基于Zynq 7000系列單板的FPGA米爾農業(yè)生產(chǎn)識別系統

隨著(zhù)農業(yè)生產(chǎn)模式和視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，農業(yè)采摘機器人的應用已逐漸成為了智慧農業(yè)的新趨勢，通過(guò)機器視覺(jué)技術(shù)對農作物進(jìn)行自動(dòng)檢測和識別已成為采摘機器人設計的關(guān)鍵技術(shù)之一，這決定了機器人的采摘效果和農場(chǎng)的經(jīng)濟效率。目前市面上最常見(jiàn)的是基于單片機開(kāi)發(fā)的自動(dòng)采摘機器人，但是隨著(zhù)人工智能的快速發(fā)展，通過(guò)建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )基于大量圖像數據訓練的識別方法成為新一代智慧農業(yè)發(fā)展必不可缺的硬性條件。

智慧農業(yè)

作為農業(yè)生產(chǎn)機器人升級芯片的選擇，FPGA實(shí)時(shí)高速采集功能，搭配ARM端高性能處理系統搭建機器人自動(dòng)識別采摘系統不為是最優(yōu)的選擇。Xilinx公司的Zynq 7000 系列的芯片作為控制器，既可以完成機器視覺(jué)算法，又可以實(shí)現對機器人的控制程序。此外，FPGA特有的并行處理能力可同時(shí)對多個(gè)目標進(jìn)行識別采摘，提高了采摘效率；在此期間，可以通過(guò)優(yōu)化算法和訓練學(xué)習圖像數據，對果實(shí)好壞進(jìn)行分揀。

農產(chǎn)品識別系統的工作流程可分為以下幾個(gè)步驟：

(1) 攝像頭采集圖像，將圖像信息通過(guò)串口發(fā)送到FPGA，預處理圖像數據。

(2) 調用ZYNQ芯片的識別算法程序包 ，識別農產(chǎn)品的種類(lèi)，成熟度，大小等相關(guān)信息。

(3) 通過(guò)網(wǎng)絡(luò )、多媒體接口把相應的農產(chǎn)品信息顯示在觸摸屏和云端，實(shí)時(shí)監控畫(huà)面并記錄采摘信息。

(4) 在通過(guò)FPGA和軟件的協(xié)調下，對圖像中水果坐標信息進(jìn)行計算，控制電機運轉機械臂對成熟果實(shí)進(jìn)行采摘操作。

基于Zynq 7000系列FPGA農業(yè)生產(chǎn)識別系統流程框架圖

隨著(zhù)農業(yè)升級硬件需求的不斷增加，米爾電子基于Xilinx Zynq 7000系列7Z010/7Z020處理器，設計了一款簡(jiǎn)單易開(kāi)發(fā)的單板Z-turn Board，大容量存儲設計，支持系統長(cháng)期數據存儲；擁有豐富的接口，攝像頭接口，HDMI顯示接口，LCD 接口，可連接高清觸摸屏幕，顯示各類(lèi)數據信息，實(shí)現就地監控和農作物實(shí)時(shí)管理；擁有千兆網(wǎng)口和CAN，PMOD，豐富的I/O等數據通訊接口，可輕松應對各類(lèi)場(chǎng)景下的多種功能需求。并且該單板支持PYNQ設計平臺，設計人員可以通過(guò)Python語(yǔ)言和庫，利用Zynq中融合可編程邏輯和微處理器的優(yōu)勢來(lái)快速構建更強大的嵌入式系統。

米爾基于Xilinx -7Z010/20單板

附基于Xilinx -7Z010/20處理的MYS--7Z010/20單板資料：

SOC：Xilinx Zynq-7010/20 高性能雙核ARM Cortex-A9處理系統（PS），FPGA架構：可編程邏輯單元 XC7Z010（28K，約43萬(wàn)邏輯門(mén) ）XC7Z020（85K，約1.3M邏輯門(mén)）。

系統內存：1GB DDR3 SDRAM（512MB*2）、

存儲：QSPI 默認16MB，TF CARD槽（支持外部啟動(dòng)）

網(wǎng)絡(luò )：一路千兆網(wǎng)口

視頻：HDMI接口

USB：USB HOST*2

JTAG：1路PS/PL復用 JTAG接口（進(jìn)行編程調試下載）

供電：5V/0.5A

為了開(kāi)發(fā)的多樣性，米爾還為Z-turn Board設計出專(zhuān)屬Z-turn IO cape，擴展了Z-turn 的普通IO，ADC，LCD，攝像頭接口等，能搭配更多的外設模組共同使用。大大擴展了開(kāi)發(fā)場(chǎng)景。

Z-turn+Z-turn IO Cape

關(guān)于米爾電子，專(zhuān)注嵌入式處理器模塊設計和研發(fā)，是領(lǐng)先的嵌入式處理器模組廠(chǎng)商。米爾電子在嵌入式領(lǐng)域具有20年的行業(yè)技術(shù)經(jīng)驗，為客戶(hù)提供專(zhuān)業(yè)的ARM工業(yè)控制板、ARM開(kāi)發(fā)板、ARM核心板、ARM開(kāi)發(fā)工具、充電樁計費控制單元及充電控制板等產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。此外，米爾電子還可通過(guò)涵蓋眾多ARM處理器及操作系統的專(zhuān)業(yè)技術(shù)提供定制設計解決方案，通過(guò)專(zhuān)業(yè)且高效率服務(wù)幫助客戶(hù)加速產(chǎn)品上市進(jìn)程。