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

隨著農業(yè)生產(chǎn)模式和視覺技術的發(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，通過機器視覺技術對農作物進行自動檢測和識別已成為采摘機器人設計的關鍵技術之一，這決定了機器人的采摘效果和農場的經(jīng)濟效率。目前市面上最常見的是基于單片機開發(fā)的自動采摘機器人，但是隨著人工智能的快速發(fā)展，通過建立神經(jīng)網(wǎng)絡基于大量圖像數(shù)據(jù)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實時高速采集功能，搭配ARM端高性能處理系統(tǒng)搭建機器人自動識別采摘系統(tǒng)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算法，又可以實現(xiàn)對機器人的控制程序。此外，FPGA特有的并行處理能力可同時對多個目標進行識別采摘，提高了采摘效率；在此期間，可以通過優(yōu)化算法和訓練學習圖像數(shù)據(jù)，對果實好壞進行分揀。

農產(chǎn)品識別系統(tǒng)的工作流程可分為以下幾個步驟：

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

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

(3) 通過網(wǎng)絡、多媒體接口把相應的農產(chǎn)品信息顯示在觸摸屏和云端，實時監(jiān)控畫面并記錄采摘信息。

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

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

隨著農業(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，設計了一款簡單易開發(fā)的單板Z-turn Board，大容量存儲設計，支持系統(tǒng)長期數(shù)據(jù)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，顯示各類數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)就地監(jiān)控和農作物實時管理；擁有千兆網(wǎng)口和CAN，PMOD，豐富的I/O等數(shù)據(jù)通訊接口，可輕松應對各類場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Python語言和庫，利用Zynq中融合可編程邏輯和微處理器的優(yōu)勢來快速構建更強大的嵌入式系統(tǒng)。

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(tǒng)（PS），F(xiàn)PGA架構：可編程邏輯單元 XC7Z010（28K，約43萬邏輯門 ）XC7Z020（85K，約1.3M邏輯門）。

系統(tǒng)內存：1GB DDR3 SDRAM（512MB*2）、

存儲：QSPI 默認16MB，TF CARD槽（支持外部啟動）

網(wǎng)絡：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（進行編程調試下載）

供電：5V/0.5A

為了開發(fā)的多樣性，米爾還為Z-turn Board設計出專屬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。大大擴展了開發(fā)場景。

Z-turn+Z-turn IO Cape

關于米爾電子，專注嵌入式處理器模塊設計和研發(fā)，是領先的嵌入式處理器模組廠商。米爾電子在嵌入式領域具有20年的行業(yè)技術經(jīng)驗，為客戶提供專業(yè)的ARM工業(yè)控制板、ARM開發(fā)板、ARM核心板、ARM開發(fā)工具、充電樁計費控制單元及充電控制板等產(chǎn)品和技術服務。此外，米爾電子還可通過涵蓋眾多ARM處理器及操作系統(tǒng)的專業(yè)技術提供定制設計解決方案，通過專業(yè)且高效率服務幫助客戶加速產(chǎn)品上市進程。