為了讓消費類應用和工業優勢提升機器學習和智慧視覺效能，邊緣設備的製造和控制應用都需要處理器來配合。本文介紹恩智浦i.MX 8M Plus 應用處理器的功能，以及如何在嵌入式視覺系統中使用。

製造和工業流程自動化程度的增加，對基於視覺的智慧系統產生了更多的需求。這些系統捕獲可視輸入，然後使用各種處理技術根據該輸入做出決策。這些視覺系統通常整合在更大的控制系統中，因此它們必須能夠與其他設備進行即時通訊。

恩智浦i.MX 8M Plus 應用處理器，為工業邊緣和廣泛的其他應用提供機器學習和智慧視覺支援。以下說明如何在嵌入式視覺系統中使用它。

邊緣運算的優勢

當採用雲端運算時，用戶依賴於本地網路範圍以外的運算資源。通過邊緣運算，大部分處理工作將恢復在本地網路的範圍內，因此，敏感數據也可以保留在本地網路中。

邊緣設備可以執行各種任務。在雲運算模式中，它們通常用於篩選、預處理和儲存或緩衝數據。現在的新興技術如內建神經處理單元（Integrated neural processing units；NPUs），為邊緣設備中可以實現的任務開闢可能性。

邊緣設備可以根據各種數據源（如攝影機輸入）做出決策，並讓使用戶能夠將基本數據保留到本地網路中。這減少了必須上傳到雲端的數據量，並提高了系統的整體可靠性和安全性。它還可實現更快的即時決策，因為將數據傳輸到雲和等待控制回應會增加延遲，從而阻止雲計算體系結構解決某些應用程式問題。

圖1 : 恩智浦的i.MX 8M Plus應用處理器評估套件。（source：NXP）

使用嵌入式NPU，邊緣處理系統可以丟棄來自輸入設備（如攝影機）當中不需要的資料，並且只能將相關數據集上傳到雲中。這樣可以節省本地網站的頻寬，並減少雲中所需的存儲和處理量，進而降低長期運營成本。

i.MX 8M Plus應用處理器

恩智浦通過整合兩個i.MX MIPI CSI攝影機介面和雙攝影圖像信號處理器 （ISP），支持高達1200萬像素的解析度，以及一個 2.3 TOPS 神經處理單元 （NPU），在邊緣實現基於視覺的應用，從而加快機器學習。

ISP的整合降低了系統的整體複雜性、成本和功耗要求，同時提供成像解決方案，尤其是在200萬像素和更高的解析度下。i.MX 8M Plus擁有的多媒體功能還包括視頻編碼和解碼、2D和3D圖形加速以及音訊和語音功能。

i.MX 8M Plus處理器也整合了通信介面，如2 Gigabit乙太網控制器。其中之一是支援時間敏感網路（TSN）而第，二個支援音訊視頻橋接（AVB）。該設備還包括雙CAN-FD介面、兩個USB 3.0/2.0埠、一個PCIe 3.0介面及三個SDIO 3.0控制器。

i.MX 8M Plus SoC使用異構運算，為開發人員提供了幾個不同的可程式設計處理內核。通過Arm CortexR-A53以及Ycto Linux為應用開發人員提供有力的支援。整合的M7內核提供即時效能，或是可用於啟用低功耗工作模式。

圖2 : 此評估板展示i.MX 8M Plus SoC各種可用埠用於將連接到現有設備。（source：NXP）

許多製造和控制應用都需要高可靠性。為了確保高可靠性，恩智浦在DRAM內嵌ECC支援和ECC on-chip RAM，用於檢測和糾正記憶體錯誤。

將上述所有功能整合，i.MX 8M Plus應用處理器適合在邊緣啟用基於視覺的嵌入式系統。這些系統的範圍，包括從工廠中檢測生產線上故障專案的品質控制機制，到智慧家居控制器（例如自動氣候和安全控制器）。

圖3 : i.MX 8M Plus處理器適用於多個應用程式。（source：NXP）

工作條件、壽命和可靠性

許多工業應用案例都需要一個可以長時間在實地運行的處理器。i.MX 8M Plus處理器符合工業標準，能夠在-40°C至105°C的廣大溫度範圍內運行長達10年。

此外，i.MX8M Plus處理器是恩智浦15年壽命計劃的成員，保證產品推出後15年的供應。這使得i.MX 8M Plus處理器適用於需要更長產品生命週期的應用，無論是由於認證要求或是軟體開發時間

完整健全的ML開發生態系統：eIQ

突破性的ML應用程式需要一個能夠完成任務的設計和開發生態系統。

根據2019年嵌入式市場研究顯示，55% 的開發人員表示他們當前或未來的工作需要機器學習。為了跨越鴻溝，為大多數開發人員啟用機器學習，機器學習支持必須變得更加全面和更易於使用。更全面的支持意味著必須提供端到端的工作流程，允許開發人員引入其訓練數據，為應用選擇正確的模型，執行模型訓練、優化和量化，最後執行目標分析，然後進入生產環境。

如何更易於使用有時流於主觀，但對於大多數採用者來說，這意味著必須提供簡化但優化的用戶介面。理論上啟用一個機器學習開發環境，該環境基本上可以隱藏詳細資訊，只需單擊幾個選項，即可導入使用者的訓練數據並在目標設備上部署模型。

與Au-Zone一起跨越鴻溝

為能實現更便於使用的使用介面，跨越採用者鴻溝，恩智浦已投資了位於加拿大的Au-zone Technologies公司，建立了獨家的戰略夥伴關係，以擴大eIQ機器學習軟體開發環境，與易於使用的ML工具，並擴大其提供矽優化的推理引擎以加速邊緣機器學習。

Au-Zone公司的DeepView ML工具套件將借助直觀的圖形使用者介面（GUI）和工作流來增強eIQ，使所有體驗級別的開發人員（例如嵌入式開發人員、數據科學家、ML 專家）能夠導入數據集以及模型，在整個恩智浦邊緣處理產品組合中快速訓練和部署NN模型和ML工作負載（圖4）。

圖4 : Au-Zone 的 DeepView? ML工具套件（source：NXP）

應用案例

i.MX 8M Plus應用處理器適合於各種應用，從工業級控制器到節能消費電子設備，其中目標應用包括工業HMI、自動化控制器、機器視覺系統、醫療設備、家庭安全和監控以及車隊管理。