شرکت دیروباتیکس (D-Robotics) کیت توسعهی RDK S100P را معرفی کرده است؛ کامپیوتر تکبرد رباتیکی که با تراشهی اختصاصی S100P، هستههای پردازشی Cortex-A78AE و Cortex-R52+ و شتابدهندهی هوش مصنوعی با توان ۱۲۸ ترا عملیات بر ثانیه (TOPS) در دقت INT8، بهعنوان رقیبی برای کیت توسعهی NVIDIA Jetson Orin NX 16GB معرفی شده است.
تراشهی S100P از سه بخش اصلی تشکیل شده است؛ ۶ هستهی Cortex-A78AE با فرکانس ۲ گیگاهرتز (نسخهی Automotive Enhanced برای کاربردهای حساس به ایمنی)، چهار هستهی Cortex-R52+ با فرکانس ۱.۲ گیگاهرتز و یک شتابدهندهی هوش مصنوعی اختصاصی به نام Nash BPU.
در پیکربندی هستههای R52+ دو هسته در حالت لاکاستپ (Lockstep؛ اجرای همزمان و مقایسهی نتیجهی دو هسته برای تشخیص خطای سختافزاری) برای کاربردهای ایمنیمحور کار میکنند و دو هستهی دیگر در حالت اسپلیت-لاک (Split-Lock) قابلتنظیماند. در عمل، این یعنی هستههای A78AE و شتابدهندهی هوش مصنوعی مسئولیت اجرای لینوکس و پردازش بینایی ماشین را بر عهده دارند، در حالی که واحد میکروکنترلری میتواند وظایف حساس به زمان مانند کنترل موتور و ورودی/خروجی حسگرها را مدیریت کند؛ رویکردی که میتواند نیاز به یک کنترلکنندهی بلادرنگ جداگانه را در برخی طراحیهای رباتیک کاهش دهد، هرچند حذف کامل آن به نیازهای دقیق هر ربات بستگی دارد.
کیت توسعهی RDK S100P دیروباتیکس (منبع تصویر: CNX Software)
مشخصات کامل سختافزاری
برد S100p RDK از پردازندهی گرافیکی Arm Mali-G78AE (با توان ۱۰۰ گیگافلاپس) و ۲۴ گیگابایت حافظهی LPDDR5 روی گذرگاه ۹۶ بیتی با سرعت تا ۶۴۰۰ مگاترانسفر بر ثانیه بهره میبرد. فضای ذخیرهسازی شامل ۶۴ گیگابایت حافظهی فلش eMMC (بهعنوان دستگاه بوت اصلی) و یک اسلات M.2 با کلید M برای افزودن SSD از نوع NVMe است، هرچند طبق مستندات فعلی، بوتشدن سیستم هنوز تنها از طریق eMMC ممکن است. خروجی نمایش از طریق HDMI 1.4 با وضوح تا ۲۵۶۰ در ۱۴۴۰ پیکسل در فرکانس ۶۰ هرتز فراهم میشود.
برای دوربین، این برد یک هدر توسعهی ۱۰۰ پین و سه رابط چهارخطهی MIPI CSI-2 دارد که با برد توسعهی جانبی اختیاری، تا دو رابط MIPI و چهار ورودی GMSL دیگر هم قابل افزایش است.
در بخش شبکه، دو پورت اترنت گیگابیتی (یکی برای استفادهی عمومی و دیگری با آیپی ثابت داخلی برای اتصال مستقیم) و یک اسلات M.2 با کلید E برای ماژول وایفای و بلوتوث تعبیه شده است. اتصالات دیگر شامل چهار پورت USB 3.0 از نوع A و یک پورت USB 2.0 از نوع C برای فلشکردن و دیباگ، هدر ۴۰ پین اصلی GPIO (با پشتیبانی SPI، I2C، I2S، PWM و UART) و یک هدر ۱۶ پین اختصاصی برای میکروکنترلر است. تغذیهی این برد از طریق ورودی DC با ولتاژ ۱۲ تا ۲۴ ولت (همراه با آداپتور ۹۰ واتی) انجام میشود و حداکثر تا ۱۵۰ وات هم پشتیبانی میکند. ابعاد این برد بههمراه قاب، ۱۲۱ در ۱۲۰ در ۵۱ میلیمتر است.
بردهای توسعهی جانبی
دیروباتیکس دو برد گسترش اختیاری هم برای این خانواده معرفی کرده است. برد گسترش دوربین (Camera Expansion Board)، دو رابط چهارخطهی MIPI CSI-2 و چهار ورودی GMSL2 (از طریق دیسریالایزر Maxim MAX96712) اضافه میکند و از دوربینهایی مانند IMX219 و SC230AI و SC132GS و حتی دوربینهای عمقسنج اینتل ریلسنس D457 و D435i پشتیبانی میکند.
برد گسترش پورت میکروکنترلر (MCU Port Expansion Board) هم به دامنهی هستههای Cortex-R52+ متصل میشود و پنج پورت CAN FD (تا سرعت ۸ مگابیتبرثانیه)، یک پورت اترنت گیگابیتی و یک هدر ۳۰ پین تا هفت کانال ADC، دو رابط I2C و دو رابط SPI اضافه میکند؛ این برد یک حسگر اینرسی BMI088 بوش (Bosch) هم دارد که پشتیبانی نرمافزاری آن هنوز در نسخهی فعلی کیت توسعهی نرمافزار در دسترس نیست.
مشخصات نرمافزاری سیستمعامل اختصاصی RDK OS
برد S100p با سیستمعامل اختصاصی RDK OS، مبتنی بر اوبونتو ۲۲.۰۴ و هستهی لینوکس ۶.۱، عرضه میشود و از طریق ابزار D-Navigation و پورت USB-C، از ویندوز، لینوکس یا مکهای مبتنی بر تراشهی اپل سیلیکون قابل فلشکردن است. برای توسعهی رباتیک، پشتهی نرمافزاری TogetheROS.Bot بر پایهی ROS 2 Humble ارائه شده که شامل ماژولهایی برای مدیریت حسگرها، اجرای مدلهای هوش مصنوعی روی شتابدهندهی BPU و پردازش سختافزاری ویدیو است. توسعهدهندگان همچنین به مخزن آمادهای از مدلهای هوش مصنوعی از جمله YOLO دسترسی دارند که با ابزار زنجیرهی OpenExplorer و کوانتیزهسازی INT8، برای اجرا روی شتابدهندهی Nash آمادهسازی میشوند.
نمودار معماری کیت توسعهی RDK S100P (منبع تصویر: CNX Software)
مقایسه با NVIDIA Jetson Orin NX
با توجه به مشخصات، RDK S100P بیشتر رقیب مستقیم نسخهی ۱۶ گیگابایتی Jetson Orin NX است تا نسخهی ارزانتر Orin Nano Super یا نسخهی گرانقیمتتر AGX Orin. هر دو از هستههای Cortex-A78AE، حافظهی LPDDR5، رابط دوربین MIPI و طراحی متمرکز بر ROS 2 بهره میبرند. Orin NX 16GB با هشت هستهی A78AE و پردازندهی گرافیکی ۱۰۲۴هستهای Ampere و ۳۲ هستهی Tensor و ۱۶ گیگابایت حافظهی LPDDR5 روی گذرگاه ۱۲۸ بیتی و توان تا ۱۰۰ ترا عملیات بر ثانیه در دقت INT8 پراکنده (Sparse) با مصرف ۲۵ وات عرضه میشود. با این حال، باید توجه داشت که ارقام TOPS این دو محصول، بهدلیل تفاوت روش اندازهگیری کارایی هوش مصنوعی میان انویدیا و دیروباتیکس، مستقیماً با هم قابلمقایسه نیستند.
مهمترین تفاوت این دو محصول اما در نرمافزار و سختافزار کنترلی است. اکوسیستم Jetson شامل CUDA و TensorRT و PyTorch و پلتفرم Isaac، بههمراه طیف گستردهای از بردهای رابط و ماژولهای جانبی از تولیدکنندگان مختلف است. در مقابل، RDK S100P از فرمت اختصاصی مدل .hbm و زنجیرهی ابزار OpenExplorer خود دیروباتیکس استفاده میکند. از طرف دیگر، این برد یک واحد میکروکنترلری Cortex-R52+ چهارهستهای با قابلیت لاکاستپ و اسپلیت-لاک برای کنترل بلادرنگ دارد که در Jetson Orin NX وجود ندارد؛ ویژگیای که میتواند برای پروژههای رباتیک صنعتی و ایمنیمحور جذاب باشد.
جایگاه برد جدید در خانوادهی محصولات DRobotics و قیمت آن
دیروباتیکس پیشتر بردهای RDK X3 (مبتنی بر تراشهی Sunrise X3 با پردازندهی چهارهستهای Cortex-A53 و شتابدهندهی ۵ تاپسی) و RDK X5 (مبتنی بر تراشهی هشتهستهای Sunrise X5 با شتابدهندهی ۱۰ تاپسی) را عرضه کرده بود. RDK S100P از نظر ردهی کارایی، کاملاً متفاوت و بهمراتب قدرتمندتر از این دو نسل قبلی است. قیمت کیت کامل این برد، ۸۹۹ دلار از فروشگاه DFRobot یا ۹۹۹.۹۹ دلار از Waveshare اعلام شده است. لازم به یادآوری است که یک مدل ارزانتر با قیمت ۶۲۵.۹۹ دلار در آمازون هم دیده میشود، اما آن محصول در واقع نسل قبلی همین خانواده، یعنی RDK S100 (بدون پسوند P)، با ۱۲ گیگابایت رم و توان تا ۸۰ تاپس است.
تصمیم دیروباتیکس برای جایدادن یک واحد کنترل بلادرنگ مستقل و ایمنیمحور (با قابلیت لاکاستپ که معمولاً در تراشههای خودرویی و صنعتی دیده میشود) در کنار یک شتابدهندهی هوش مصنوعی قدرتمند؛ نشان میدهد RDK S100p برای رباتهای تجاری و در حال حرکت طراحی شده است. با این حال، وابستگی این برد به اکوسیستم نرمافزاری اختصاصی خود دیروباتیکس (بهجای CUDA و ابزارهای پرکاربرد انویدیا)، میتواند برای تیمهایی که قبلاً روی Jetson سرمایهگذاری کردهاند، مانعی جدی برای مهاجرت باشد.