Le blog de l'entreprise Carte principale SuperBrain : Carte de développement système moteur d'IA embarqué basée sur Rockchip RK3588S

Carte mère SuperBrain : Basée sur Rockchip Carte de développement de système embarqué pour l'informatique IA

À l'ère de l'intégration profonde entre l'intelligence artificielle et la robotique, le niveau d'intelligence des appareils terminaux est devenu le facteur de compétitivité clé. Qu'il s'agisse de permettre une interaction en temps réel dans les robots humanoïdes ou de prendre en charge le calcul en périphérie dans les terminaux industriels, un « cerveau » robuste est essentiel. Les cartes de développement de systèmes embarqués servent de pont essentiel entre la recherche théorique et l'application pratique. La carte mère SuperBrain, développée sur la puce Rockchip , est précisément une telle carte mère embarquée conçue pour les terminaux intelligents. Avec sa puissance de calcul élevée, ses capacités multimédias et ses interfaces étendues, elle injecte une nouvelle vitalité dans le secteur de l'IAoT.

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. présente la carte mère Superbrain — une carte de développement de système embarqué basée sur la plateforme de puce RK3588S de Rockchip. Vous trouverez ci-dessous une introduction détaillée à la puce processeur de nouvelle génération RK3588S :RK3588S

- Architecture CPU : Comprend une conception hétérogène octa-core 64 bits comprenant quatre cœurs Cortex-A76 haute performance (jusqu'à 2,4 GHz) et quatre cœurs Cortex-A55 économes en énergie. Prend en charge la planification dynamique big.LITTLE pour gérer efficacement les calculs complexes tout en réduisant la consommation d'énergie sous de faibles charges. Offre une amélioration des performances plus de quatre fois supérieure à celle de la génération précédente RK3399, gérant sans effort les demandes multitâches simultanées.

- Capacité de calcul IA : Intègre une NPU (unité de traitement neuronal) offrant une puissance de calcul allant jusqu'à 6 TOPS, prenant en charge les opérations en précision mixte, y compris INT4/INT8/INT16/FP16. Compatible avec les frameworks IA grand public tels que TensorFlow, MXNet, PyTorch et Caffe, il permet le déploiement local direct d'algorithmes IA, y compris la reconnaissance d'images, le traitement de la parole et le suivi d'objets. Cela élimine le besoin de puces IA séparées, réduisant considérablement les coûts de développement et l'empreinte matérielle.

- Capacités de traitement multimédia : Intègre un GPU ARM Mali-G610 MP4 prenant en charge les interfaces graphiques, y compris OpenGL ES 3.2, OpenCL 2.2 et Vulkan 1.2, avec des modules d'accélération graphique 2D et 3D haute performance intégrés. Il possède également de robustes capacités d'encodage/décodage vidéo, prenant en charge le décodage vidéo jusqu'à 8K@60fps (H.265/VP9/H.264) et l'encodage vidéo jusqu'à 8K@30fps (H.265/H.264), ainsi que le décodage AV1 4K@60fps. Cela répond aux exigences strictes des terminaux multimédias haute définition, de la vidéosurveillance et des applications similaires.

- Faible consommation d'énergie et miniaturisation : En tant qu'itération optimisée du RK3588, le RK3588S adopte un boîtier compact de 12x12 mm, plus économe en espace que l'empreinte de 17x17 mm du RK3588, ce qui le rend idéal pour les appareils embarqués avec des contraintes d'espace strictes. Parallèlement, le contrôle de la consommation d'énergie a été amélioré, avec une consommation d'énergie typique d'environ 1,6 W et une consommation d'énergie maximale ne dépassant pas 12 W, ce qui le rend adapté aux scénarios d'exploitation à faible consommation de qualité industrielle.

II. Conception de l'architecture matérielle de la carte mère SuperBrain

La carte mère SuperBrain utilise une conception matérielle personnalisée basée sur la puce

RK3588S

, utilisant un processus de PCB plaqué or par immersion à 10 couches pour assurer la stabilité du signal et la capacité anti-interférence. Les dimensions de la carte mère peuvent être adaptées à des configurations compactes (par exemple, 69,6 mm x 49,4 mm ou 89 mm x 57 mm) en fonction des exigences de l'application. Les broches utilisent des connecteurs plaqués or SODIMM ou des conceptions d'en-têtes à 260 broches, englobant presque toutes les broches du CPU pour faciliter l'expansion par les développeurs. L'architecture matérielle comprend trois composants principaux : les modules centraux, les interfaces d'extension et la gestion de l'alimentation :Le module central se concentre sur le calcul et le stockage fondamentaux, offrant des options de configuration flexibles pour répondre aux diverses exigences de l'application :

- Mémoire (RAM) : Prend en charge 4 Go/8 Go/16 Go de LPDDR4/LPDDR4X avec une largeur de bus de 64 bits, répondant aux exigences de transfert de données à large bande passante. Permet un fonctionnement fluide des systèmes embarqués complexes et des applications volumineuses, offrant un support mémoire suffisant pour le multitâche et l'exécution d'algorithmes IA.

- Stockage (Flash) : Mémoire flash eMMC standard de 16 Go, extensible à 32 Go/64 Go/128 Go. Comprend un emplacement pour carte TF réservé (prenant en charge SD3.0) et une mémoire Flash SPI NOR (128 Mbit) pour un stockage évolutif de grande capacité, adapté à la mise en mémoire tampon vidéo, à l'enregistrement de données et à des applications similaires.

- Conception thermique : Points de montage pour ventilateur de refroidissement intégrés pré-réservés, combinés à la disposition thermique du PCB, réduisent efficacement les températures de fonctionnement de la puce. Cela garantit un fonctionnement stable dans la plage de température de fonctionnement de -10°C à 60°C, ce qui le rend adapté aux environnements industriels difficiles.

2. Double excellence en audio et vidéo : Capacités de traitement multimédia exceptionnelles

En tant que carte mère terminale conçue pour l'interaction intelligente, la carte mère SuperBrain démontre des prouesses exceptionnelles en matière de traitement audiovisuel. Elle prend en charge le décodage vidéo 8K@60fps et l'encodage vidéo 8K@30fps, gérant sans effort les formats, y compris H.265, VP9 et AV1. Cela permet de piloter directement des écrans ultra haute définition 8K ou d'encoder en temps réel des séquences capturées par des caméras haute définition.

Cette capacité s'avère particulièrement vitale dans les scénarios d'interaction multimodale. Par exemple, lorsqu'elle est déployée dans des robots de service, la carte mère Superbrain alimente simultanément des écrans interactifs affichant des avatars virtuels tout en optimisant les entrées de plusieurs caméras MIPI via son processeur de signal d'image (ISP) intégré de 48 mégapixels. Elle prend en charge des algorithmes tels que le HDR, la réduction du bruit 3D et la correction de l'effet fisheye, garantissant une reconnaissance faciale et une détection de lecture labiale précises. Couplée à des réseaux de microphones multiples, elle obtient une annulation d'écho (-25 dB) et une réduction du bruit multimodal (-10 dB), prenant même en charge la fonctionnalité de « réveil par visage ». Cela permet aux robots de cibler précisément les sujets d'interaction, même dans des environnements bruyants.

3. Interfaces étendues : Conçues pour l'expansion des terminaux

Pour répondre aux diverses exigences de développement embarqué, la carte mère Superbrain dispose d'interfaces d'extension complètes couvrant l'affichage, la communication et la connectivité des périphériques. Cela élimine le besoin de cartes adaptatrices externes, rationalisant les flux de travail de développement :

- Interfaces d'affichage : Dispose d'une sortie HDMI 2.1 (prenant en charge 8K@60fps ou 4K@120fps), d'une sortie DP 1.4 (prenant en charge 8K@30fps) et d'une interface MIPI DSI (prenant en charge 4K@60fps). Permet un affichage indépendant multi-écrans, permettant la connexion simultanée à plusieurs appareils d'affichage pour des scénarios d'affichage haute définition et d'interaction multi-écrans.

- Interfaces de communication : WiFi double bande 2,4 GHz/5 GHz intégré (prenant en charge 802.11a/b/g/n/ac/ax, WiFi 6 en option) et Bluetooth 5.0 (prenant en charge BLE). Équipée d'un port Ethernet Gigabit (puce Realtek RTL8111H), elle prend en charge les modules 4G/5G extensibles (interface M.2 ou mPCIe) pour une couverture réseau filaire, sans fil et cellulaire complète, répondant aux exigences de communication dans les scénarios de calcul en périphérie et de contrôle à distance.

- Interfaces périphériques : Fournit un port hôte USB 3.0, un port hôte USB 2.0 et un port Type-C (prenant en charge la sortie DisplayPort 4 voies et l'USB 3.0 OTG), permettant la connexion de périphériques externes tels que des souris, des claviers, des clés USB et des disques durs ; - Interface d'extension GPIO 40 broches réservée prenant en charge UART, SPI, I2C, PWM et d'autres protocoles, permettant la connexion de capteurs, de relais, d'écrans et d'autres périphériques pour le prototypage d'appareils IoT.

- Interfaces dédiées : Dispose d'une interface de caméra MIPI-CSI (prenant en charge une résolution jusqu'à 4K) pour connecter des caméras haute définition afin de permettre la capture d'images ; fournit des interfaces audio (écouteurs, entrée microphone, sortie haut-parleur double canal), un port série de débogage (accessible via le GPIO 40 broches) et un bouton de récupération pour faciliter le débogage et l'expansion fonctionnelle par les développeurs.

4. Conception de la gestion de l'alimentation

Utilise une interface Type-C pour la livraison de puissance, prenant en charge les protocoles PD 2.0/3.0. La tension d'entrée s'adapte à une large gamme de 9 à 15 V, garantissant un fonctionnement sûr et fiable même dans des conditions d'alimentation fluctuantes ou instables. Intègre des circuits intégrés de gestion de l'alimentation complets pour obtenir un contrôle précis de l'alimentation du CPU, de la mémoire, des périphériques et d'autres modules, réduisant davantage la consommation d'énergie et prolongeant la durée de fonctionnement de l'appareil (adapté aux scénarios embarqués mobiles).

III. Support de l'écosystème logiciel

En tirant parti de l'écosystème logiciel mature de Rockchip, la carte mère SuperBrain offre un support système complet et des outils de développement pour abaisser les barrières pour les développeurs et accélérer la mise en œuvre des projets. Le support logiciel principal comprend :

- Support du système d'exploitation : Entièrement compatible avec plusieurs systèmes d'exploitation embarqués grand public, y compris Orange Pi OS, Android 12, Debian 11, Ubuntu, OpenWRT et OpenHarmony. Les développeurs peuvent sélectionner de manière flexible les systèmes en fonction des scénarios d'application sans efforts de portage complexes.

- Outils de développement et SDK : Fournit un package de développement SDK complet pour la puce

RK3588S

, comprenant les pilotes, les interfaces API, la documentation de développement et le code d'exemple. Prend en charge les outils de développement grand public tels que Visual Studio Code et Keil. De plus, prend en charge les outils de développement officiels de Rockchip, permettant le flashage du système, le débogage, les mises à niveau du firmware et d'autres fonctions pour rationaliser le processus de développement.- Compatibilité avec l'écosystème open-source : Compatible avec les projets open-source pour les cartes de développement grand public comme Raspberry Pi, permettant la réutilisation directe d'un vaste code open-source et d'exemples d'applications pour réduire les coûts de développement. Prend simultanément en charge les développeurs dans la personnalisation des noyaux système et des pilotes pour répondre aux exigences de développement personnalisées.

IV. Caractéristiques et avantages clés de la carte de développement

Par rapport aux cartes de développement embarquées traditionnelles, la carte mère SuperBrain (plateforme

RK3588S

) offre les avantages clés suivants grâce à une optimisation approfondie de sa puce, de son matériel et de son logiciel, ce qui la rend adaptée aux scénarios de développement embarqué de milieu à haut de gamme :RK3588S

et sa puissance de calcul IA de 6 TOPS rivalisent avec les processeurs embarqués de milieu à haut de gamme. Elle offre une rentabilité supérieure par rapport aux produits similaires, éliminant le besoin de puces IA ou de traitement vidéo séparées et réduisant considérablement les coûts matériels.3. Stable et fiable pour les applications industrielles : Construit avec une technologie de PCB plaqué or par immersion à 10 couches, une gestion thermique complète et une large plage de température de fonctionnement (-10°C à 60°C). A subi des tests de fiabilité rigoureux, y compris des cycles de température extrêmes et des tests de stress DDR, garantissant son aptitude aux environnements de contrôle industriel difficiles et aux équipements extérieurs.

4. Support de développement sur l'ensemble du cycle : Des références de conception matérielle, des packages de développement SDK et des codes d'exemple au support technique de production de masse post-production, des services complets permettent aux développeurs de terminer rapidement la validation de prototypes, le développement fonctionnel et la production de masse de produits, raccourcissant ainsi les cycles de développement.

5. Adaptabilité multi-scénarios : Tirant parti des performances robustes du CPU, du GPU et du NPU ainsi que des interfaces étendues, elle s'adapte à divers scénarios embarqués de milieu à haut de gamme. Cela élimine le besoin de redessiner les cartes de développement pour différentes applications, réduisant ainsi les coûts d'itération de projet.

V. Scénarios d'application typiques

La carte mère SuperBrain (plateforme

RK3588S

), avec ses hautes performances, son évolutivité et sa fiabilité stable, trouve une large application dans les scénarios embarqués de milieu à haut de gamme. Elle couvre plusieurs domaines, notamment l'IAoT, le contrôle industriel et les terminaux multimédias. Les applications typiques comprennent :- Appareils dotés d'IA : Adaptée à la reconnaissance visuelle IA (détection de silhouettes humaines, reconnaissance d'objets, reconnaissance de plaques d'immatriculation) et à l'interaction vocale (reconnaissance vocale, dialogue intelligent), elle facilite le développement de systèmes de contrôle d'accès intelligents, de terminaux de paiement par reconnaissance faciale et d'écrans de shopping interactifs.

- Terminaux multimédias : Prenant en charge l'encodage/décodage vidéo 8K et les capacités d'affichage multi-écrans, elle alimente la signalisation numérique haut de gamme, les décodeurs HD et les bornes libre-service, offrant des expériences multimédias nettes et fluides.

- Contrôle industriel et IoT : Dotée d'interfaces GPIO et de communication étendues, elle fonctionne comme un contrôleur industriel ou une passerelle IAoT, connectant divers capteurs et actionneurs pour permettre le contrôle intelligent et l'acquisition de données pour les équipements industriels. Elle prend également en charge le prototypage et l'itération rapides pour les contrôleurs de maison intelligente.

- Éducation et recherche : La compatibilité multi-systèmes et la nature open-source la rendent adaptée aux cours de systèmes embarqués universitaires et à la validation d'algorithmes IA, aidant les étudiants à maîtriser rapidement le développement embarqué et les compétences d'application IA. Elle fournit également aux chercheurs une plateforme de développement haute performance pour la R&D d'algorithmes et de technologies innovants.

- Terminaux AR/VR et Cloud Gaming : Tirant parti des capacités robustes du GPU et de la sortie d'affichage à faible latence, elle facilite le développement d'appareils AR/VR pour améliorer les expériences immersives. Sa capacité de décodage 8K garantit un traitement fluide du streaming de jeux basé sur le cloud, ce qui la rend bien adaptée aux applications de terminaux de cloud gaming.

VI. Conclusion

La carte mère SuperBrain, basée sur la plateforme Rockchip

RK3588S

, est centrée sur « haute performance, haute extensibilité, haute fiabilité et haute rentabilité ». Elle intègre les avantages matériels de la puce avec une conception de carte de développement personnalisée, complétée par un écosystème logiciel complet et un support de développement de bout en bout. Cette approche surmonte les points faibles traditionnels des cartes de développement embarquées, à savoir « performances insuffisantes » ou « coût excessif ». Que ce soit pour les développeurs effectuant la validation de prototypes, les étudiants réalisant des projets éducatifs ou les entreprises réalisant une production de masse, cette carte de développement offre des solutions flexibles et efficaces.RK3588S

et du support technique de Rockchip, la carte mère SuperBrain s'adapte de manière flexible aux exigences embarquées de milieu à haut de gamme dans plusieurs domaines, y compris l'IAoT, le contrôle industriel et le multimédia. Elle fournit une base matérielle et logicielle robuste pour les applications technologiques embarquées innovantes, permettant aux développeurs de réaliser rapidement la mise en œuvre de projets et de stimuler la mise à niveau intelligente de l'industrie embarquée.