AMD Kria K24 SOM加速工業(yè)及商業(yè)電機控制應用創(chuàng )新

電機控制系統無(wú)處不在，據統計電機控制消耗了全球工業(yè)能源總用量的70%。隨著(zhù)電機系統變得更加精密復雜，提供各種速度能力，并且越來(lái)越多采用新材料設計，包括碳化硅和氮化鎵來(lái)提升效率與性能，同時(shí)還能夠降低能耗。新的現代電機需要先進(jìn)的電機驅動(dòng)系統來(lái)控制這些電機，這樣才能使其扭矩、速度以及應變速達到最大，同時(shí)還能使能耗降到最低。電機驅動(dòng)系統主要是有三個(gè)要素，第一是驅動(dòng)器，第二是供電部分，第三是電機本身。因此專(zhuān)家也表示，提高電機的效率將對全球用電量產(chǎn)生顯著(zhù)的積極影響。提高這些應用的效率夠使能耗降低15%到40%。所以，如果能夠提升這些復雜電機的控制系統以及控制這些電機的電度的話(huà)，對于全球用電量會(huì )產(chǎn)生非常大的影響。

AMD近日推出 AMD Kria K24 系統模塊（ SOM ）和 KD240 驅動(dòng)器入門(mén)套件，這是 Kria 自適應 SOM 及開(kāi)發(fā)者套件產(chǎn)品組合的最新產(chǎn)品。AMD Kria K24 SOM 能以小尺寸提供高能效計算，面向成本敏感型工業(yè)和商業(yè)邊緣應用。先進(jìn)的集成扇出（ Integrated Fan-Out，InFO ）封裝令 K24 尺寸僅為信用卡一半大小，與此同時(shí)，功耗也是連接器相兼容的更大尺寸 Kria K26 SOM 的一半。 用戶(hù)通過(guò)這個(gè)產(chǎn)品可以降低能源消耗、能夠增加扭矩和其它的性能特點(diǎn)，同時(shí)還能進(jìn)行預測性維護和OTA、降低噪音和震動(dòng)，以及提升電機的生命周期。Kria SOM有一個(gè)優(yōu)勢，那就是不需要FPGA方面的專(zhuān)業(yè)知識，和之前的Kria SOM產(chǎn)品一樣，新推出的Kria K24 SOM也支持新用戶(hù)使用非自適應計算的工具，比如Python和MATLAB Simulink這些開(kāi)發(fā)流程。

K24 SOM 提供了高水平確定性和低時(shí)延，適合為邊緣端計算密集型數字信號處理（ DSP ）應用中使用的電氣傳動(dòng)和電機控制器供電。主要應用包括電機系統、工廠(chǎng)自動(dòng)化機器人、發(fā)電、電梯與列車(chē)等公共交通、手術(shù)機器人和磁共振成像（ MRI ）床體等醫療設備以及電動(dòng)汽車(chē)充電站。結合 KD240 驅動(dòng)器入門(mén)套件這款開(kāi)箱即用的、基于電機控制的開(kāi)發(fā)平臺使用時(shí)，產(chǎn)品便可提供利用 K24 SOM 進(jìn)行量產(chǎn)部署的無(wú)縫路徑。用戶(hù)可以快速啟動(dòng)并運行，從而加快電機控制和 DSP 應用上市進(jìn)程，而無(wú)需具備 FPGA 編程專(zhuān)業(yè)知識。

K24 SOM作為K26 SOM的補充和延伸，兩者基于同樣的Zynq UltraScale+ MPSoC架構，都是A53 四核以及雙R5F處理器，都帶有非常出色的外設。兩者之間的不同點(diǎn)之處在于，K24 SOM堪稱(chēng)K26 SOM的可擴展版，對于關(guān)注尺寸、功耗、成本等方面的設計，K24 SOM是更為理想的選擇。K24 SOM支持最新版本 22.04 Ubuntu OS，I/O數量要比K26 SOM少，LPDDR的數量是K26 SOM的一半。工業(yè)級的K24 SOM的2GB的LPDDR4由ECC支持。K24 SOM可以在電路板上做很多人工智能方面的操作，能夠支持人工智能（AI）推理深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )處理單元，它也可以應用于很多場(chǎng)景，創(chuàng )造更多的數據集，可以用人工智能推理來(lái)應用于這些數據集，無(wú)論是在本地還是云端。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)4.0時(shí)代，電機控制系統的職能不僅是控制電機這么簡(jiǎn)單，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)上面也有很多的功能是K24 SOM都支持的。

K24 SOM使用的Zynq UltraScale+自適應SoC是專(zhuān)門(mén)為K24 SOM設計的。它能夠實(shí)現混合關(guān)鍵性，就是一些用戶(hù)功能能夠給予實(shí)時(shí)優(yōu)先級，通過(guò)這個(gè)功能非常簡(jiǎn)單地控制不同任務(wù)之間的優(yōu)先級。這個(gè)產(chǎn)品也可以通過(guò)使用MPSoC來(lái)確保功能安全性，提升網(wǎng)絡(luò )安全，甚至還有一個(gè)內置HMI?？删幊痰?/span>I/O結構可以與任何傳感器進(jìn)行連接，包括環(huán)境、方向、視覺(jué)和其它傳感器。另外，K24 SOM還能夠支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)從 EtherCAT到TSN。K24 SOM能夠支持在業(yè)界比較普遍的40多種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準。K24 SOM是一個(gè)基于ARM處理系統的可編程邏輯器件，所以它也有很多特定性能。K24 SOM的尺寸只有信用卡的一半，通過(guò)采用InFo封裝技術(shù)（全球只有兩家公司能夠獲得這樣的技術(shù)），實(shí)現了更小型封裝 MPSoC 器件，帶來(lái)更為緊湊的 Kria SOM。

FPGA這樣的自適應技術(shù)比嵌入式計算當中的其它架構更加有優(yōu)勢，相比于DSP，它可以完全實(shí)現并行并具有四大性能方面的優(yōu)勢。第一，因為它是完全并行的，所以使用FPGA的硬件就能夠帶來(lái)時(shí)延方面的優(yōu)勢。因為只需要一個(gè)時(shí)鐘周期而不是兩百個(gè)時(shí)鐘周期。第二個(gè)是在功耗方面的優(yōu)勢。如果是要以最快方式取得結果，用傳統的方式，這個(gè)時(shí)鐘在跑起來(lái)的時(shí)候需要幾百個(gè)甚至是GHz級的速度。但是FPGA的速度可以更慢也可以節約用電，只要200 MHz就可以了。第三個(gè)優(yōu)勢是靈活應變性，使得開(kāi)發(fā)人員可以在功耗、時(shí)間以及時(shí)鐘速度方面進(jìn)行取舍，也就是可以實(shí)現時(shí)分復用，例如，您不需要在一個(gè)時(shí)鐘周期內完全200次操作，你只要在四個(gè)時(shí)鐘周期內進(jìn)行200次操作，可以根據具體任務(wù)進(jìn)行調整。最后一個(gè)優(yōu)勢是獨立性?，F在如果是多訪(fǎng)問(wèn)的電機控制應用，可以用FPGA的硬件來(lái)控制回路，而不是通過(guò)一個(gè)電路來(lái)控制多個(gè)電機，這樣會(huì )稀釋性能。

K24 SOM 具備定制打造的 Zynq UltraScale+ MPSoC 器件，配套的 KD240 入門(mén)套件是一款價(jià)格低于 400 美元的、基于FPGA 的電機控制套件。與其它基于處理器的控制套件相比，KD240 支持開(kāi)發(fā)人員在設計周期中更為成熟的節點(diǎn)入手，使入門(mén)級開(kāi)發(fā)人員能夠輕松使用。

K24 SOM 滿(mǎn)足用于工業(yè)環(huán)境的資格，其所支持的設計流程比此前任何一代產(chǎn)品都要多。其中包括 Matlab Simulink 等常見(jiàn)的設計工具與 Python 等語(yǔ)言，以及其對 PYNQ 框架廣泛的生態(tài)系統支持。此外，它還支持 Ubuntu 和 Docker。軟件開(kāi)發(fā)人員也可在使用 AMD Vitis? 電機控制庫的同時(shí)，保持對傳統開(kāi)發(fā)流程的支持。

隨著(zhù) Kria K26 SOM 的發(fā)布，AMD 推出了首個(gè)面向邊緣應用的應用商店（ App Store ）。通過(guò)推出 KD240 入門(mén)套件，AMD 現在率先提供預構建的電機控制應用，使用戶(hù)能夠創(chuàng )建可靠、可用且具有高級安全功能的高能效工業(yè)解決方案。