Cortex-M7 kan ook worden gebruikt als een faalveilige eenheid, wat cruciaal is voor klanttoepassingen die moeten worden ontworpen met fouttolerantie in overeenstemming met IEC 61508/IEC61511.

Als ingenieurs dit allround servicepakket bekijken en verdere toepassingsspecifieke functies implementeren via PCIe Gen 3 evenals 2x USB 3.0 en 2x SDIO, hebben ze een zeer betrouwbaar en robuust Linux-, Android- of FreeRTOS-platform, dat, afhankelijk van de variant kan zelfs worden gebruikt in het industriële temperatuurbereik van -40 °C tot 85 °C. Het lage energieverbruik van 2-6 W en de ingebouwde eMMC met een opslagcapaciteit van 128 GB en de mogelijkheid om in robuuste pSLC-modus te werken om de levensduur van het robuuste geheugen nog meer te verlengen, zijn andere aantrekkelijke hoogtepunten.

Diverse toepassingsgebieden

SMARC-modules met i.MX 8M Plus-platform zijn dus gericht op betrouwbare industriële toepassingen in combinatie met embedded vision, machine learning en AI, evenals geavanceerde multimediatoepassingen. Ze richten zich daarbij op Industrie 4.0/IIoT, visuele inspectie- en monitoringsystemen en slimme infrastructuren en slimme steden. Andere toepassingen zijn te vinden in de landbouw en de bouw, maar ook in de gebouwautomatisering en meettechniek. De doelmarkten zijn dus zeer divers.

Industrie 4.0-applicaties met realtime netwerken

Dankzij de gestandaardiseerde functieset bieden nieuwe SMARC-modules met processors van het i.MX8 M Plus-platform tal van aantrekkelijke functies voor realtime besturing van veiligheidskritieke toepassingen en genetwerkte Industrie 4.0-systemen zoals robots of autonome logistieke voertuigen. Deze beginnen met de geïntegreerde watchdog, die kan worden gebruikt voor storingsdetectie in redundante machinebesturingen. Gedistribueerde edge-systemen met real-time synchronisatie kunnen ook worden opgezet via de real-time klok en de TSN-compatibele Gigabit Ethernet-poort. Bijvoorbeeld in genetwerkte productiecellen of de procesindustrie.

De NXP TrustZone biedt een veilige uitvoeringsomgeving voor verbeterde bescherming tegen cyberaanvallen, waarvan het risico toeneemt door netwerken. Dit is gebaseerd op een versleutelingsmodule (CAAM) voor hardwareversnelde ECC- en RSA-versleuteling, de Resource Domain Controller (RDC) voor de geïsoleerde uitvoering van kritieke software en de veilige High Assurance Boot-modus, die de uitvoering van ongeautoriseerde software tijdens de opstartprocedure.

Met COM &carrier naar klantspecifiek ontwerp

SMARC-modules zoals alle computer-op-modules zijn ook aantrekkelijk voor ontwikkelaars zonder een op standaarden gebaseerd 3,5-inch bord, omdat er vaak al toepassingsklare draagborden beschikbaar zijn en de SMARC-modules direct op deze klantsystemen kunnen worden gebruikt. Dit elimineert praktisch de hardwareontwikkeling, wat ook de softwareontwikkeling aanzienlijk versnelt en uiteindelijk leidt tot een snellere time-to-market. In het verdere verloop van de productlevenscyclus kunnen ook prestatievarianten worden gecreëerd door eenvoudige vervanging van de module en voor extreem langdurige beschikbaarheid is het mogelijk om tegen minimale NRE-kosten over te stappen op de volgende generatie wanneer een processor wordt stopgezet . Uiteindelijk betekent dit dat de ROI aanzienlijk kan worden uitgebreid.

Om deze reden hebben COM's ook een leidende positie ingenomen op de markt voor embedded computerborden en -systemen. Veel embedded leveranciers bieden een verlengde beschikbaarheid van 15 jaar voor SMARC-modules met NXP i.MX 8M Plus-processor.

De auteur is Martin Danzer Loncaric, directeur productbeheer bij congatec AG .