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

電機(jī)控制系統(tǒng)無處不在，據(jù)統(tǒng)計(jì)電機(jī)控制消耗了全球工業(yè)能源總用量的70%。隨著電機(jī)系統(tǒng)變得更加精密復(fù)雜，提供各種速度能力，并且越來越多采用新材料設(shè)計(jì)，包括碳化硅和氮化鎵來提升效率與性能，同時(shí)還能夠降低能耗。新的現(xiàn)代電機(jī)需要先進(jìn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來控制這些電機(jī)，這樣才能使其扭矩、速度以及應(yīng)變速達(dá)到最大，同時(shí)還能使能耗降到最低。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是有三個(gè)要素，第一是驅(qū)動(dòng)器，第二是供電部分，第三是電機(jī)本身。因此專家也表示，提高電機(jī)的效率將對(duì)全球用電量產(chǎn)生顯著的積極影響。提高這些應(yīng)用的效率夠使能耗降低15%到40%。所以，如果能夠提升這些復(fù)雜電機(jī)的控制系統(tǒng)以及控制這些電機(jī)的電度的話，對(duì)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(tǒng)模塊（ SOM ）和 KD240 驅(qū)動(dòng)器入門套件，這是 Kria 自適應(yīng) SOM 及開發(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(jì)算，面向成本敏感型工業(yè)和商業(yè)邊緣應(yīng)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。 用戶通過這個(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(yù)測(cè)性維護(hù)和OTA、降低噪音和震動(dòng)，以及提升電機(jī)的生命周期。Kria SOM有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，那就是不需要FPGA方面的專業(yè)知識(shí)，和之前的Kria SOM產(chǎn)品一樣，新推出的Kria K24 SOM也支持新用戶使用非自適應(yīng)計(jì)算的工具，比如Python和MATLAB Simulink這些開發(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(jì)算密集型數(shù)字信號(hào)處理（ DSP ）應(yīng)用中使用的電氣傳動(dòng)和電機(jī)控制器供電。主要應(yīng)用包括電機(jī)系統(tǒng)、工廠自動(dòng)化機(jī)器人、發(fā)電、電梯與列車等公共交通、手術(shù)機(jī)器人和磁共振成像（ MRI ）床體等醫(yī)療設(shè)備以及電動(dòng)汽車充電站。結(jié)合 KD240 驅(qū)動(dòng)器入門套件這款開箱即用的、基于電機(jī)控制的開發(fā)平臺(tái)使用時(shí)，產(chǎn)品便可提供利用 K24 SOM 進(jìn)行量產(chǎn)部署的無縫路徑。用戶可以快速啟動(dòng)并運(yùn)行，從而加快電機(jī)控制和 DSP 應(yīng)用上市進(jìn)程，而無需具備 FPGA 編程專業(yè)知識(shí)。

K24 SOM作為K26 SOM的補(bǔ)充和延伸，兩者基于同樣的Zynq UltraScale+ MPSoC架構(gòu)，都是A53 四核以及雙R5F處理器，都帶有非常出色的外設(shè)。兩者之間的不同點(diǎn)之處在于，K24 SOM堪稱K26 SOM的可擴(kuò)展版，對(duì)于關(guān)注尺寸、功耗、成本等方面的設(shè)計(jì)，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(shù)量要比K26 SOM少，LPDDR的數(shù)量是K26 SOM的一半。工業(yè)級(jí)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(yīng)用于很多場(chǎng)景，創(chuàng)造更多的數(shù)據(jù)集，可以用人工智能推理來應(yīng)用于這些數(shù)據(jù)集，無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(jī)控制系統(tǒng)的職能不僅是控制電機(jī)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(yīng)SoC是專門為K24 SOM設(shè)計(jì)的。它能夠?qū)崿F(xiàn)混合關(guān)鍵性，就是一些用戶功能能夠給予實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)，通過這個(gè)功能非常簡(jiǎn)單地控制不同任務(wù)之間的優(yōu)先級(jí)。這個(gè)產(chǎn)品也可以通過使用MPSoC來確保功能安全性，提升網(wǎng)絡(luò)安全，甚至還有一個(gè)內(nèi)置HMI?？删幊痰?/span>I/O結(jié)構(gòu)可以與任何傳感器進(jìn)行連接，包括環(huán)境、方向、視覺和其它傳感器。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(biāo)準(zhǔn)。K24 SOM是一個(gè)基于ARM處理系統(tǒng)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(xiàn)了更小型封裝 MPSoC 器件，帶來更為緊湊的 Kria SOM。

FPGA這樣的自適應(yīng)技術(shù)比嵌入式計(jì)算當(dāng)中的其它架構(gòu)更加有優(yōu)勢(shì)，相比于DSP，它可以完全實(shí)現(xiàn)并行并具有四大性能方面的優(yōu)勢(shì)。第一，因?yàn)樗峭耆⑿械模允褂?/strong>FPGA的硬件就能夠帶來時(shí)延方面的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)橹恍枰粋€(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(shì)。如果是要以最快方式取得結(jié)果，用傳統(tǒng)的方式，這個(gè)時(shí)鐘在跑起來的時(shí)候需要幾百個(gè)甚至是GHz級(jí)的速度。但是FPGA的速度可以更慢也可以節(jié)約用電，只要200 MHz就可以了。第三個(gè)優(yōu)勢(shì)是靈活應(yīng)變性，使得開發(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(xiàn)時(shí)分復(fù)用，例如，您不需要在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完全200次操作，你只要在四個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行200次操作，可以根據(jù)具體任務(wù)進(jìn)行調(diào)整。最后一個(gè)優(yōu)勢(shì)是獨(dú)立性?，F(xiàn)在如果是多訪問的電機(jī)控制應(yīng)用，可以用FPGA的硬件來控制回路，而不是通過一個(gè)電路來控制多個(gè)電機(jī)，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 入門套件是一款價(jià)格低于 400 美元的、基于FPGA 的電機(jī)控制套件。與其它基于處理器的控制套件相比，KD240 支持開發(fā)人員在設(shè)計(jì)周期中更為成熟的節(jié)點(diǎn)入手，使入門級(jí)開發(fā)人員能夠輕松使用。

K24 SOM 滿足用于工業(yè)環(huán)境的資格，其所支持的設(shè)計(jì)流程比此前任何一代產(chǎn)品都要多。其中包括 Matlab Simulink 等常見的設(shè)計(jì)工具與 Python 等語言，以及其對(duì) PYNQ 框架廣泛的生態(tài)系統(tǒng)支持。此外，它還支持 Ubuntu 和 Docker。軟件開發(fā)人員也可在使用 AMD Vitis? 電機(jī)控制庫的同時(shí)，保持對(duì)傳統(tǒng)開發(fā)流程的支持。

隨著 Kria K26 SOM 的發(fā)布，AMD 推出了首個(gè)面向邊緣應(yīng)用的應(yīng)用商店（ App Store ）。通過推出 KD240 入門套件，AMD 現(xiàn)在率先提供預(yù)構(gòu)建的電機(jī)控制應(yīng)用，使用戶能夠創(chuàng)建可靠、可用且具有高級(jí)安全功能的高能效工業(yè)解決方案。