AI 边缘计算平台 - 爱芯元智 AX620A 爱芯派开箱

最近疫情有点猛，宅在家里，没事找点事干，撸撸板子吧。

拿出来趁着双 11 优惠，花了 520 RMB / 块，买的两块爱芯派（套餐），来个开箱贴，顺便测试一下开发板的串口、网口、音频、摄像头、屏幕，以及 NPU。

作为一款能耗有很大优势的 AI 边缘计算平台，当然也要测试一下不同工作状态下的功耗情况。

开箱照

厂家 SIPEED 已经把外壳、屏幕、摄像头和开发板组装好了，套餐还带有读卡器、USB 线和支架等。

详细资料及具体使用方法，参看传送门。

 为了看清楚一点，把外壳和插卡拆下来，看看主要部件：

 核心板参数：

项目	参数
CPU	Quad-A7 @ 1.0 Ghz（四核A7）
NPU	14.4Tops@int4，3.6Tops@int8
ISP	4K@30fps
编解码格式	H.264, H.265
视频编码	4K@30fps
视频解码	1080P@60fps
Ethernet	支持双路RGMII / RMII 接口模式的以太网
显示输出	MIPI DSI 4 Lane，最高支持4K@30FPS
DRAM	2GB LPDDR4X 3733Mhz
存储	可选16GB EMMC（默认是 TF 卡启动）
IO 引出	DDR4 SODIMM 260P 金手指全 IO 引出

底板参数：

项目	参数
摄像头输入	（默认单摄）最高支持 3 摄:1个MIPI4-LANE+2个MIPI2-LANE
屏幕输出	支持最高 4-LANE MIPI DSI 屏幕
SD 插槽	默认从 SD 卡启动
录音输入	板载两个 MEMS MIC 支持双麦降噪
音频输出	3.5MM耳机接口 支持立体声输出和 MIC 输入
网络接口	支持 千兆以太网（ETH） 和 2.4GHZ WI-FI 板载天线
USB 接口	1xUSB2.0HS 支持 OTG 或 HOST 功能，1xUSB-UART 系统串口
其他资源	1x用户按键，3x系统按键，1xRTC时钟，2xLED
对外接口	引出CJTAG，可自行连接相应调试器，引出2x12排针，4个M2.5螺丝定位孔

烧录系统

爱芯派默认板卡没有存储介质，因此需要准备一张 SD 卡来启动设备。

目前爱芯派提供的是 Debian11 Bullseye 镜像，镜像文件比较大，厂家仅提供百度云下载链接。

前往百度云 点我 ，提取码 sdls，下载文件，镜像包与校验文件都已经放在里面了。当前最新的版本是：sipeed_ax620a_debian11_20221116.img.xz（大约 1.19GB，解压后大约 5.75GB）。

在Windows 10下，选用大于 8GB 的 SD 卡，使用Etcher，烧录系统。

系统烧录好后，插入板卡 SD 卡槽，接一个耳机或者外接音箱，通过 USB 线连接到电脑（USB3.0接口可以提供 1A 电流），板卡会自动启动，启动完成后能听到一段很酷的声音，屏幕显示如下：

接下来，就可以使用 Putty，通过 USB 串口（外边 USB 口，标 Power UART）连接到爱芯派了。

登陆到爱芯派后，就可以通过 ifconfig 命令查询到板子的网络地址，使用网络接口连接。

也可以通过 USB 的线，连接中间 USB 口（标 USB-OTG），通过 USB 网口连接电脑。

如果电脑不能识别 RNDIS 设备，可以在设备管理器里，手动从计算机的设备驱动程序列表中选择，在硬件设备列表中往下拉，找到网络适配器，在网络适配器窗口的制造商列表中选择微软公司,右侧列表中选择远程 NDIS 兼容设备，来手动更新驱动。

登录后显示：

login as: root
[email protected]'s password: root

Linux AXERA 4.19.125 #56 SMP PREEMPT Mon Nov 14 12:10:17 HKT 2022 armv7l

The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;

安装 neofetch，看看系统信息。系统已经设置好安装包的腾讯云镜像了。

（腾讯云 https://mirrors.tencent.com/debian bullseye/main armhf）

root@AXERA:~# apt install neofetch

root@AXERA:~# neofetch

使用 htop 查看加载的程序及 CPU 使用情况。

root@AXERA:~# htop

测试摄像头和屏幕

我的爱芯派套餐摄像头是低配 gc4653 400w 基础体验版本，成像效果一般，显示是 5 寸的 MIPI DSI 4 Lane 屏，分辨率是 480 x 854。

系统自带一个例子：sample_vin_vo 来测试摄像头输入和屏幕显示。

对于我们不熟悉的命令，直接敲入程序名，不带参数，会显示该程序的帮助信息。

root@AXERA:~# sample_vin_vo
[main]-550: ISP Sample. Build at Sep 21 2022 19:22:49
[PrintHelp]-134: command:
[PrintHelp]-135:        -c: ISP Test Case:
[PrintHelp]-136:                0: Single OS04A10
[PrintHelp]-137:                1: Single IMX334
[PrintHelp]-138:                2: Single GC4653
[PrintHelp]-139:                3: DUAL OS04A10
[PrintHelp]-141:        -e: SDR/HDR Mode:
[PrintHelp]-142:                1: SDR
[PrintHelp]-143:                2: HDR 2DOL
[PrintHelp]-145:        -v Interface@Resolution@VRefresh:
[PrintHelp]-146:                dpi@x@: dpi output
[PrintHelp]-147:                dsi0@x@: mipi dsi0 output
[PrintHelp]-148:                dsi1@x@: mipi dsi1 output
[PrintHelp]-149:                2dsi@x@: dual mipi dsi output
[PrintHelp]-150:                bt656@x@: bt656 output
[PrintHelp]-151:                bt1120@x@: bt1120 output
[PrintHelp]-152:        -s: camera chn
[PrintHelp]-154: Example:
[PrintHelp]-155:        ./sample_vin_vo -c 2 -e 1 -s 0 -v dsi0@1280x800@45
[PrintHelp]-156:        ./sample_vin_vo -c 0 -e 1 -s 0 -v dsi0@480x360@60

root@AXERA:~# sample_vin_vo -c 2 -e 1 -s 0 -v dsi0@480x854@60
[main]-550: ISP Sample. Build at Sep 21 2022 19:22:49
[ParseVoPubAttr]-249: dsi0 output
[ParseVoPubAttr]-280: reso: 480x854-60
[AX_SYS_LOG] AX_SYS_Log2ConsoleThread_Start
AX_POOL_SetConfig success!
[COMMON_SYS_Init]-85: AX_POOL_Init success!
[COMMON_ISP_GetI2cDevNode]-448: get board_id = 2
[RegisterSns]-556: set sensor bus idx 0
gc4653_sensor_set_mode
[sample_isp][COMMON_CAM_Open][167] pFile
[COMMON_CAM_Open]-170: AX_ISP_LoadBinParams  will user sensor.h
Cannot open /sys/class/gpio/gpio496/direction.
Cannot open /sys/class/gpio/gpio496/direction.
i2c_init: i2c device is /dev/i2c-0
line_period 22.000000us
ISP IFE INIT done.
ISP ITP INIT done.
[main]-691: camera 0 is open
g_vo_log_target = 0, g_vo_log_level = 0, g_perf_trace_enable = 0
[VoInit]-429: u32LayerNr = 1
[VoInit]-449: layer0 u32Width = 2560, u32Height = 1440
[SAMPLE_VO_CREATE_POOL]-307: u32BlkCnt = 3, u64BlkSize = 0x546000, pPoolID = 7
[VoInit]-459: layer pool id = 0x7
[SAMPLE_COMM_VO_StartChn-161] layer0 u32Width:2560, u32Height:1440, u32Square:1
[SAMPLE_COMM_VO_StartVO-364] done, s32Ret = 0x0
[VoInit]-488: done
[IspRun]-95: cam 0 is running...

^C

[__sigint]-161: Catch signal 2
ISP IFE DEINIT done.
ISP ITP DEINIT done.
[COMMON_CAM_Close]-269: COMMON_CAM_Close: pipe 0: exit.
[AX_SYS_LOG] Waiting thread(2978484784) to exit
[AX_SYS_LOG] AX_Log2ConsoleRoutine terminated!!!
exit[AX_SYS_LOG] join thread(2978484784) ret:0

实际运行，整个板卡的电流是 710mA，功耗大约是 3.6W，显示效果如图：

 CPU 资源占用如图：

测试麦克风和喇叭

爱芯派采用顺芯的 ES8388 音频编解码芯片（24bit，8~96kHz ADC/DAC，95dB 信噪比，40mW 耳机放大），板载两个 MENS 麦克风（歌尔 S15OT421），和一个带麦克风输入的耳机插座。

使用 alsamixer 来调整合适的录音和播放的音量，使用 arecord 录音，使用 aplay 播放，这几个程序已经集成在系统里，不需要额外安装；如果想播放 mp3，需要安装 mplayer。

root@AXERA:~# alsamixer

串口终端和网络终端显示的信息不完全一样，网络终端的信息更完整。

让喇叭播放固定频率声音，CTRL+C 结束。

root@AXERA:~# speaker-test -t sine -f 440 -c1

录音并回放：

使用开发板自带的两个麦克风，直接采用缺省的 8kHz 录音，数据类型默认是 U8，效果比较差，有很大的刺啦声，估计是数据类型和音量太大导致的溢出，有时间可以分析一下。

root@AXERA:~# arecord test.wav
Recording WAVE 'test.wav' : Unsigned 8 bit, Rate 8000 Hz, Mono
^C Aborted by signal Interrupt...
arecord: pcm_read:2152: read error: Interrupted system call
root@AXERA:~# aplay test.wav
Playing WAVE 'test.wav' : Unsigned 8 bit, Rate 8000 Hz, Mono

采用 S16 格式和 48kHz 录音，信号很好，声音很干净。

root@AXERA:~# arecord -f dat test48.wav
Recording WAVE 'test48.wav' : Signed 16 bit Little Endian, Rate 48000 Hz, Stereo
^C Aborted by signal Interrupt...
root@AXERA:~# aplay test48.wav
Playing WAVE 'test48.wav' : Signed 16 bit Little Endian, Rate 48000 Hz, Stereo

安装 mplayer，播放 MP3 音乐。

root@AXERA:~# apt install mplayer

root@AXERA:~# mplayer gsls.mp3

其中一个 CPU 核心的负载是 67.6%，其他三个核心闲置，播放 mp3 时板卡的电流是 540mA。

测试NPU

运行系统自带的例子，yolov5s，循环 1000 次：

root@AXERA:~# /home/ax-samples/build/install/bin/ax_yolov5s -m /home/models/yolov5s.joint -i /home/images/cat.jpg -r 1000
--------------------------------------
model file : /home/models/yolov5s.joint
image file : /home/images/cat.jpg
img_h, img_w : 640 640
[AX_SYS_LOG] AX_SYS_Log2ConsoleThread_Start
Run-Joint Runtime version: 0.5.10
--------------------------------------
[INFO]: Virtual npu mode is 1_1

Tools version: d696ee2f
run over: output len 3
--------------------------------------
Create handle took 491.12 ms (neu 23.34 ms, axe 0.00 ms, overhead 467.78 ms)
--------------------------------------
Repeat 1000 times, avg time 22.47 ms, max_time 22.98 ms, min_time 22.43 ms
--------------------------------------
detection num: 1
15:  89%, [ 167,   28,  356,  353], cat
[AX_SYS_LOG] Waiting thread(2868897024) to exit
[AX_SYS_LOG] AX_Log2ConsoleRoutine terminated!!!
exit[AX_SYS_LOG] join thread(2868897024) ret:0

推理时 CPU 负载率：

可以看到，除了在模型加载的时候，CPU 的占用比较大，用 NPU 做推理的时候，CPU 的负载很小，而推理时整个板卡的电流只有 640mA，功耗是 3.2W。

看看推理结果图像：

root@AXERA:~# fbon

root@AXERA:~# fbv yolov5s_out.jpg

小结

爱芯派采用的 AX620a 芯片功耗确实很优秀，都不需要散热片。用一个 5V 输出电流不小于 1A 的充电宝就可以供电。

AX620A 14.4Tops@int4，3.6Tops@int8 的 AI 能力也很不错，以 3.2W 的低功耗，运行 yolov5s 模型做推理，单张 640 x 640 图片，只需要 23ms 。

                                                                                        老徐，2022/11/22