嵌入式编程及仿真实训室，嵌入式实验室
2025-01-25 10:11
DB-SD40 嵌入式边缘物联网实验平台
平台简介
嵌入式边缘物联网实验平台主要由边缘计算智能网关、AI摄像头、AI麦克风阵列、zigbee节点、蓝牙节点和Nbiot节点、lorawan节点等多种无线传感器节点构成。通过多种传感器的自由选择搭配，可以完成智慧城市、智能家居，智慧校园，智能安防、物联网传感技术、物联网通信技术、为搭建4G/5G综合应用场景提供支持。
实验平台整体框架如下图：
1.1. 边缘计算智能网关
嵌入式边缘物联网实验平台是一款集成物联网、人工智能、嵌入式、移动互联技术于一体的高端教学科研实验平台。整个教学平台包括物联网、嵌入式Linux和人工智能（AI），三个部分互相支撑、互为补充。人工智能部分的硬件基于嵌入式ARM控制器、高清相机模块、7麦麦克风阵列，具备语音、图像数据的采集和处理能力及适用于多种场景的控制接口；嵌入式Linux部分的硬件采用CPU+GPU双处理器架构，配备高清大屏以及丰富的外设接口；物联网部分的硬件支持RFID、Zigbee、Ble、Lora、NBIoT等无线传输技术以及20余种传感器模块。
嵌入式边缘物联网实验平台采用多核高性能 AI 处理器，预装 Ubuntu Linux 操作系统与 OpenCV 计算机视觉库，支持 TensorFlow Lite、NCNN、MNN、Paddle-Lite、MACE 等深度学习端侧推理框架。
嵌入式边缘物联网实验平台支持图像处理、语音处理、无线通信、传感器原理、RFID等技术的主流算法及应用。提供完整的配套教学教材，实训案例的源码、开发手册等，满足AI和IOT教学实训、应用开发等需求。
嵌入式边缘物联网实验平台采用CPU+GPU双处理器架构，不少于10种模块接口，配备高清大屏、高清相机模块、麦克风阵列和ODB接口，硬件系统采用DC12V电源适配器安全供电，实现嵌入式linux实验和课程设计实验，无线传感器网络实验、人工智能实验及AIOT综合实验等。
嵌入式边缘物联网实验平台基于新工科的教育理念，让教学更轻松，项目开发更容易，售后服务更便捷，更多的考虑实验的先进性、扩展性、包容性。
1.先进性
超强性能
- AI嵌入式边缘计算处理器RK3399，4G+16G内存配置，11.6寸高清电容屏。
- 选配NPU协处理器模块，直接运行神经网络模型，运算能力高达2.8 TOPs@300mW。
- 提供更丰富的扩展接口：双路USB3.0，四路USB2.0，RS232，RS485，嵌入式拓展接口等各种外设接口。
2.扩展性
按需定制
- 所有硬件单元采用模块化设计，可根据需求进行弹性定制选型和搭配。
- 提供可选的丰富的项目套件模块，可以完成各种AI应用场景的设计和创新。
- 智能边缘计算网关平台提供嵌入式扩展接口，包含常用接口的拓展，包括GPIO、ADC、IIC、UART、PWM、SPI等。
3.包容性
一机多用
- 根据教学用途，实验平台可作为人工智能、嵌入式、物联网、移动互联网、智能硬件等学科实验教学，提供不同的教学资源。
- 实验平台可完成丰富的课程及实验，包括：Python程序设计、嵌入式Linux操作系统、机器视觉技术、自然语言处理、神经网络原理、无线通信、android应用技术、物联网中间件、AIOT应用实训等
- 完美融合物联网，边缘智联网（eAIOT）综合实验平台的对硬件进行了兼容性设计，在硬件上可以同时满足物联网、人工智能和嵌入式三个专业的实训需求。这样大大提高了实训设备在学习不同专业的复用率，能够大大减少学校实训室场地不足的带来的问题，同时也能够为解决学校建设多个实训室资金不足的问题。
边缘智联网（eAIOT）综合实验平台可以为学校解决人工智能开课的师资问题、教学资源问题、实训资源问题、实训设备问题以及和行业应用对接的问题，真正做到了产、教、学、研、创五位一体。
1.1.1. 嵌入式网关核心板
RK3399核心板是一款266-pin金手指形式高性能ARM计算机模块，它采用了瑞芯微64位六核（包含双核Cortex-A72 +四核Cortex-A53）Soc RK3399作为主处理器，标配4GB DDR3内存和16GB闪存，板载2×2 MIMO双天线Wi Fi模组，尺寸只有69.6×50mm，模块上带有独立的Typec供电接口，以及USB-C显示接口。
RK3399计算模块具有丰富的外设和扩展接口，可以扩展使用双MIPI宽动态摄像头，另外它还带有eDP显示接口，MIPI显示接口，1路USB3.0,2路USB2.0，以及12C,12S,SPI,PWM,GF10和串口等各种资源。RK3399可流畅运行Android 8.1,Ubuntu 18.04,Armbian,Buildroot等主流嵌入式操作系统，软件资源和生态非常丰富，尤其是Android 8.1具有NN SDK神经网络加速软件包，Qt-5.10集成了VPU硬件编解码，GPU图形加速，可使用QML快速开发流畅的动态式界面，因此RK3399核心板非常适合做高端人脸识别，机器视觉，VR虚拟现实，自动驾驶，深度计算分析等方面的人工智能产品快速原型及产品开发。
硬件参数：
| CPU |
SOC:RK3399 核心:64位双核Cortex-A72 +四核Cortex-A53 频率:Cortex-A72 (2.0 ghz), Cortex-A53 (1.5 ghz) |
| GPU | Mali-T864 GPU,支持OpenGL ES1.1/2.0/3.0/3.1、OpenVG1.1 OpenCL, DX11, AFBC |
| VPU | 4K VP9 and 4K 10bits H265/H264 60fps decoding, Dual VOP, etc |
| Memory | RAM: Dual-Channel 4GB DDR3 |
| Storage | eMMC: 16GB(regular), 32GB/64GB(optional), eMMC 5.1 |
| Power Management | RK808-D PMIC,配合独立直流/直流,启用dvf solfware省电,RTC唤醒,系统睡眠模式 |
| Connectivity |
以太网:本机千兆以太网 wi - fi: 802.11 a / b / g / n / ac 蓝牙:4.1双模式 天线:双天线接口 |
| Video Input | 1个或两个4-Lane MIPI-CSI,双重ISP, 13 mpix / s,同时支持双相机数据的输入 |
| Video Output |
HDMI: HDMI 2.0a, supports 4K@60Hz，HDCP 1.4/2.2 DP on Type-C: DisplayPort 1.2 Alt Mode on USB Type-C LCD Interface: one eDP 1.3（4-Lane，10.8Gbps）, one or two 4-Lane MIPI-DSI |
| USB |
USB 2.0: 2独立的本地主机USB 2.0 USB 3.0: 1本地主机USB 3.0 USB c类型:支持USB3.0 c型和显示端口1.2 Alt模式USB c型 |
| PCIe | PCIe x4, compatible with PCIe 2.1, Dual operation mode |
| 调试 | 1 x调试UART, 3 v级,1500000个基点 |
| LED | 1x Power LED(Red) 1x GPIO LED(Green) |
| Key | Power Key x1 Reset Key x1 Recovery Key x1 |
| 工作温度 | -20℃ to 70℃ |
| 电源 | 直流12 v / 1(边缘连接器)或DV 5 v / 2.5 (c型) |
1.1.2. 网关底板其他外设
l 11.6寸高清触显一体屏：板载，eDP接口,电容式多点触摸，分辨率1920*1080
l 按键：板载重启、恢复、电源3个功能按键，4个用户自定义按键
l UART：1路RS232，1路RS485
l 以太网：100/1000M
l 音频：音频输出接口、MIC音频输入接口、板载4欧3W扬声器
l 无线网：WiFi (2.4G and 5G, 802.11 ac), Bluetooth 4.1
l 4G模组：板载，板载EC20模组
l LoRaWAN网关模块接口：板载mini-pcie接口，可接入SX1301八通道并行LoRaWAN网关模块。1个项目须至少配备1个LoRaWAN网关模块，以实现对实验室所有lora节点的接入管理。
l Zigbee网关模块：板载，直列双排20芯插针接口，非usb接口。
l BLE网关模块：板载，直列双排20芯插针接口，非usb接口。
l USB 3.0 HOST接口：板载2个
l Debug接口：板载1个
l Download接口：板载1个
l 键盘：板载7寸80键标准键盘
l 高清相机模组：CMOS传感器OV13850，MIPI信号输出，400万像素，最高支持2688x1520像素。
l 麦克风阵列：板载7颗数字高性能硅麦克风。
l 震动马达传感器：1个
l LED：板载4颗蓝色LED灯珠。
l 天线接口：板载wifi、BLE、lora、LET 共4个天线接口。
l 传感器扩展接口：板载，与无线传感器节点的传感器模块接口兼容，可完成linux系统下的传感器驱动开发实验。
l OBD接口：板载，标准16针OBD-II插座，与配套软件结合可完成基于CAN总线通信相关实验。
l 电源：DC 9-12V输入
l 其他接口：MIPI、GPIO、SPI、I2C、TF Card (sd/mmc 3.0)、SIM卡座、USB 2.0 HOST、USB Type-C (with DP out)、eDP 1.3、HDMI 2.0 for 4K 60Hz
1.2. 无线传感器节点及外设模块
l 网络：FDD-LTE/TDD-LTE/WCDMA/TD-SCDMA/GSM/EDGE；
l 制式：CMCC/CUCC（B1/B3/B8/B34/B38/B39/B40）；
l 工作频带：HSPA1900/2100，GSM 900/1800；
l 高速USB 2.0接口、PCI-E接口；
l 支持短信、数据、电话本、PCM语音功能；
l 支持IPv4,IPv6协议；
l 支持LTE多频；
l 支持最大150M/50Mbps的理论上下行数据传输速率；