AI嵌入式K210项目（1）-芯片开发板介绍

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在人工智能大潮滚滚而来的时代，作为一个从事嵌入式行业多年的程序猿倍感焦虑，有被替代的焦虑，也有跟不上新技术步伐的无奈，本系列文章将介绍一个从硬件设计到ai训练、最后到模型部署的完整案例；第一阶段我将介绍使用C语言进行裸机开发，在熟悉了硬件和系统之后，我们进入进阶篇，使用MicroPython进行开发；不仅会设计传统的嵌入式技术栈，也有会Python，模型训练，识别分类检测等相关的AI知识；欢迎各位从事嵌入式行业的小伙伴一起学习；

其实，嵌入式和人工智能是相辅相成的，嵌入式系统为人工智能提供了高效的计算和控制平台，使得人工智能算法可以在终端设备上实时运行。而人工智能则可以通过嵌入式系统实现各种智能化功能，如环境感知、人机交互、决策控制等。因此，嵌入式系统和人工智能的结合，可以进一步提高设备的智能化程度和性能。

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前言

本章将介绍AI嵌入式K210项目所使用的芯片和开发板，有需要的同学可以联系我进行购买V：SpringWa1tz；

一、主控芯片Kendryte K210介绍

Kendryte K210是一颗中国芯，由嘉楠科技设计开发，采用RISC-V处理器架构，具备视听一体、自主IP核与可编程能力强三大特点，支持机器视觉与机器听觉多模态识别，可广泛应用于智能家居、智能园区、智能能耗和智能农业等场景；

Kendryte K210 使用台积电 (TSMC) 超低功耗的 28 纳米先进制程，具有双核64位处理器，拥有较好的功耗性能，稳定性与可靠性。该方案力求零门槛开发，可在最短时效部署于用户的产品中，赋予产品人工智能。

K210具有如下优势：

• 具备机器视觉能力 具备机器听觉能力 更好的低功耗视觉处理速度与准确率
• 具备卷积人工神经网络硬件加速器KPU，可高性能进行卷积人工神经网络运算 TSMC
• 28nm先进制程，温度范围-40°C到125°C，稳定可靠 支持固件加密，难以使用普通方法破解独特的可编程IO阵列，使产品设计更加灵活
• 低电压，与相同处理能力的系统相比具有更低功耗
• 3.3V/1.8V双电压支持，无需电平转换，节约成本

K210系统架构如下

K210还有哪些特色呐？

• K210是基于RISC-V精简指令集的一款MCU，在众多特色中，芯片架构包含了一个自研的神经网络硬件加速器KPU属于最大特色，可以高性能地进行卷积神经网络运算。在MCU的AI计算方面，K210芯片的算力非常给力，根据嘉楠官网的描述，K210的KPU算力能够达到0.8TFLOPS，这相当于什么水平呢？举个例子，最新树莓派4B的算力不到0.1TFLOPS，而以神经网络处理为卖点的Jetson
  Nano拥有128个CUDA单元，算力也仅仅是0.47TFLOPS。（这里好像有吹牛的成分，不过应该是性价比较高的支持AI的芯片了，每科芯片只要40块左右）
• 除了KPU的算力优秀之外，K210芯片还有其他一些特色。
• K210芯片内部是双核CPU，指令集为RISC-V 64位，每个核心内置独立FPU，可以单独进行浮点运算。
• 为了更好地在机器视觉和听觉上发挥作用，K210芯片自带计算卷积人工神经网络加速器KPU，以及处理麦克风阵列的APU，能够进行高性能机器视觉和听觉处理。
• 不仅如此，K210还内置快速傅里叶变换加速器，可以进行复数FFT计算。
• 在性能强劲的前提下，K210芯片还很注重安全性，内置了AES和SHA256算法加速器，为用户的数据安全提供有效保障。
• 再来看看MCU方面的属性，K210芯片具有丰富的外设单元，分别是DVP、JTAG、OTP、FPIOA、GPIO、UART、SPI、RTC、I2S、I2C、WDT、TIMER、PWM，这些外设在实际使用中发挥巨大的作用，基本满足大部分MCU外设的需求。
• K210还拥有高性能、低功耗的SRAM，总共8M，2M专用于AI计算，6M用于程序；专用外置FLASH接口，增加自身的储存空间；数据传输可使用功能强大的DMA，在数据吞吐能力方面性能优异。
  总之K210这款芯片比较便宜，开发板的价格也比较便宜，开发者生态也比较完善，非常适合大家学习；

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二、RISC-V结构

顺便做个RISC-V的介绍吧，我觉得国产化替代大潮中，RISC-V架构有可能会和ARM有一战之力；
RISC-V是一个基于精简指令集（RISC）原则的开源指令集架构（ISA）。V表示第五代精简指令集，是加州大学伯克利分校经过前面四代的改良以及升级得来的。该项目开始于2010年的加州大学伯克利分校，后来经过许多贡献者的辛勤耕耘，经过10年‘磨一剑’，RISC-V指令集已经在全球范围内逐渐活跃，相信不久的将来会有更多更好的RISC-V芯片问世。
RISC-V具有以下特点：

• 完全开源：任何企业都可以自由免费使用RISC-V指令集来制造并营销自己的芯片，而不需要支付高额授权费，并且可以根据自己的需求扩展指令集，自己扩展的指令集不必开放，可以实现差异化发展。
• 架构简单：与主流的X86和ARM架构相比，RISC-V是一个全新的指令集，不需要兼容老旧产品，所以显得格外简洁，整个RISC-V基础指令集只有40多条，加上其他的模块化扩展指令总共也就只有几十条。
• 易于移植，现代操作系统都做了特权级指令和用户级指令的分离，特权指令只能操作系统调用，而用户级指令才能在用户模式调用，保障操作系统的稳定。RISC-V提供了特权级指令和用户级指令，同时提供了详细的RISC-V特权级指令规范和RISC-V用户级指令规范的详细信息，使开发者能非常方便的移植linux和unix系统到RISC-V平台。
• 模块化设计：RISC-V架构可以由不同模块组成不同功能，灵活利用模块的组合情况，可以定制属于自己需求的MCU。例如针对小面积低功耗的嵌入式场景，可以选择RV32IC组合的指令集，仅使用机器模式，就可以大大降低功耗和自身体积；而高性能的应用操作系统场景可以选择RV32IMFDC指令集，可以使用机器模式和用户模式，从而实现更高性能。
• 完整的工具链：工具链对于CPU来说，就可以理解为螺丝刀对于螺丝，没有螺丝刀的作用，螺丝是根本无法固定住发挥自身的性能的。工具链是软件开发与CPU交互的窗口，如果没有工具链，软件开发者甚至无法让CPU工作起来。幸运的是，RISC-V由于贡献者多年的热心贡献，社区已经提供了完整的工具链，并且由RISC-V基金会维护该工具链。

二、开发板介绍

嘉楠科技开发，设计，生产芯片，下游厂商将芯片做成开发板，通过硬件和解决方案进行销售；开发板有很多，可以从嘉楠科技购买评估板如：01Studio，缺点是比较贵；那就去看看其他下游厂商以此芯片做的开发板和解决方案吧，会便宜不少；
本开发版的软硬件全部开源，如有需要可以联系；先看下外观

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总结

先大致介绍到这里吧，拿到开发板一起从零开始我们的AI嵌入式项目；