多核一芯、一芯多系統(tǒng)！機(jī)器人主控選米爾D9350核心板

在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)得到快速發(fā)展，機(jī)器人、人工智能、ChatGPT的頻率越來越高，工業(yè)智能系統(tǒng)對基于智能芯片上的處理能力和處理速度的需求更為強(qiáng)勁。傳統(tǒng)基于CPU的處理器已經(jīng)不能滿足各項(xiàng)智能任務(wù)的要求，智能控制SoC芯片的橫空出世，已經(jīng)成為眾多智能終端設(shè)備的首選，智能控制SoC芯片的多核異構(gòu)結(jié)構(gòu)能夠配合人工智能算法進(jìn)行深度耦合，獲取更高效能和更復(fù)雜算法的支持，為智能AI、人工智能、機(jī)器人的應(yīng)用夯實(shí)了基礎(chǔ)。而芯馳D9350這款國產(chǎn)多核異構(gòu)SoC，正適合應(yīng)用到機(jī)器人場景，米爾作為嵌入式處理器模組廠商，也推出了基于芯馳D9350的核心板和開發(fā)板，助力開發(fā)者賦能智能機(jī)器人應(yīng)用。

圖：機(jī)器人應(yīng)用場景圖

多核一芯、一芯多系統(tǒng)

機(jī)器人主控方案需要更強(qiáng)大和全面的性能，一般采用Android+Linux+ros系統(tǒng)的操作，需要3顆獨(dú)立的芯片支撐整個(gè)操作系統(tǒng)，存在兼容難度大、成本較高等問題。而芯馳D9350擁有高集成度、高算力、高效率、高處理能力、高接入能力以及高安全等六大產(chǎn)品制高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了CPU、NPU、GPU、MCU“四芯合一”，且配備5*Cortex-A55內(nèi)核，支持RT-LINUX+安卓和ubuntu系統(tǒng)+RTOS系統(tǒng)等多個(gè)操作系統(tǒng)并行，真正實(shí)現(xiàn)“多核一芯、一芯多系統(tǒng)”，芯馳D9350以其高集成度提升系統(tǒng)性價(jià)比，降低部署難度。

圖：芯馳D9350核心板

芯馳D9350芯片架構(gòu)特性，支持硬件AMP，可以分成多組處理器來使用：

1、4核Cortex-A55運(yùn)行在1.6GHz，可以運(yùn)行安卓和ubuntu系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)圖形GUI、人機(jī)交互。

單核Cortex-A55運(yùn)行在1.6GHz，可以運(yùn)行RT-LINUX等實(shí)時(shí)性操作系統(tǒng)，負(fù)責(zé)底層設(shè)備通訊、管理。

3組Cortex-R5運(yùn)行在800MHz，可以運(yùn)行RTOS甚至裸跑，能實(shí)現(xiàn)超高速的外設(shè)操作、實(shí)時(shí)相應(yīng)等。

具備NPU加速運(yùn)算單元，具備1 Tops AI加速能力。

圖：芯馳D9350芯片介紹

芯馳D9350具備多種高速相機(jī)接口、總線接口：

支持4 lane MIPI-CSI，可直接接入800W像素相機(jī)，或者通過解串芯片接入4路GMSL、FPDLINK、AHD攝像頭。

支持千兆以太網(wǎng)TSN和USB3.0高速接口，可以選擇200W~4800W像素工業(yè)相機(jī)，選擇廣泛。

支持4路CANFD接口，16路UART、12路I2C、8路SPI、8路PWM、12bit ADC、100+ GPIO端口。

機(jī)器人ROS系統(tǒng)適配

米爾的芯馳D9350平臺，基于Ubuntu操作系統(tǒng)，運(yùn)行ROS機(jī)器人應(yīng)用框架，提供了一套完整的工具和庫，包括消息傳遞、通信機(jī)制、軟件包管理、調(diào)試和可視化等功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人管控。ROS全稱Robot Operating System，是一個(gè)適用于機(jī)器人編程的框架，這個(gè)框架把原本松散的零部件耦合在了一起，為他們提供了通信架構(gòu)。ROS雖然叫做操作系統(tǒng)，但它只是連接了操作系統(tǒng)和開發(fā)的ROS應(yīng)用程序，所以也算是一個(gè)中間件，是一套軟件庫和工具，基于ROS的應(yīng)用程序之間建立起了溝通的橋梁，所以也是運(yùn)行在Linux上的運(yùn)行環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境上，機(jī)器人的感知、決策、控制算法可以更好的組織和運(yùn)行。ROS就是介于底層操作系統(tǒng)（如Linux）和上層業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件（如OpenCV）之間的中間件。簡單來說：ROS=通訊機(jī)制+工具軟件包+機(jī)器人應(yīng)用功能+機(jī)器人生態(tài)系統(tǒng)，使得機(jī)器人控制系統(tǒng)的開發(fā)更加高效和可靠。

ROS2優(yōu)化的通訊機(jī)制

ROS2和ROS1的系統(tǒng)架構(gòu)框圖對比 由下往上看，在操作系統(tǒng)層，ROS2比ROS1支持的底層操作系統(tǒng)更多，也支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）了。這就讓ROS2可以支持更多樣化的嵌入式硬件，例如機(jī)器人應(yīng)用中一些輕量化的ECU。在中間層，ROS1更多地依賴TCP和UDP協(xié)議，而在ROS2中則引入了DDS。DDS全稱是Data Distribution Service 數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)，是一種分布式實(shí)時(shí)通信中間件協(xié)議，也是一個(gè)被很多公司實(shí)現(xiàn)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。DDS采用發(fā)布/訂閱體系架構(gòu)，強(qiáng)調(diào)以數(shù)據(jù)為中心，提供豐富的服務(wù)質(zhì)量（QoS）策略，以保障數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、高效、靈活地分發(fā)。正是基于DDS的通訊機(jī)制，ROS的應(yīng)用層就不再需要Master節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)之間采用自發(fā)現(xiàn)機(jī)制，找到彼此，進(jìn)而建立穩(wěn)定的通信連接。這對于滿足功能安全需求，有很大幫助。當(dāng)然，ROS1和ROS2的應(yīng)用層軟件接口是匹配的，讓ROS1上開發(fā)的應(yīng)用軟件能快速復(fù)用部署到ROS2上，也是ROS2的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

ROS 中的生態(tài)系統(tǒng)

綜上，米爾芯馳D9350的核心板為機(jī)器人控制產(chǎn)品提供了高性能計(jì)算、多媒體處理和通信功能，有助于實(shí)現(xiàn)更智能、更靈活和更高效的工業(yè)自動(dòng)化。米爾電子提供底板的原理圖和PCB工程，可以根據(jù)提供工程需求來實(shí)現(xiàn)真正意義上的裁剪，定制開發(fā)屬于自己的產(chǎn)品，米爾還提供配套的芯馳D9350開發(fā)板用于評估，助力企業(yè)客戶開發(fā)成功。