M1808 AI 核心板搭載5G模塊，助力5G布局工業(yè)領(lǐng)域

一、認識5G

1.   背景介紹

第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5th generation wireless systems）簡(jiǎn)稱(chēng)5G或5G技術(shù)）是最新一代 蜂窩移動(dòng)通信 技術(shù)?；仡櫼苿?dòng)通信發(fā)展史,從1G 到4G 是通信技術(shù)的量變階段,從4G到5G 是從數字通信技術(shù)到智能信息技術(shù)的變革階段。5G網(wǎng)絡(luò )不再局限于提供人與人之間的通信，還將人與人之間的通信擴展到萬(wàn)物智能連接，打造全連接的數字化和智能化的社會(huì )。

主要特點(diǎn)：

●   超高的傳輸速率，5G網(wǎng)絡(luò )的下載速度高達10 Gbit/s,，比4G速度快100倍；

●   超低的時(shí)延，5G時(shí)代要達到毫秒級的端到端時(shí)延。這將促進(jìn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)制造、遠程醫療等對于安全性、可靠性、時(shí)延要求較高的特殊行業(yè)的發(fā)展；

●   超大的容量，5G的超高容量不僅讓我們告別網(wǎng)絡(luò )擁塞，還將開(kāi)啟萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，涉及的領(lǐng)域包括物流、交通、安防、能源、醫療、建筑、制造、家居、零售和農業(yè)；

應用場(chǎng)景：

5G的特點(diǎn)決定了其應用，應用趨勢將主要體現在以下3個(gè)方面，萬(wàn)物互聯(lián)IoT、生活云端化及智能交互AI。5G為萬(wàn)物互聯(lián)設計能讓各類(lèi)智能硬件始終處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，物聯(lián)網(wǎng)近幾年將是5G發(fā)展的主要動(dòng)力，物聯(lián)網(wǎng)擁有傳感器、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、射頻識別,但物聯(lián)網(wǎng)系統的控制操作、數據處理操作的基石就是嵌入式系統。人工智能的終極目的是實(shí)現人類(lèi)智力的替代，而它的智力也體現在嵌入式系統。

國際無(wú)線(xiàn)電通信部門(mén)(ITU-R)為5G定義的三大主要應用場(chǎng)景：

●   eMBB(增強移動(dòng)寬帶)。具體來(lái)說(shuō)，eMBB主要是速率的提升，未來(lái)5G標準要求單個(gè)5G基站至少能夠支持20Gbps的下行速率以及10Gbps的上行速率，主要應對4K/8K超高清視頻、 VR /AR等大流量應用；

●   URLLC(低時(shí)延高可靠)。URLLC要求5G的時(shí)延必須低于1ms，才能應對 無(wú)人駕駛 、智能工廠(chǎng)等低時(shí)延應用；

●   mMTC(海量大連接)。mMTC場(chǎng)景是海量大連接，對應物聯(lián)網(wǎng)等連接量較大的應用。目前火熱發(fā)展的 NB-IoT 、LTE-M即屬于這種場(chǎng)景的前奏技術(shù)；

二、5G與嵌入式的“邂逅”

從前文的介紹可知，5G具備高速率、低時(shí)延、大容量三大特性,這與邊緣計算所具備的敏捷連接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數據優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等特性非常吻合。5G也正在對邊緣分析和移動(dòng)邊緣計算(MEC)提出新的需求,推動(dòng)著(zhù)計算模式正在從以前的將數據發(fā)送到中心化計算資源去處理,轉變?yōu)閷⒂嬎阗Y源轉移到位于數據產(chǎn)生點(diǎn)的新方式。這種轉變的原因包括:新興應用嚴格的延遲要求、越來(lái)越龐大的數據量,以及優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )資源的愿望等。

這對基于邊緣計算的嵌入式系統提出了更高的要求，同時(shí)也帶來(lái)了巨大的發(fā)展機遇。嵌入式處理器是嵌入式系統的核心部件，一般可分為嵌入式微處理器MPU、嵌入式微控制器MCU、嵌入式DSP處理器和嵌入式片上系統SoC。根據5G網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)，5G設備將面對更復雜的物理協(xié)議、算法，對邏輯控制、接口速率要求提高，必將激發(fā)SoC架構支持的系統進(jìn)一步發(fā)展，該架構包括一個(gè)高性能CPU子系統和一些硬件處理單元?？偠灾?，在5G高速發(fā)展的背景下，嵌入式技術(shù)也會(huì )得到長(cháng)足的發(fā)展。

1.   5G-萬(wàn)物互聯(lián)下的嵌入式機會(huì )

5G高速度、低延遲的特點(diǎn)對于感知層硬件設備的向外傳輸簡(jiǎn)直如虎添翼。通俗說(shuō)來(lái)，在工業(yè)生產(chǎn)中,可以將生產(chǎn)設備狀態(tài)信息實(shí)時(shí)傳輸至服務(wù)器,把工業(yè)自動(dòng)化控制、設備狀態(tài)監測、環(huán)境特定指標監測實(shí)時(shí)數據傳輸至監控端。在日常生活中,智能穿戴產(chǎn)品、智能家居、智能醫療、智能家庭安防領(lǐng)域 ,每個(gè)終端都能夠自由連通,那么它們的工作狀態(tài)將更加靈活,數據也可以實(shí)時(shí)共享,對我們生活更加意義非凡。由于無(wú)論設備大小、功能強弱,都需要帶聯(lián)網(wǎng)功能,現在使用的產(chǎn)品可能需要大批量更新?lián)Q代。這將是一次嵌入式產(chǎn)品的需求盛會(huì )。

2.   5G-人工智能下的嵌入式機會(huì )

隨著(zhù)科技的進(jìn)步, 某些單一重復的工作將逐漸被人工智能取而代之,比如售票員?，F在來(lái)看各大芯片廠(chǎng)商開(kāi)始向人工智能、邊緣計算發(fā)力,5G這個(gè)能讓數據飛起來(lái)的快車(chē)道,能夠有效促進(jìn)端點(diǎn)信息采集設備的研發(fā)?？梢灶A見(jiàn)的是,5G 時(shí)代,嵌入式AI類(lèi)產(chǎn)品也會(huì )得到長(cháng)足發(fā)展，最終實(shí)現5G+AI+嵌入式的系統化整合。

3.   M1808-讓5G和邊緣計算賦能工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

關(guān)于5G 的熱議,雖然目前更多的是聚焦于智能手機,但事實(shí)上,在5G的大應用時(shí)代,智能手機只是其中很小的一部分,更多的應用會(huì )聚焦于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等,并悄無(wú)聲息地滲透到人們的生活當中。

在各個(gè)領(lǐng)域5G升級的構建過(guò)程中，基礎硬件設備作為硬件層建設的中流砥柱，5G在網(wǎng)絡(luò )層面實(shí)現的升級，無(wú)疑將對其的性能產(chǎn)生更多需求。對于其中的嵌入式硬件商而言，在5G時(shí)代，也需面對市場(chǎng)，實(shí)現功能上的突破。在硬件層面需要打造具有外部環(huán)境兼容性的產(chǎn)品方案，提高對于外部環(huán)境的硬件打造能力，在網(wǎng)絡(luò )接口等方面實(shí)現優(yōu)化，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )層面的升級。作為嵌入式領(lǐng)域的領(lǐng)導者，ZLG致遠電子憑借二十余年在嵌入式領(lǐng)域的經(jīng)驗積累，也不斷在進(jìn)行新的嘗試，實(shí)現新突破。

在2020年初，ZLG首款人工智能AI核心板M1808正式發(fā)布。該款核心板采用高端雙核架構，集成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )處理器NPU，內置專(zhuān)業(yè)AI算法，為用戶(hù)提供“硬件+軟件+算法”系統化解決方案。M1808還有豐富的外設接口，便于應用擴展。視頻支持MIPI/CIF/BT1120輸入，支持MIPI/RGB顯示輸出；具有PWM/I2C/SPI/UART等一系列傳感器輸入輸出接口；具有USB3.0/USB2.0/PCIE等高速設備接口，因此ZLG M1808 AI核心板同時(shí)支持有方的N510M 5G模塊驅動(dòng)。

M1808AI核心板搭配5G上網(wǎng)模塊Neoway N510M，產(chǎn)品具有出色的射頻性能，支持 5G、4G、3G，頻段覆蓋廣，支持SA與NSA組網(wǎng)方式，支持Sub-6GHz，覆蓋全面。集成各種網(wǎng)絡(luò )協(xié)議并提供行業(yè)標準接口，最大限度滿(mǎn)足eMBB場(chǎng)景下的超高速數據傳輸應用，是電力物聯(lián)網(wǎng)、安防監控、智慧能源、工業(yè)控制、智慧交通等領(lǐng)域的最佳選擇。

4.   5G模塊測試效果

下面我們一起來(lái)看看M1808AI核心板搭配5G上網(wǎng)模塊Neoway N510M有何表現吧。5G模塊的評估測試基于M1808平臺，把5G網(wǎng)絡(luò )通過(guò)M1808千兆網(wǎng)卡轉發(fā)給其它設備，相當于一臺“5G千兆路由器”，具備有線(xiàn)網(wǎng)卡的設備可通過(guò)M1808訪(fǎng)問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò )。

（1）開(kāi)發(fā)環(huán)境

●   開(kāi)發(fā)主機環(huán)境：Ubuntu16.04（64位）、Ubuntu18.04（64位）和m1808-sdk（交叉工具鏈）

●    件清單：M1808-EV-Board（搭配任意支持的核心板）、有方5G模塊N510M及評估板

●   軟件資源：內核源碼包m1808-linux-kernel-4.4.194.zip（需要申請得到）

（2）硬件連接

●   把5G模塊N510M安裝在Neoway_N510M_EVK評估板。通過(guò)TYPE.C線(xiàn)纜連接Neoway_N510M_EVK評估板的USB3.1接口和M1808-EV-Board的USB HOST接口（需短接OTG跳線(xiàn)）。

●   連接M1808-EV-Board和PC機的網(wǎng)卡。

●   接通Neoway_N510M_EVK評估板的電源，長(cháng)按PWR ON/OFF鍵即可開(kāi)機，開(kāi)機后M1808主機端就可以識別到N510M。

（2）其他準備工作

●   USB轉串口驅動(dòng)；

●   添加RNDIS驅動(dòng)；

●   添加IPtables驅動(dòng)；

●   編譯內核；

●   修改文件系統；

●   更新M1808固件；

在所有的準備工作完成以后（詳細步驟：https://manual.zlg.cn/web/#/15?page_id=5017），就可以對M1808搭載5G模塊的網(wǎng)速進(jìn)行測試了。用網(wǎng)線(xiàn)連接電腦和M1808-EV-Board的千兆網(wǎng)口，斷開(kāi)電腦已連接的其它網(wǎng)絡(luò )（比如WiFi），把有線(xiàn)本地連接配置成自動(dòng)獲取地址模式，電腦就能上網(wǎng)了，電腦打開(kāi)瀏覽器并訪(fǎng)問(wèn)測速網(wǎng)，點(diǎn)擊“測速”按鈕進(jìn)行測試，下圖分別是聯(lián)通和電信4G網(wǎng)絡(luò )條件下的測試結果。

聯(lián)通網(wǎng)絡(luò )測試結果

電信網(wǎng)絡(luò )測試結果

隨著(zhù)5G技術(shù)的不斷落地，其將不再是一個(gè)名詞，而會(huì )更加真實(shí)的深入我們的生活，對于未來(lái)的生活場(chǎng)景，激發(fā)出無(wú)限的新遐想。5G在工業(yè)領(lǐng)域的應用會(huì )帶來(lái)工業(yè)領(lǐng)域變革，也對工業(yè)發(fā)展有了新的要求，在嵌入式硬件模塊，ZLG致遠電子將鼎力相持，加速5G在工業(yè)領(lǐng)域的布局。