150MHz CM33竟然比400MHz CM7快3倍？

撞上電子

MCX N系列NPU, 作為先進(jìn)的人工智能處理器，以其強(qiáng)大的計(jì)算能力和高效的算法優(yōu)化，不僅能夠處理復(fù)雜的圖像識(shí)別任務(wù)，還能在咖啡研磨過程中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，確保每一粒咖啡豆都能得到恰到好處的處理。為AI咖啡機(jī)注入了前所未有的智能動(dòng)力！
先說結(jié)論，利用150MHz MCX N的NPU去推理咖啡豆烘焙程度(39mS)比用400MHz的M7內(nèi)核推理(109mS)快了3倍!
& g8 _! D0 q1 A$ p: ]作為一名“咖市”的“MCU系統(tǒng)與應(yīng)用工程師”一直為研磨咖啡豆的顆粒度而感到苦惱，每次換豆都要浪費(fèi)2次18克豆子去實(shí)現(xiàn)“18克豆，10bar，30秒內(nèi)出36克液”（重度強(qiáng)迫癥晚期），偶爾還要根據(jù)深烘，中烘，淺烘，豆子放的久了再去調(diào)整克數(shù)以及細(xì)調(diào)磨的顆粒度。
0 \9 h0 r9 c9 G! |% Z' b+ c有沒有一種可能利用深度學(xué)習(xí)的方式結(jié)合MCU識(shí)別咖啡豆的烘焙程度以及濕度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整磨豆機(jī)的顆粒粗細(xì)值？
. V( m( }  f; ]. J5 A- v1 v9 K感謝開源，有人做了阿拉比卡咖啡豆圖片的數(shù)據(jù)集Coffee
Bean Dataset Version 1 (kaggle.com)，總共4800張分4個(gè)烘度等級(jí)（各1200張）分辨率3024x3032的圖片集，更有好心人將它調(diào)整為224x224分辨率Coffee
Bean Dataset Resized (224 X 224) (kaggle.com) 使得利用MCU平臺(tái)去識(shí)別豆子烘焙等級(jí)更加簡(jiǎn)單。

. y  ?( Y0 x1 G' h說干就干，利用NXP在github的ACH倉庫（Application Code Hub (nxp.com)）基于FRDM-MCXN947的多人臉偵測(cè)的例程以及eIQ工具將TensorFlow的模型轉(zhuǎn)化到MCX N系列NPU上。
. ?. Y* J9 K* v8 H  o, \3 h
大概前后花了5天吧，就大致搭建完了，我們用FlexIO接口去接一個(gè)OV7670的攝像頭，一組SPI接NXP的3.5寸480x320的TFT LCD屏幕。通過攝像頭捕捉咖啡豆圖像，利用MCX N947片上的NPU推理出咖啡豆的類型并將咖啡豆的圖像和推理結(jié)果顯示在屏幕上。
6 _. {  @$ f- M+ i6 }9 [1 M/ Y* N5 M% s
0 n8 f4 v, U, V! ~; z1 t整體來看，對(duì)MCU的需求為600KB以上的Flash空間含權(quán)重，推理代碼以及LVGL圖形庫，280KB以上的SRAM（含LVGL緩沖區(qū)）。MCXN947這顆2MBytes（雙bank，各1Mbytes）512KB SRAM的MCU問題不大，還有很多富裕的外設(shè)以及存儲(chǔ)空間可以完成各種咖啡機(jī)的控制任務(wù)。
MCXN947完成推理的時(shí)間為39mS，浮動(dòng)模型精度是97.75%，一般400MHz的M7完成同樣的推理需要107m。這么一看MCXN947就是在微控制器機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用上的功耗（主頻不高）和性能（性能翻番）完美結(jié)合的王者了。

這么看MCXN947還是有點(diǎn)機(jī)會(huì)去實(shí)現(xiàn)一整套完整的咖啡機(jī)方案的，在NPU，F(xiàn)lexIO加持下完成咖啡豆分類推理，結(jié)合NXP的GUI Guider工具完成LCD咖啡機(jī)顯示界面，一路FlexPWM去做AC轉(zhuǎn)DC的PFC電源控制，一路FlexPWM和若干GPIO去實(shí)現(xiàn)BLDC控制磨豆機(jī)的電機(jī)以及顆粒度調(diào)節(jié)，若干路Ctimer定時(shí)器配合兩路DAC以及片上運(yùn)放和16位ADC完成水泵，多個(gè)鍋爐的控制，以及鍋爐溫度和壓力的檢測(cè)，捎帶還可以利用TSI接口實(shí)現(xiàn)電容觸摸按鍵。外加通過NXP提供的VIT和Maestro軟件包，可以快速實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別和MP3的提示音播放。主打一個(gè)把MCXN947外設(shè)吃干用盡，單芯片MCU解決咖啡機(jī)所有機(jī)電控制。
6 F% ^/ ?* R% F% i/ N" o( N
5 j" y+ K! I1 c軟件開發(fā)方面，莫要擔(dān)心，NXP提供基于LVGL的GUI Guider界面開發(fā)工具，AI方面提供eIQ工具，語音識(shí)別方面提供VIT工具包，電機(jī)控制方面有成熟的BLDC/PMSC電機(jī)控制庫，調(diào)試咱們也有FreeMASTER這類神級(jí)上位機(jī)工具，主打就是一個(gè)工具鏈齊全且快速易上手。
5 f; a0 F- [% |9 L2 p( l( e6 X5 e
3 T2 ?+ `: v0 a4 M3 n& [& Z5 A/ j隨著科技的不斷發(fā)展，MCX N系列NPU等先進(jìn)的人工智能技術(shù)將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用。對(duì)于咖啡行業(yè)而言，更加智能化、個(gè)性化的咖啡制作方式將成為未來的主流趨勢(shì)。AI咖啡機(jī)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)研磨過程的精準(zhǔn)控制，還將在沖泡、拉花等環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用。為咖啡愛好者帶來更加豐富多彩的咖啡體驗(yàn)。
1 W% K) E+ e! l5 i8 X2 u- A2 r讓我們共同期待智能咖啡時(shí)代的到來吧！感謝各位同事贊助的豆子~