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雷火电竞官方网站机器人降本增效福音！AMD 甩出系统模块利器大降能耗成本新手也能速成

发布时间：2023-09-21 03:04:11 丨 浏览次数：700

　　雷火电竞平台 雷火电竞雷火电竞平台 雷火电竞智东西 9 月 19 日报道，刚刚，AMD 宣布面向工业和商业的边缘应用，推出重磅新品

　　作为小尺寸嵌入式板卡级设计，K24 SOMl 可直接插入最终产品进行部署。值得一提的是，借助 InFO 封装技术，AMD 将 Kria K24 SOM 的尺寸缩至只有信用卡一半大小，同时功耗也是连接器相兼容的更大尺寸 Kria K26 SOM 的一半。

　　据 AMD 工业、视觉、医疗与科学高级总监 Chetan Khona 在媒体沟通会上分享，目前全球只有两家公司获得了这样的技术。

　　尤其在工业、医疗设备等大量依赖电力的场景，作为各种电器或机械动力源的电机，是最常见且最关键的设备之一。而 K24 SOM 能够支持下图所示所有类型的电机，包括最受欢迎的无刷直流电机，以及无刷直流电机中最有名的伺服电机。

　　其他优势还包括低功耗、低时延、高确定性等，这使得 K24 SOM 能够在需要密集数字信号处理和传感融合的应用场景中大展身手，出色地应对 DSP 相关应用以及与之相配套适应的设计流程。

　　机器人开发常被称为系统集成的艺术，这是因为其开发非常复杂，开发者很难自己开发所有要素，经常需要使用一些预购器件和元素。也正因此，无论是工厂自动化机器人、仓储机器人还是其他工业机器人，都是 Kria SOM 能够发挥核心优势的核心应用场景之一。

　　在工业场景，电机正源源不断地带来了惊人的用电量——根据国际能源署调查，电机足足消耗了全球工业能源总用量的约2/3。

　　要将扭矩、速度及应变速达到最大，同时使能耗降到最低，离不开电机驱动系统。在迫在眉睫的节能减排之下，如何从电机驱动系统来优化复杂电机的控制系统以及控制电机的电度，已经日渐成为控制用电量的一项焦点议题。

　　电机驱动系统有三要素：驱动器、电子电力器件、电机。电机本身一般是带磁的；有些电机是和驱动放在一起的，和电子电力器件是分开的；也有一些小的伺服电机，把所有的三个部分都放在一起，形成一个单元。而 K24 SOM 非常灵活，能够支持所有的布局。

　　在工业 4.0 时代，电机控制系统的职能不仅是控制电机这么简单。如果微控制器（MCU）只是控制一个单轴的电机，它能够不错地完成。但工业物联网的大环境中，经常有多项任务需要同时进行，电机控制系统也需要处理很多的轴，还要顾及功能安全、网络安全、人工智能（AI）、预测性维护等等。

　　面临这些复杂的需求，MCU 就撑不住了。相比之下，集成了自适应计算技术的 K24 SOM 不仅具备将多轴集成的优势，还能够支持以上所述的所有功能，能够提供适应多类应用的灵活性。

　　K24 SOM 提供了高水平确定性和低时延，适合为边缘端计算密集型数字信号处理（DSP）应用中的电气传动和电机控制器供电。用户可以用它来降低能耗、增加扭矩及优化其它性能，以及进行预测性维护和 OTA、降低噪音和震动，提升电机的生命周期。

　　不止是工业机器人，从公共交通、电动汽车充电站到其他发电系统，从手术机器人、磁共振成像（MRI）床体等医疗设备到农业空中系统，电机无处不在，并涉及到密集的数字信号处理以及器件上采集数据的融合，这些都给 K24 SOM 带来了巨大的市场需求。

　　Kria K24 SOM 是一个基于 Arm 处理器系统的可编程逻辑器件（FPGA），提供工业和商业两种版本，专为10 年工业生命周期而打造。除了支持扩展的温度范围，工业级 SOM 还包括用于高可靠性系统的具有 ECC 保护的 LPDDR4 内存。

　　相比 K26 SOM，K24 SOM 对于关注小尺寸、低功耗、低成本的需求是更理想的选择。

　　由于采用了集成扇出（InFO，Integrated Fan-Out）封装技术，实现了更小型封装 MPSoC 器件，K24 SOM 更加紧凑，尺寸只有信用卡大小的一半，与此同时，功耗也是连接器相兼容的更大尺寸 Kria K26 SOM 的一半。

　　K24 SOM 采用的MPSoC 架构，在提供多功能性和自适应计算能力的基础上实现了混合关键性，即可以轻易控制不同任务间的优先级，也可以通过使用 MPSoC 来确保功能安全性，提升网络安全，还内置有人机界面（HMI）。

　　Chetan Khona 告诉智东西，Kria SOM 本身对 AI 的处理能力很强，但现阶段会更侧重于处理嵌入式应用中其他先进、复杂的任务。他也分享了生成式 AI 在工业场景的发展近况：当前生成式 AI 模型还没有在工业场景中运用于嵌入式的应用，这类应用可能会随着时间的推移在未来出现。

　　第一，低时延。处理相同任务时，传统 DSP 的处理方式动辄需要 200 个时钟周期，而基于 FPGA 的自适应 SoC 是完全并行的，只需 1 个时钟周期就能完成 200 次操作，所以能带来时延优势。

　　第三，灵活应变性。开发者可以在功耗、时间及时钟速度方面进行取舍，即实现时分复用，例如能根据具体任务进行调整，不需要在 1 个时钟周期内完全 200 次操作，只要在 4 个时钟周期内进行 200 次操作。

　　第四，独立性。如果是多访问的电机控制应用，用一个电路来控制多个电机会稀释性能，这时就更适合用 FPGA 硬件来控制回路。

　　Chetan Khona 认为，要通过控制算法和控制流程的优化来实现电机的最佳功效，仅靠控制电机的算法是不够的。

　　首先要优化电子电力器件材料，比如采用碳化硅、氮化镓等等。这将有助于提升切换的速度，尤其是对 DSP 能力要求非常高的场景，在这种情况下使用 K24 SOM 能更好地提升能效。

　　其次，电子电力器件的颗粒度控制和速度至关重要，能够提升电源响应、能源消耗等情况，K24 SOM 相关技术也能够解决这方面的问题。

　　第三，有电机控制算法方面的专业知识。AMD 有两个解决方案：一是正在建立自己的电机实验室，二是和行业伙伴一起开发和完善生态系统，并以此提供一些电机控制的素材。

　　据 Chetan Khona 分享，在功能安全性方面，通过 K24 SOM 可以实现很多功能整合，无论是将两个单芯片合成一个芯片，还是做电机的多种整合，都能在整个系统层面大幅降低能耗和成本。

　　与 K24 SOM 配套的KD240 驱动器入门套件是一款价格 399 美元、基于 FPGA 的电机控制套件，其功耗大约在 5 到 10 瓦范畴，具体要看电机的负载情况。

　　与其它基于处理器的控制套件相比，KD240 支持开发人员在设计周期中更为成熟的节点入手，使入门级人员也能轻松使用。

　　AMD 早先发布的 KR260 可以用于机器人的行动和传动，KV260 是视觉 AI，可以用于摄像头与系统中的视觉来辅助导航。而今日发布的 KD240 驱动器入门套件则可以看作是机器人的肌肉，用来控制机器人的行动和传动。

　　KD240 的大小和之前发布的入门套件相当，顶端有 micro SD、多个 USB、以太网、CAN 的接口，右侧和底部有跟电机、传感器的连接接口，左下角是主要是用于扩展的 Pmod。

　　在打造高性能和自适应产品方面，AMD 为AI 开发者、软件开发人员、硬件开发人员持续降低开发门槛所做的种种努力，对于很多芯片企业来说都具有参考价值。

　　考虑到一些开发人员并没有接触过自适应计算，或者不熟悉 FPGA 设计流程，AMD Kira 系列产品支持 Python、MATLAB Simulink、ROS2、AI 框架等非自适应计算的工具，并推出面向边缘应用的应用商店（App Store），让不具备传统 FPGA 专业知识的客户也能轻松上手。

　　其另一大特色在于应用商店，里面提供了很多的参考设计，方便用户下载或参考，从 KV260 到 KR260、KD240，AMD 预计今年年底会有超过 25 款应用在这个应用商店里推出。

　　Rev Robotics 2 合 1 电机套件配件能帮助用户实现不同的 KD240 设置，可制作一个简易的机械臂，同时配备可选视觉 AI 的射球器，能和 USB 摄像头进行连接，用 AI 帮助瞄准。该配件将在今年晚些时候问世。

　　结语： 互补性 布局 + 组合拳 打法，横扫工业及商业边缘应用的多元需求

　　AMD Kria K24 SOM 和 KD240 开发平台建立在 Kria SOM 产品组合带来的突破性设计体验之上，为机器人、控制、视觉 AI 和 DSP 应用提供了解决方案。AMD 核心垂直市场副总裁 Hanneke Krekels 总结说， 系统架构师必须满足日益增长的性能和能效需求，同时还要降低成本。K24 SOM 能以小尺寸提供高每瓦性能，并将嵌入式处理系统的核心组件安装在单块量产就绪型板卡上，以加速上市进程。

　　从 Kria 产品组合的布局可以看到，AMD 并不急于迭代同类产品的迭代升级版本，而是更多基于互补原则，循序渐进地推出能够通过组合拳满足更广泛应用需求的不同定位产品，包括三个入门套件以及 K24 SOM 和 K26 SOM 两个量产型 SOM。