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嵌入式视觉未来发展趋势

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2017-09-20 09:22:00
    机器视觉已经不在陌生了,很多行业也相继的使用到机器视觉技术,特别是工业制造行业,而随着技术的成熟,机器视觉应用也越来越广泛,今天沃德普机器视觉给大家介绍的是嵌入式视觉技术及其未来发展趋势。
 
    过去几年来,处理板技术获得了巨大的发展。它们能够取代原来需要由PC系统来进行的工作。在机器视觉领域,用于工业应用的组件变得更加小巧。曾经无比巨大、价格高昂的相机,如今已变得经济实惠,且具备精巧的设计。
 
    小型处理板与小型相机模块的结合也被称为“嵌入式视觉”。嵌入式视觉技术可为许多应用领域提供帮助,如医疗诊断设备与工业自动化领域等。
与经典的PC领域有所不同,处理器在嵌入式视觉领域里分为许多种类。以下的文章将对处理平台中的各种架构进行探讨,并概括现有的概念。
 
片上系统(SoC)
 
    片上系统(SoC)是嵌入式架构的核心,是实际成像处理的所在点。很多场合里,人们将专业术语“SoC”通俗地等同于“处理器”。然而实际上,SoC包含的不止这些。除了单核或多核并行CPU(中央处理器)之外,还有GPU(图形处理器)、接口控制器(如USB、以太网、I²C等)、内部总线系统、多媒体硬件(如视频编码和视频解码)、内部电源管理以及更多的组件,均包含在这种单个芯片之内。简而言之——SoC将PC中的许多核心组件简洁地集成于一体。
 
    智能手机与平板电脑的快速普及,让SoC技术得以发展。Apple和Samsung等主要制造商负担得起自行生产SoC的费用。开发专属的SoC动辄需要数百万(甚至数十亿)的资金,许多企业无法负担这笔高额费用。
 
    SoC实际上是嵌入式计算机模块。它包括CPU、GPU、总线系统以及接口控制器。
 
    片上系统(SoC)是指许多嵌入式系统中的中央处理器。SoC含有主要的处理器(一个或多个)和用于特别功能的各种集成电路,如接口、输入/输出端口。这些组件均在同一块芯片上。
 
 
系统模块(SoM)
 
    而技术导向的中小型企业的处境略为尴尬。一方面,SoC技术使强大的处理器拥有精巧的构造,这种技术非常出众,因为它让下一代产品变得更为小巧而迅速。另一方面,制作专属的SoC需要高昂的开发成本,这让企业无法内部发展这项技术。使用大规模制造商生产的现有SoC会对企业更为有利。
 
    许多企业试图改变这种困境,因此发展了“系统模块”(SoM,有时也称为“电脑模块[CoM]”)的技术。SoM包含SoC。它带有重要组件,如RAM(内存)、电源管理和其他总线系统,以便控制组件,也让SoC非常实用。打个比方:如果SoC是一座不与外界联系的工厂,SoM则会添加仓库、连接水电,并加上连通街道的出口,还可以与工厂负责人沟通。
 
    SoM具备一个或多个标准化插头连接器,可用于SoM(同样适用于SoM上的所有组件,包括SoC),以便和外界交流。事实上,这些插头连接器无法与外部设备(如网络、电源供电器或相机)连接。如要进行连接,则需要一个载板。
 
    然而,只要涉及到SoM,意味着SoC已经包含于组件当中。
 
    系统模块(SoM)是小型芯片上的一个完整(电脑)系统。SoM可作为一个完善的模块来使用。
 
系统模块(SoM)+载板
 
    如上所述,SoC仅包含接口控制器。它缺少一个物理接头(比如以太网插头),而载板填补了这种缺失。如上文所述,SoM的底面具有标准化插头连接器,因此可以与载板相连。载板提供所需的物理接头来连接外围设备,如屏幕、控制元件以及相机。比起SoC或SoM,开发载板技术相对较为简单。嵌入式技术中的组合式方法是为了让开发人员购买SoM成品,然后自行开发载板。这种做法比全定制设计的方式实惠,并极大提高了灵活性,这是因为开发人员可自行决定载板上所需的插头。USB、GigE或专利相机接头均可适用,因为接头型号为28针的LVDS可以连接一个或多个相机。
 
    配备载板的系统模块(SoM)利用载板提供物理接头,以便连接外围设备。
 
单板机(SBC)
 
    除了组合式的SoM+载板概念,还有另一种方法,即使用单板机,也称为SBC。原则上,单板机是集成于单元电路板上的SoM+载板,故称为单板机。。单板机带有一系列预先集成于板上的接头,在无需另外开发载板的情况下即可直接连上外围设备。
 
    优点:SBC非常易于操作。缺点:例如,如果操作时需要第五代USB 2.0接头,由于单机版所使用的SBC概念不够灵活,导致无法提供这类组件。因此,尽管SBC意味着最少的开发时间和最低的开发成本,它同时也是最为不灵活的技术。如果企业想大量出售要求特定应用的CPU,SBC并非是好的选择。因为选用SBC意味着它的接头或组件并不适用于某些应用。因此,这篇文章提到了最后一个嵌入式架构概念,即全定制设计。
 
    单板机基本上是集成于单元电路板上的SoM+载板。SBC的设计并不能满足一些特定应用的需求,而是为支持大范围的基本应用而设计的。
 
全定制设计
 
    为了更全面地描述嵌入式架构的多样性,必须提到全定制设计(FCD)的概念。FCD是由一家企业开发的单板机,可用于应用当中,而企业也无需另外出售FCD。相反,它适用于更大的系统。因此,FCD其实是安装于板上并带有高度自定义装置的SoM+载板。
 
    例如:一家医疗工程公司计划开发一款手持设备,可用于拍摄和追踪皮肤上可疑的黄褐斑。采取SoM+载板是一种方式。然而这种方式并不可行,因为将SoM放于载板上需要占用太多空间。这家公司同时也计划出售数千款其他的产品。这种情况下,公司决定自行开发定制SBC(安装于一个单元电路板上的SoM+载板),他们认为这样做是更为经济可行的办法。这样的选择满足了特定应用的需求,也因为这种设计仅包含应用所需的组件,成本优化得以实现。
 
    全定制设计涉及到安装于电路板上的SoM+载板。它是一种能实现成本优化,并满足特定应用需求的方法。
 
总结
 
    处理板是嵌入式视觉中主要的一环。这些处理板可以设计成不同样式。
 
    根据单位数、专门技术、从属系统类型、成像处理需求的不同要求,需要相应地分为不同的概念,也有各种各样的选项可供选择,如带有小型单板机的经典视觉系统、安装在定制载板并带有SoM或SoC的模块系统,还有崭新的全定制设计。
 
    随着开发人员对所选处理平台工作的进一步深入,如果他们在现成组件中选择的产品越少,开发和组装成本就会逐步攀升。但如果大批量生产产品,每个产品的单价也会越低。
 

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