【爱克斯开发板试用】 爱克斯开发板使用OpenVinoSharp
#爱克斯开发板使用OpenVinoSharp
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- 一、英特尔开发套件 AIxBoard 介绍
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- 1. 产品定位
- 2. 产品参数
- 3. AI推理单元
- 二、配置 .NET 环境
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- 1. 添加 Microsoft 包存储库
- 2. 安装 SDK
- 3. 测试安装
- 4. 测试控制台项目
- 三、安装 OpenVINO Runtime
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- 1. 下载 OpenVINO Runtime
- 2. 解压安装包
- 3. 安装依赖
- 4. 配置环境变量
- 四、OpenVinoSharp 在 AIxBoard 实现
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- 1. 新建和配置测试项目
- 2. 添加OpenVINO接口
- 3. 添加 Core Version
- 4. 添加 Core
- 五、总结
项目原文链接：【爱克斯开发板试用】爱克斯开发板使用OpenVinoSharp
英特尔发行版 OpenVINO™工具套件基于oneAPI 而开发，可以加快高性能计算机视觉和深度学习视觉应用开发速度工具套件，适用于从边缘到云的各种英特尔平台上，帮助用户更快地将更准确的真实世界结果部署到生产系统中。通过简化的开发工作流程， OpenVINO™可赋能开发者在现实世界中部署高性能应用程序和算法。
C#是由C和C++衍生出来的一种安全的、稳定的、简单的、优雅的面向对象编程语言。C#综合了VB简单的可视化操作和C++的高运行效率，以其强大的操作能力、优雅的语法风格、创新的语言特性和便捷的面向组件编程的支持成为.NET开发的首选语言。然而 OpenVINO™未提供C#语言接口，这对在C#中使用 OpenVINO™带来了很多麻烦，在之前的工作中，我们推出了OpenVinoSharp，旨在推动 OpenVINO™在C#领域的应用，目前已经成功在Window平台实现使用。在本文中，我们将介绍如何在 AIxBoard开发板上基于Linux系统实现OpenVinoSharp。
一、英特尔开发套件 AIxBoard 介绍
1. 产品定位
英特尔开发套件 AIxBoard(爱克斯板)是英特尔开发套件官方序列中的一员，专为入门级人工智能应用和边缘智能设备而设计。爱克斯板能完美胜人工智能学习、开发、实训、应用等不同应用场景。该套件预装了英特尔OpenVINO™工具套件、模型仓库和演示案例，便于您轻松快捷地开始应用开发。
套件主要接口与Jetson Nano载板兼容，GPIO与树莓派兼容，能够最大限度地复用成熟的生态资源。这使得套件能够作为边缘计算引擎，为人工智能产品验证和开发提供强大支持；同时，也可以作为域控核心，为机器人产品开发提供技术支撑。
使用AIxBoard(爱克斯板)开发套件，您将能够在短时间内构建出一个出色的人工智能应用应用程序。无论是用于科研、教育还是商业领域，爱克斯板都能为您提供良好的支持。借助 OpenVINO™ 工具套件，CPU、iGPU 都具备强劲的 AI 推理能力，支持在图像分类、目标检测、分割和语音处理等应用中并行运行多个神经网络。
2. 产品参数
| 主控 | 英特尔赛扬N5105 2.0-2.9GHz (formerly Jasper Lake) |
|---|---|
| 内存 | 板载LPDDR4x 2933MHz, 4GB/6GB/8GB |
| 存储 | 板载 64GB eMMC存储 |
| 存储扩展 | 1个M.2 Key-M 2242扩展槽, 支持SATA&NVME协议 |
| BIOS | AMI UEFI BIOS |
| 系统支持 | Ubuntu20.04 LTS |
| Winodws 10/11 |
3. AI推理单元
借助OpenVINO工具，能够实现CPU+iGPU异构计算推理，IGPU算力约为0.6TOPS
| CPU | INT8/FP16/FP32 |
|---|---|
| iGPU | INT8/FP16 0.6TOPS |
| GNA | 高斯及神经加速器 |
二、配置 .NET 环境
.NET 是一个免费的跨平台开源开发人员平台 ，用于构建多种应用程序。下面将演示 AIxBoard 如何在 Ubuntu 20.04 上安装 .NET，支持 .NET 6 ，如果你的 AIxBoard 使用的是其他Linux系统，你可以参考在 Linux 发行版上安装 .NET - .NET | Microsoft Learn。
1. 添加 Microsoft 包存储库
使用 APT 进行安装可通过几个命令来完成。 安装 .NET 之前，请运行以下命令，将 Microsoft 包签名密钥添加到受信任密钥列表，并添加包存储库。
打开终端并运行以下命令：
wget https://packages.microsoft.com/config/ubuntu/20.04/packages-microsoft-prod.deb -O packages-microsoft-prod.deb
sudo dpkg -i packages-microsoft-prod.deb
rm packages-microsoft-prod.deb
下图为输入上面命令后控制台的输出：
2. 安装 SDK
.NET SDK 使你可以通过 .NET 开发应用。 如果安装 .NET SDK，则无需安装相应的运行时。 若要安装 .NET SDK，请运行以下命令：
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y dotnet-sdk-6.0
下图为安装后控制台的输出：
 |
 |
3. 测试安装
通过命令行可以检查 SDK 版本以及Runtime时版本。
dotnet --list-sdks
dotnet --list-runtimes
下图为输入测试命令后控制台的输出：
4. 测试控制台项目
在linux环境下，我们可以通过dotnet命令来创建和编译项目，项目创建命令为：
dotnet new -o
此处我们创建一个简单测试控制台项目：
dotnet new console -o test_net6.0
cd test_net6.0
dotnet run
下图为输入测试命令后控制台的输出以及项目文件夹文件情况，C#项目会自动创建一个Program.cs程序文件，里面包含了程序运行入口主函数，同时还会创建一个***.csproj**文件，负责指定项目编译中的一些配置。
以上就是.NET环境的配置步骤，如果你的环境与本文不匹配，可以通过.NET 文档 | Microsoft Learn 获取更多安装步骤。
三、安装 OpenVINO Runtime
OpenVINO™ 有两种安装方式: OpenVINO Runtime和OpenVINO Development Tools。OpenVINO Runtime包含用于在处理器设备上运行模型部署推理的核心库。OpenVINO Development Tools是一组用于处理OpenVINO和OpenVINO模型的工具，包括模型优化器、OpenVINO Runtime、模型下载器等。在此处我们只需要安装OpenVINO Runtime即可。
1. 下载 OpenVINO Runtime
访问Download the Intel Distribution of OpenVINO Toolkit页面，按照下面流程选择相应的安装选项，在下载页面，由于我们的设备使用的是Ubuntu20.04，因此下载时按照指定的编译版本下载即可。
2. 解压安装包
我们所下载的 OpenVINO Runtime 本质是一个C++依赖包，因此我们把它放到我们的系统目录下，这样在编译时会根据设置的系统变量获取依赖项。首先在系统文件夹下创建一个文件夹：
sudo mkdir -p /opt/intel
然后解压缩我们下载的安装文件，并将其移动到指定文件夹下：
tar -xvzf l_openvino_toolkit_ubuntu20_2023.0.1.11005.fa1c41994f3_x86_64.tgz
sudo mv l_openvino_toolkit_ubuntu20_2023.0.1.11005.fa1c41994f3_x86_64 /opt/intel/openvino_2022.3.0
3. 安装依赖
接下来我们需要安装 OpenVINO Runtime 所许雅的依赖项，通过命令行输入以下命令即可：
cd /opt/intel/openvino_2022.3.0/
sudo -E ./install_dependencies/install_openvino_dependencies.sh
4. 配置环境变量
安装完成后，我们需要配置环境变量，以保证在调用时系统可以获取对应的文件，通过命令行输入以下命令即可：
source /opt/intel/openvino_2022.3.0/setupvars.sh
以上就是 OpenVINO Runtime 环境的配置步骤，如果你的环境与本文不匹配，可以通过Install OpenVINO™ Runtime — OpenVINO™ documentation — Version(2023.0)获取更多安装步骤。
四、OpenVinoSharp 在 AIxBoard 实现
在前面的步骤里，我们已经实现安装了**.NET**、OpenVINO Runtime 环境，记下来我们纠结和上面两个工具在 AIxBoard 实现OpenVinoSharp 。
1. 新建和配置测试项目
首先我们通过dotnet创建一个C#控制台项目：
dotnet new console -o test_openvinosharp
test_openvinosharp
通过文本编译器编辑Program.cs文件，首先在该文件中添加一下代码，构建程序结构：
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
namespace test_openvinosharp
{
internal class Program{
static void Main(string[] args)
{
}
}
}
2. 添加OpenVINO接口
在该项目中，实现思路为通过动态链接库文件，调用OpenVINO中C API接口，因此我们首先将我们所使用到的API接口实现，由于本次为测试项目，所以我们只读取相关的一些接口，实现原则如下：
[DllImport(string dll_path, EntryPoint = string func_name, CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public extern static void func(Val val);
通过动态链接口实现 C API 接口读入需要满足以下三点：函数名对应、函数参数对应以及函数返回值对应，其中由于编程语言不一致，导致数据类型会有相应的差异，所以需要保证数据之间的格式对应。
下面我们读取里几个接口，主要用于测试OpenVINO是否导入成功。
class NativeMethods{
const string dll_extern = "libopenvino_c.so";
[DllImport(dll_extern, EntryPoint = "ov_get_openvino_version", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public extern static int ov_get_openvino_version(IntPtr version);
[DllImport(dll_extern, EntryPoint = "ov_version_free", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public extern static int ov_version_free(IntPtr version);
[DllImport(dll_extern, EntryPoint = "ov_core_create", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public extern static int ov_core_create(ref IntPtr core);
[DllImport(dll_extern, EntryPoint = "ov_core_free", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public extern static int ov_core_free(IntPtr core);
[DllImport(dll_extern, EntryPoint = "ov_core_get_versions_by_device_name", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public extern static int ov_core_get_versions_by_device_name(IntPtr core, ref sbyte device_name, IntPtr versions);
[DllImport(dll_extern, EntryPoint = "ov_core_versions_free", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public extern static int ov_core_versions_free(IntPtr versions);
}
3. 添加 Core Version
下面定义了一个Version结构体，主要用于实现获取Core Version ，读取 OpenVINO 版本，主要调用了ov_get_openvino_version 接口实现，具体实现流程此处不做过多赘述。
public struct Version
{
public string buildNumber;
public string description;
public Version(string buildNumber, string description) {
this.buildNumber = buildNumber;
this.description = description;
}
public string to_string()
{
string str = "";
str += description;
str += "\r\n Version : ";
str += buildNumber.Substring(0, buildNumber.IndexOf("-"));
str += "\r\n Build : ";
str += buildNumber;
return str;
}
public static Version get_openvino_version()
{
int l = Marshal.SizeOf(typeof(Version));
IntPtr ptr = Marshal.AllocHGlobal(l);
int status = NativeMethods.ov_get_openvino_version(ptr);
if (status != 0)
{
System.Diagnostics.Debug.WriteLine("ov get_openvino_version() error!");
return new Version();
}
var temp = Marshal.PtrToStructure(ptr, typeof(Version));
Version version = (Version)temp;
string build = String.Copy(version.buildNumber);
string description = String.Copy(version.description);
Version new_version = new Version(build, description);
NativeMethods.ov_version_free(ptr);
return new_version;
}
}
该结构体可以实现OpenVINO 版本的获取，在使用时直接通过调用对应的方法即可：
Version v = Version.get_openvino_version();
Console.WriteLine(v.to_string());
4. 添加 Core
第三步中我们已经通过Version获取了OpenVINO Runtime的版本，下面我们通过Core，获取指定设备信息版本，主要调用了ov_core_get_versions_by_device_name 接口实现，具体实现流程此处不做过多赘述。
public struct CoreVersion
{
public string device_name;
public Version version;
}
public struct CoreVersionList
{
public IntPtr core_version;
public ulong size;
}
public class Core
{
private IntPtr ptr = IntPtr.Zero;
public IntPtr Ptr { get { return ptr; } set { ptr = value; } }
public Core(string xml_config_file = null)
{
int status;
status = NativeMethods.ov_core_create(ref ptr);
if (status != 0) {
ptr = IntPtr.Zero;
}
}
~Core() { dispose(); }
public void dispose()
{
if (ptr == IntPtr.Zero)
{
return;
}
NativeMethods.ov_core_free(ptr);
ptr = IntPtr.Zero;
}
public KeyValuePair get_versions(string device_name)
{
int status;
int l = Marshal.SizeOf(typeof(CoreVersionList));
IntPtr ptr_core_version_s = Marshal.AllocHGlobal(l);
sbyte[] c_device_name = (sbyte[])((Array)System.Text.Encoding.Default.GetBytes(device_name));
status = NativeMethods.ov_core_get_versions_by_device_name(ptr, ref c_device_name[0], ptr_core_version_s);
if (status != 0)
{
System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Core get_versions() error : " + status.ToString());
return new KeyValuePair();
}
var temp1 = Marshal.PtrToStructure(ptr_core_version_s, typeof(CoreVersionList));
CoreVersionList core_version_s = (CoreVersionList)temp1;
var temp2 = Marshal.PtrToStructure(core_version_s.core_version, typeof(CoreVersion));
CoreVersion core_version = (CoreVersion)temp2;
KeyValuePair value = new KeyValuePair(core_version.device_name, core_version.version);
status = NativeMethods.ov_core_versions_free(ptr_core_version_s);
if (status != 0)
{
System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Core get_versions() error : " + status.ToString());
return new KeyValuePair();
}
return value;
}
}
该结构体可以通过指定设备名称获取OpenVINO 的版本信息，在使用时直接通过调用对应的方法即可：
Core core = new Core();
KeyValuePair vs = core.get_versions("CPU");
Console.WriteLine(vs.Key);
Console.WriteLine(vs.Value.to_string());
vs = core.get_versions("GPU.0");
Console.WriteLine(vs.Key);
Console.WriteLine(vs.Value.to_string());
core.dispose();
下图中展示了我们上面定义的两种方法获取OpenVINO 的版本信息：
最后，列出该项目中的所有代码，方便大家编译实现，由于该项目仅为测试项目，因此没有划分文件，该项目中所有代码都存放在Program.cs文件中，
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
namespace test_openvinosharp
{
internal class Program{
static void Main(string[] args)
{
Version v = Version.get_openvino_version();
Console.WriteLine(v.to_string());
Core core = new Core();
KeyValuePair vs = core.get_versions("CPU");
Console.WriteLine(vs.Key);
Console.WriteLine(vs.Value.to_string());
vs = core.get_versions("GPU.0");
Console.WriteLine(vs.Key);
Console.WriteLine(vs.Value.to_string());
core.dispose();
}
}
class NativeMethods{
const string dll_extern = "libopenvino_c.so";
[DllImport(dll_extern, EntryPoint = "ov_get_openvino_version", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public extern static int ov_get_openvino_version(IntPtr version);
[DllImport(dll_extern, EntryPoint = "ov_version_free", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public extern static int ov_version_free(IntPtr version);
[DllImport(dll_extern, EntryPoint = "ov_core_create", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public extern static int ov_core_create(ref IntPtr core);
[DllImport(dll_extern, EntryPoint = "ov_core_free", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public extern static int ov_core_free(IntPtr core);
[DllImport(dll_extern, EntryPoint = "ov_core_get_versions_by_device_name", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public extern static int ov_core_get_versions_by_device_name(IntPtr core, ref sbyte device_name, IntPtr versions);
[DllImport(dll_extern, EntryPoint = "ov_core_versions_free", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public extern static int ov_core_versions_free(IntPtr versions);
}
public struct Version
{
public string buildNumber;
public string description;
public Version(string buildNumber, string description) {
this.buildNumber = buildNumber;
this.description = description;
}
public string to_string()
{
string str = "";
str += description;
str += "\r\n Version : ";
str += buildNumber.Substring(0, buildNumber.IndexOf("-"));
str += "\r\n Build : ";
str += buildNumber;
return str;
}
public static Version get_openvino_version()
{
int l = Marshal.SizeOf(typeof(Version));
IntPtr ptr = Marshal.AllocHGlobal(l);
int status = NativeMethods.ov_get_openvino_version(ptr);
if (status != 0)
{
System.Diagnostics.Debug.WriteLine("ov get_openvino_version() error!");
return new Version();
}
var temp = Marshal.PtrToStructure(ptr, typeof(Version));
Version version = (Version)temp;
string build = String.Copy(version.buildNumber);
string description = String.Copy(version.description);
Version new_version = new Version(build, description);
NativeMethods.ov_version_free(ptr);
return new_version;
}
}
public struct CoreVersion
{
public string device_name;
public Version version;
}
public struct CoreVersionList
{
public IntPtr core_version;
public ulong size;
}
public class Core
{
private IntPtr ptr = IntPtr.Zero;
public IntPtr Ptr { get { return ptr; } set { ptr = value; } }
public Core(string xml_config_file = null)
{
int status;
status = NativeMethods.ov_core_create(ref ptr);
if (status != 0) {
ptr = IntPtr.Zero;
}
}
~Core() { dispose(); }
public void dispose()
{
if (ptr == IntPtr.Zero)
{
return;
}
NativeMethods.ov_core_free(ptr);
ptr = IntPtr.Zero;
}
public KeyValuePair get_versions(string device_name)
{
int status;
int l = Marshal.SizeOf(typeof(CoreVersionList));
IntPtr ptr_core_version_s = Marshal.AllocHGlobal(l);
sbyte[] c_device_name = (sbyte[])((Array)System.Text.Encoding.Default.GetBytes(device_name));
status = NativeMethods.ov_core_get_versions_by_device_name(ptr, ref c_device_name[0], ptr_core_version_s);
if (status != 0)
{
System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Core get_versions() error : " + status.ToString());
return new KeyValuePair();
}
var temp1 = Marshal.PtrToStructure(ptr_core_version_s, typeof(CoreVersionList));
CoreVersionList core_version_s = (CoreVersionList)temp1;
var temp2 = Marshal.PtrToStructure(core_version_s.core_version, typeof(CoreVersion));
CoreVersion core_version = (CoreVersion)temp2;
KeyValuePair value = new KeyValuePair(core_version.device_name, core_version.version);
status = NativeMethods.ov_core_versions_free(ptr_core_version_s);
if (status != 0)
{
System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Core get_versions() error : " + status.ToString());
return new KeyValuePair();
}
return value;
}
}
}
五、总结
以上就是爱克斯开发板使用OpenVinoSharp的全部流程，在该项目中，我们只是对爱克斯开发板使用OpenVinoSharp进行了可行性测试，还没有使用模型进行实验。后续我将会继续开展测试，验证爱克斯开发板的性能，敬请关注。
该项目已经在Window实现，并制作了NuGet包，通过一键式安装即可使用，如有兴趣，欢迎大家访问我的GitHubOpenVinoSharp获取项目源码，如果对该工作有兴趣，也欢迎大家加入到项目开发中。