OpenMV 攝像頭旨在實現可破解和開放。Banana Pi 和嘉楠科技發布了一款基于 Kendryte K230D 的 RISC-V 開發板,該開發板支持 OpenMV IDE,但價格僅為官方硬件的一小部分。
熟悉Banana Pi 主板產品線的人都會立即注意到,CanMV-K230D-Zero在該公司的其他產品名稱中脫穎而出。Zero部分應該指的是它是一塊 Raspberry Pi Zero 格式的主板,這 (在大多數情況下) 是正確的。K230D指的是嘉楠科技的K230D RISC-V SoC,該系統基于此。K230D 是 K230 的低配版——兩者都采用雙核設計,采用玄鐵 C908 RISC-V 核心設計(其中一個核心運行頻率為 1.6 GHz,另一個核心運行頻率為 800 MHz)和定制設計的第三代KNU。KNU是知識神經單元的縮寫,本質上是一種 NPU。不過,K230D 和 K230 確實存在一些差異,前者放棄了對外部內存的支持,轉而采用 128 MB 內置單通道 LPDDR4 RAM,運行頻率為 2666 MHz。K230 采用標準內存接口,最高支持 2 GB RAM。這種差異可能看起來并不顯著,但正如我們稍后將看到的,它在 AI 功能方面會產生一些重大的實際影響。
讓我們回到命名方案——產品名稱中剩下的CanMV部分實際上可能是最有趣的。它影射了OpenMV,這是一家生產多種可使用 MicroPython 編程的 ARM 嵌入式攝像頭板的公司。不出所料,Banana Pi CanMV-K230D-Zero 也主要設計為使用 MicroPython 編程。與 OpenMV 開發板一樣,CanMV-K230D-Zero 也配備了攝像頭模塊,但它不是直接安裝在 PCB 上,而是使用帶狀電纜連接。附帶的 TYS-K230-200W-V2 模塊以 1920 x 1080 的分辨率和 30 FPS 的最大幀速率進行錄制。如果長時間使用,此模塊往往會發熱,因此我們建議采取某種方式進行冷卻。話雖如此,K230D SoC 本身也是一個產熱組件。我們沒有任何科學證據表明會節流,但我們最基本的手指測試確實顯示芯片溫度過高。如果可以的話,最好裝上散熱器。
Banana Pi CanMC-K230D-Zero 的設計靈感源自 Raspberry Pi Zero,配備 40 針接口,部分信號可在同一組引腳上復用。除了 GPIO 接口外,它還配備了三個 UART、I2C 和 SPI(一個 OSPI 和兩個 QSPI)接口,以及一個 I2S 接口——足以滿足較為簡單的自動化和大多數創客項目的需求。
該開發板具有兩個 USB-C 連接器,一個標有USB,另一個標有 POWER。前者用于從連接的 PC 傳輸數據,后者用于連接 5V / 2A 電源。它不支持 USB PD,更糟糕的是,使用支持 PD 的電源模塊會導致板載電源調節器迅速過熱并最終損壞(我們嘗試時有煙霧冒出 - 值得慶幸的是,我們的開發板之后仍然可以工作,但我們再怎么強調不要這樣做的重要性也不為過)。我們建議使用計算機的內置 USB-A 端口之一為 CanMV-K320D-Zero 供電。這樣,您將在規格范圍內保持安全,但必須放棄計算機的兩個端口。
提供的攝像頭模塊通過 22 針 ZIF 線纜連接到開發板的 2 通道 MIPI-CSI 連接器(簡稱為攝像頭)。開發板上還有一個額外的 4 通道 MIPI-CSI 連接器(標記為CSI0+CSI1),支持高達 4K 的攝像頭分辨率。
開發板上有兩個按鈕。一個是重置按鈕,位于兩個 USB-C 端口之間;另一個安裝在側面,可編程。可編程按鈕旁邊是一個 RGB 二極管,同樣可編程。雙通道 MIPI-CSI 攝像頭連接器正上方安裝了一個小型紅色 LED,系統通電時會亮起。
也許最吸引人的硬件選擇是 Wi-Fi 模塊。它很容易識別,因為它是全藍色電路板上唯一的綠色 PCB。但令人驚訝的并不是顏色——我們只是不太明白為什么 Banana Pi 決定選擇極為罕見的 Realtek RTL 8198F 網絡芯片組。規格方面,這款僅支持 2.4 GHz 的模塊可以在 AP 和路由器模式下工作。它沒有內置天線,而是利用主板上的標準 U.FL 連接器連接外部天線(請注意,不包含在內)。這里的主要問題是驅動程序支持不太穩定,不過,如果一定要猜測的話,我們會說選擇它的原因是,與 Kendryte K230D 一樣,它是一款基于 RISC-V 的芯片,其核心是 RLX5281 RISC-V CPU,運行頻率為 800 MHz。
開發板的 SD 卡槽位于背面,采用推拉式設計。首先,您需要將合適的圖像加載到 SD 卡中。這里有幾種選擇,但推薦的基于 MicroPython 的 SD 卡相當小,大約 600 kB。由于 CanMV-K230D-Zero 最高支持 1 TB 的 SD 卡,因此您應該有足夠的空間來存儲數據。
背面還配備了一個支持 1080p 顯示器的 DSI 顯示端口。可惜的是,我們沒有兼容的屏幕來測試此功能。最后,還有一個有趣的ADC/音頻接口,它集成了 SoC 六個 12 位 ADC 通道中的三個,采樣率為 1 MHz,以及立體聲麥克風輸入和音頻輸出(兩者均可選采樣率為 8 至 192 kHz)。雖然官方文檔提到了內置麥克風,但我們沒能找到。
軟件
Banana Pi CanMV-K230D-Zero 官方支持兩種類型的鏡像。一種基于 Linux,并支持nncase,這是一款專為 Kendryte SoC 中的 AI 加速器引擎設計的神經網絡編譯器——更多信息可在官方 GitHub 倉庫中找到。
另一種是基于 MicroPython 的鏡像,可直接從Kendryte 網站下載。下載時,請確認所下載的鏡像帶有BPI-CanMV-K230D-Zero標簽。另外,請務必檢查網站上的 K230 和 K230D 下載文件夾,因為我們發現 K230 SoC 的一些鏡像也潛入了前一類別。
Banana Pi 網站上的所有指南和教程都針對 MicroPython 圖像,這可能是因為 MicroPython 圖像易于使用,而且 Python 在 AI 編程領域內外都廣受歡迎。另一個原因可能是 MicroPython 路線可以與官方 OpenMV IDE(所有 OpenMV(以及類似 OpenMV)相機的官方 Python 環境)無縫集成。因此,我們也推薦 MicroPython 路線,并認為它更適合入門 Kendryte 生態系統。
許多提供的 MicroPython 示例廣泛涵蓋了 GPIO、音頻處理、各種圖形和顯示庫,并最終展示了如何利用系統專用的 KNU 硬件。請注意,由于 K230D 內存有限,僅為 128 MB,并非所有 AI 演示都能兼容。大多數演示都是針對 K230 構建的,它除了擁有更大的內存外,還配備了 HDMI 輸出。由于后者,需要對代碼進行一些修改,主要是將display_mode變量的值從hdmi更改為lcd。這通常可以在以下代碼中找到:
if __name__ == "__main__": display_mode = “hdmi"
…雖然它并不總是出現在這個成語之后的第一行,而且變量也并不總是叫做 display_mode。只要你在正確的if語句中搜索hdmi,你就很可能找到你想要的結果。
該系統的主要痛點在于很少使用的 RTL8198 Wi-Fi 芯片,MicroPython 沒有提供該芯片的庫。這意味著所有包含網絡連接的示例都無法運行。考慮到 OpenMV 攝像頭作為小型物聯網設備的優勢,這確實令人遺憾。Kendryte K230 Linux SDK 支持 AP6212 Wi-Fi 模塊,這意味著(截至撰寫本文時)在 Linux 端也同樣沒有機會。
結論
Banana Pi CanMV-K230D-Zero 是該公司最新的 RISC-V 實驗之一。該開發板的核心是高效且支持 AI 的 Kendryte K230D SoC,但受限于 128 MB 的內存,這限制了它執行更復雜的 AI 任務,例如 OCR 或對象分割。它主要針對更基礎的用途,例如姿勢和人臉檢測。二維碼和條形碼雖然尺寸足夠大,但可以接受,因為其附帶的廣角攝像頭存在一些問題,無法對焦 50 厘米以內的物體,而且不支持更換鏡頭。
如果您有興趣基于 K230 平臺開發產品,這款開發套件附帶了相當豐富的文檔,以及大量可立即部署的預訓練 AI 模型。畢竟,這是嘉楠耘智(一個頗具象征意義的名字)與香蕉派官方合作的成果,這意味著兩家公司都提供了堅實的支持資源。除了 AI 產品系列外,香蕉派還專注于提供針對加密貨幣挖礦和哈希計算的專業級和家用產品。因此,Wi-Fi 連接問題應該很快就會得到解決。
這款 Raspberry Pi Zero 格式的開發系統僅售 30 美元,內置攝像頭和豐富的連接功能,是一個非常有吸引力的選擇,尤其是在 RISC-V 領域。盡管如此,我們仍然希望看到一些改進——可更換攝像頭鏡頭的選項、隨套裝捆綁的 MIPI DSI 顯示器,以及一些急需的熱管理選項。
審核編輯 黃宇
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