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AMD推出Kria K24 SOM及KD240驱动器入门套件:电控与DSP领域的优异解决方案

9月14日,AMD推出了Kria自适应系统模块(SOM)的Kria K24以及KD240驱动器入门套件。发布会上,AMD工业、视觉、医疗与科学高级总监Chetan Khona表示,全新高能效的新产品组合,是电机控制以及数字信号处理领域最为优异的一个解决方案。

AMD工业、视觉、医疗与科学高级总监Chetan Khona

Kria K24发布的初衷之一就大幅降低能耗。

众所周知,从公共交通系统,从工厂自动化到仓储所使用的机器人,再到医疗设备,甚至农业的空中系统,电动驱动器无处不在。然而,所有这些电机消耗了全球工业能源总用量的70%。Chetan表示,通过提高电机的效率,能耗可降低15%到40%,对全球用电量将产生显著的积极影响,其对策数越来越多采用碳化硅和氮化镓等新材料设计,以及先进的驱动系统来控制电机的扭矩、速度以及应变速等等。

得益于InFo这种全球仅有两家公司具备的封装技术,InFO实现了更小型封装MPSoC器件,从而带来更为紧凑的Kria K24 SOM。尺寸只有信用卡一半的K24 SOM不仅帮助用户降低能源消耗、增加扭矩,同时还能进行预测性维护和OTA、降低噪音和震动,提升电机的生命周期。

Kria K24 SOM:以可扩展、高能效SOM简化DSP开发

Kria K24 SOM通过Zynq UltraScale+MPSoC带来高水平确定性、可靠性和安全性,多种电机连接和驱动级技术,构建低功耗数字信号处理(DSP)解决方案,实现高能效计算。

Kria K24 SOM

由于与前一代产品K26 SOM基于相同的Zynq UltraScale+MPSoC架构,均采用ARM A53四核以及R5F双核处理器,这意味着K24 SOM作为K26 SOM的可扩展版,不仅支持众多传感器和外设,无线软件更新和灵活应变的硬件能满足不断演进的标准,还能够支持新用户使用非自适应计算的工具,如Python和MATLAB Simulink等开发流程。

Zynq UltraScale+自适应SoC能够实现混合关键性,通过该功能,K24 SOM可非常简单地控制不同任务之间的优先级,并通过使用MPSoC来确保功能安全性,甚至还有一个内置HMI。可编程的I/O结构可以与任何传感器进行连接,包括环境、方向、视觉和其它传感器。

K26 SOM与K24 SOM设有专门的散热装置。

借助在尺寸、功耗、成本等方面进行的大量优化设计,K24 SOM成为更为理想的选择:

一是支持最新版本22.04 Ubuntu OS,I/O数为132个,比K26 SOM少,LPDDR数量是K26 SOM的一半。工业级的K24 SOM的2GB LPDDR4由ECC支持,安全方面,以硬件信任根及TPM 2.03提供支持。

二是支持人工智能(AI)推理深度神经网络处理单元,从而在本地或云端应用于丰富的场景,并创造更多的数据集。

三是支持大量工业物联网应用。K24 SOM是一个基于ARM处理系统的可编程逻辑器件,能够支持在业界40多种常用的工业互联网标准,支持工业互联网从EtherCAT到TSN。

连接器兼容性实现Kria SOM之间无缝迁移,这可能是客户最喜欢的一个功能。这个概念客户支持从低端到高端产品相互之间无缝迁移可扩展性,更好地满足客户需求。

具体如何实现?

Chetan介绍说,K26 SOM有两个连接器,每个都是240引脚;K24 SOM也有两个连接器,分别是240和40的引脚,这个240引脚的连接器在电子与架构方面可以互换。仅需通过设计一张单独的载卡,就可以在二者上来回转换。

目前,K24 SOM能够支持感应电机、永磁电机、磁阻电机等多种不同类型的电机,最受欢迎的是无刷直流电机,无刷直流电机当中最有名的就是伺服电机。

Kria KD240驱动器入门套件:开箱即用、兼顾成本与效率

Kria KD240是面向嵌入式软件开发人员的端到端解决方案,提供多种电机控制接口,用于构建目标DSP应用,无需硬件专业知识即可实现可定制设计,将开发流程扩展到Python和MATLAB Simulink环境。

Kria KD240

Kria KD240由软件工具流程和最新Ubuntu操作系统提供支持。

目前,使用Kria从事创新的开发人员众多。

Kria KD240驱动器入门套件的大小和之前的版本相当。在顶端有micro SD、多个USB、以太网、CAN的接口,右侧和底部有专门和电机、传感器的连接接口,左下角还有一个主要是用于扩展的Pmod。开发人员在等待客户构建硬件的过程当中,可以用KD240驱动器入门套件来进行K24 SOM的开发。

Kria KD240具有成本效益、部署时间更快。入门套件简单易用,借助专门接口,以及配套的指南和其它的资源,简单五步就可以启动,而且客户的反馈也非常正面。如果是电机控制的话,用户在收到套件之后一个小时之内就可以完成启动过程,是适合中小型提供商的经济实惠的电机控制解决方案,且无需功率级或扩展板。

Kria KD240由开放标准、应用商店和免费资源提供支持,社区可解答用户疑问。

KD240它采用正交编码器,自动化无刷直流电机,在整个运行过程中始终都能够定位电机。REV Robotics 2合1电机套件配件今年晚些时候问世,它帮助用户能够有不同的KD240的设置。这个2合1的电机套件配件可以制作一个简易的机械臂,配备可选视觉AI的射球器,可以和USB摄像头进行连接,用人工智能帮助瞄准。

此次推出的KD240驱动器入门套件就像是机器人的肌肉,可以来控制机器人的行动和传动。软件工程师,可用KD240,与先前发布的用于机器人行动和传动的KR260,以及用于摄像头与系统中的视觉来辅助导航相结合的KV260一起,嵌入并制定他们的原型,之后使用量产型SOM和他们开发的载卡,验证并批量生产的机器人,可吸引来自STEM教育、高校、初创企业、娱乐以及大型跨国企业的新用户。

除了机器人之外,Kria还有很多的应用场景,如发电、电动汽车充电、医疗控制设备到公共交通,以及3D打印系统。这些应用虽然并不全是用电机控制,但其共同点是需要非常密集的数字信号处理和传感融合。

据了解,Kria用户当中的25%是自适应计算的新用户。

超越传统嵌入式架构:自适应计算提供更高吞吐量

FPGA自适应技术比嵌入式计算等其它架构更具特色。

在DSP的处理流程中,采用FPGA,可以完全实现并行并具有四大性能方面的优势:

——由于完全并行,所以使用FPGA的硬件,只需要一个时钟周期就能够带来时延方面的优势。

——要以最快方式取得结果,传统方式的时钟速度是数百个甚至GHz级,而FPGA仅需200 MHz,从而节约用电。

——特殊的设计,使得开发人员可以在功耗、时间以及时钟速度方面进行取舍,如将一个时钟周期内的200次操作分解成在四个时钟周期内的200次操作,从而提高灵活应变性。

——多访问的电机控制应用,可以用FPGA硬件来控制回路,而不是稀释性能的一个电路来控制多个电机,具备较高的独立性。

由于FPGA自适应技术能够提供最大程度的灵活性,以支持多种应用场景,目前,AMD正专注于集成自适应计算技术到Kria SOM中。

Kria K24与KD240驱动器入门套件:构筑重塑效应

总体而言,AMD Kria产品组合包能够支持非常广泛的应用,其价格、功耗和它的尺寸也能够匹配不同的用户需求。这些产品有很多功能都是互补的。

Kria KD240驱动器入门套件和用于量产的K24 SOM已经开放订购,电机配件包以及工业级的SOM也将开放预定,今年年底之前出货。

K24 SOM不仅能够支持机器人战略,而且功耗非常低,确定性非常高,时延也非常的短,能够很好地去应对DSP有关的应用,以及与之相配套适应的设计流程。

Kria SOM的重要价值还在于应用商店,从KV260到KR260、KD240,预计今年年底会有超过25款应用发布于其上。所有这些应用均基于Ubuntu linux开发且都是容器化的,可在Docker Hub中来配置,已经成为行业标配。

“作为一个非常了不起的产品,K24 SOM及其产品组合能够带来的可扩展的机会。”Chetan期待在整个产品组合产生的重塑效应。

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