物联网产品创新设计的必备开发包

元件

芯片制造商依靠开发工具包来帮助工程师测试他们的设备和技术，其中许多都添加了机器学习/人工智能组件。
开发工具包已经成为许多元件制造商推出新部件时的工具包的支柱，特别是对于微处理器和微控制器(MCU)制造商来说。他们中的许多人还与合作伙伴合作，提供一切所需的帮助设计师开发他们的原型。开发工具包通常捆绑所有的硬件、软件和连接，以充分评估新设备的特性和功能。
最近，随着应用程序和行业采用率的增长，芯片制造商增加了机器学习(ML)和人工智能功能。在许多情况下，这些开发工具包是通过伙伴关系创建的。
在过去的几年里，芯片制造商已经开始关注开发平台，以帮助工程师开发新的解决方案，包括在物联网领域。一些例子包括意法半导体公司的发现套件或者其 Sensortile.box，一个可以随时使用的无线物联网和可穿戴传感器平台套件，瑞萨电子公司的获胜组合，尽管它们被认为是参考设计; 德州仪器公司的带有 BoosterPack 插件模块的 LaunchPad 开发套件。
在过去的一年里，芯片制造商已经开发了一系列应用程序的开发工具包。这里是这些工具包和平台的一个样本。
瑞萨提供了快速连接物联网模块化开发平台，以简化物联网系统的原型设计。该平台由标准化的板和接口，使设计人员能够连接到他们的单片机开发板广泛的传感器。该平台还包括可在各板之间移植的核心软件构建块，有助于减少编码要求。

Renesas 的快速连接物联网模块化开发平台(资料来源: 瑞萨电子集团)

作为平台的一部分，瑞萨与勤勉公司合作，创建了一个新的扩展 I2C Pod 接口，Type 6A，以扩大覆盖范围。该公司标准化的新 Pod 6A 连接器为新的传感器吊舱和单片机开发工具包，使设计师选择的原型设计的最佳组合。单片机板将有两个 Pod 连接器: 一个用于传感器 Pod，另一个用于通信模块。此外，吊舱可以级联更大的灵活性。
瑞萨表示，超过25个单片机开发板和工具包与新的 Pod Type 6A 标准兼容，无论是直接或通过一个小插播板开发的瑞萨。
TI最新的 LaunchPad 开发套件之一是基于新的 Sitara AM2x mcu。这些设备帮助设计者达到传统的基于闪存的单片机10倍的计算能力。它们可以应用于工厂自动化、机器人技术、汽车系统和可持续能源管理等领域。
Sitara AM2x 单片机组合，建立在 ARM 单片机核心上，包括单核和多核设备运行速度高达1ghz，集成了专门的外围设备和加速器。AM243x 微控制器是 AM2x 系列产品中的第一代设备，具有多达4个 ARM Cortex-R5F 内核，每个运行频率高达800mhz。
随着机器学习/人工智能在物联网应用中扮演着越来越重要的角色，越来越多的组件制造商正在他们的开发套件中添加人工智能元素。诺尔斯公司最近推出了一对夫妇的开发套件，侧重于边缘人工智能。首先是 AISonic IA8201 Raspberry Pi 开发工具包，它集成了硬件、附加软件和算法，以便向各行各业的物联网设备和系统提供语音、音频边缘处理和机器学习监听功能。该工具包为 OEM/ODM 产品设计人员和工程师提供了一个简化设计、开发、调试和测试新用例的原型设备的工具。
开发工具包的核心是超低功耗和高性能的 AISonic ia8201音频边缘处理器 OpenDSP，它满足一系列音频处理要求。音频边缘处理器结合了两个基于 tensilica 的、以音频为中心的 DSP 核心: 一个用于大功率计算和 AI/ML 应用，另一个用于传感器输入的非常低功耗、始终在线的处理。Ia8201拥有1 MB 的 RAM 芯片，可以对高级的、始终在线的、与上下文相关的机器学习用例和内存进行高带宽处理，以支持多种算法。
使用 Knowles openDSP 平台，该工具包包括一个机载音频算法和 AI/ML 库。该套件还提供了两个或三个预集成 Knowles Everest 麦克风的选项，并包括两个麦克风阵列板，以帮助选择最终应用程序的正确算法配置。应用范围包括智能家居及家居娱乐、智能大厦、住宅/商业保安，以及工商业推理引擎。支持是可以通过 Knowles 解决方案门户的配置工具，固件和算法来标准的工具包。

Knowles AISonic ia8201树莓 Pi 开发工具包(资料来源: Knowles corp. .)

诺尔斯的人工智能启用真正的无线立体声(TWS)开发平台有助于缩短产品开发从入门级到高级应用。TWS 开发套件包括由 Knowles 设计的预调整和预配置的耳塞，并与蓝牙处理平台配对。
诺尔斯与多个合作伙伴合作，在开发工具包中整合了优质功能，使制造商能够添加诸如主动噪音消除、环境模式、高清音频、语音命令、语音呼叫算法和支持人工智能的对话增强等功能。
处理平台是 TWS 开发工具包的核心，诺尔斯说，包括诺尔斯 IA8201 AISonic 音频边缘处理器，为先进的语音和音频处理优化，和索尼半导体解决方案公司的 CXD 3781编解码器与优质蓝牙音频系统芯片(SoC)配对，使身临其境的体验和噪音过滤。
为了实现高级语音拾取功能，套件还包括 Alango Technologies 的语音通信组件，该组件具有多麦克风波束形成功能，以及其唯一的语音技术，该技术将外部波束形成与内部基于传感器的语音处理结合在一起，并移植到 ia8201处理器上。
TWS 套件中还包括 Chatable 的 aitransparentcy + ，这是第一个专门为利用 IA8201 AISonic 处理器的下一代人工智能处理能力而设计的“对话增强”AIAitransparcy + 还具有先进的、片上的、专有的深层神经网络架构，每秒执行超过1亿个 AI 计算。诺尔斯说，这使得会话语音信号的选择性声学增强不会出现可察觉的延迟。
开发平台允许制造商测试自己的配置与可拆卸耳塞，集成先进的功能，并调整性能和功耗，诺尔斯说。该工具包还支持定制，使制造商能够利用 Knowles 的合作伙伴预先调优的算法，或者为其他用例调优自己的算法。
对于 edge IoT，QuickLogic 公司开发了一个开源的 SoC 开发工具包，可以插入 USB 端口。Qomu 开发工具包是一个小型的 ARM Cortex M4F MCU + 嵌入式 FPGA (eFPGA)组合，适用于一个 USB Type-A 端口，无需硬件设置和电缆。再加上它的小尺寸，大约9 × 13mm，使得用户可以在任何地方开发。开源 SoC 开发工具包瞄准了需要超低功耗和人工智能或机器学习能力的物联网应用。然而，它可以用于广泛的应用。
Qomu 开发套件包含 QuickLogic 的 EOS S3 MCU + eFPGA SoC，为一个微型开发套件提供了大量的处理能力。ARM Cortex-M4F 单片机具有高达80-mhz 的工作频率和高达512-kb 的 SRAM。eFPGA 拥有2,400个有效的逻辑单元，64-Kb 的 RAM，多达8个 RAM/FIFO 控制器，两个专门用于卸载数学密集型功能的乘法器，16通道 DMA，可配置 SPI 和 I2C 接口，以及超低功耗(微瓦)。
这个工具包是为 QuickLogic 开源可重组计算计划优化的，得到了各种供应商支持的开源开发工具的支持。

QuickLogic Qomu 开发工具包(来源: QuickLogic corp. .)

自从 Analog Devices inc. 的 max78000低功耗神经网络加速单片机引入后，该公司(当时美信集成产品产品公司于2021年被 ADI 收购)在过去一年里与几家公司合作开发 IoT- 检测解决方案。ADI 公司与 Aizip 公司合作，利用 max78000和 Aizip 视觉唤醒词语，提供低功耗的物联网用户检测。该解决方案使 max78000能够使用 Aizip 的 VWW 模型以每次推理0.7 mJ 的能量检测图像中的人，据说比传统的软件解决方案低100 × 。这是开发与 Aizip 的专有设计自动化工具，以实现超过85% 的人类存在的准确性。
ADI 公司还与 Xailient 公司合作开发了一种物联网人脸检测解决方案，该方案能够以每次推理12毫秒的速度检测和定位视频和图像中的人脸。该解决方案将 max78000与 Xailient 专有的 Detectum 神经网络相结合，优化了 max78000提供的计算效率和低功耗睡眠模式。Xailient 的神经网络据说比传统的嵌入式解决方案提取了250 × 较低的功耗(280μj) 。
对于开发人员，ADI 提供 MAX78000EVKIT # 评估工具包。该硬件包括一个数字麦克风，一个陀螺仪/加速度计，并行相机模块支持，以及一个3.5英寸触摸式彩色 TFT 显示器。它还包括二次显示器，该二次显示器由动力蓄电池驱动，用于跟踪装置随时间消耗功率。GPIO 以及模拟输入容易通过0.1英寸引脚头。主要的系统电源以及 UART 访问是由 USB Micro-B 连接器提供的。一个 u*** 到 spi 桥接器提供了对板上内存的访问，允许大型网络或图像快速加载，Maxim 说。
为了深入开发人工智能，SmartCow，一家专注于视频分析和 AIoT 设备的人工智能工程公司，最近推出了新的音视频阿波罗开发工具包，专为高级开发人员的需求设计。围绕 Nvidia Jetson Xavier NX 构建，Apollo 使开发者能够创建具有人工智能会话能力的应用程序。
阿波罗开发套件具有车载视觉和音频传感器，包括四个麦克风，两个扬声器终端，两个3.5毫米手机插孔，一个800万像素的 imx179摄像头模块，和一个 OLED 显示器。它还包括一个128gb 的 NVMe 固态硬盘存储和预先包装的 Nvidia DeepStream 和 RIVA 嵌入式 SDK 工具包。6个 NLP 示例演示了这套工具的功能，包括: 与文本无关的说话人识别系统、语音到文本和情感分析、语言翻译和说话人分离，以及用于异常声音和监视的应用。
开发工具包支持两个可编程按钮: 一个缺省的单键恢复，以帮助开发人员简化设备恢复和一个可编程按钮，允许开发人员添加自己的应用程序。
同样关注机器学习/人工智能的还有 SensiML 公司和 onsemi 公司的合作。 SensiML 公司是人工智能工具的开发者，用于构建智能物联网端点。为了开发自主传感器数据处理和预测建模的机器学习解决方案，这项合作将 SensiML 的 Analytics Toolkit 开发软件与 onsemi 的 rsl10传感器开发工具包结合起来，创建了一个边缘传感应用平台。
Rsl10传感器开发工具包，以低耗电蓝牙连接为特色，将 rsl10无线电与一系列环境和惯性运动传感器结合在一个与 SensiML 工具包连接的微型板上。SensiML 说，这有助于开发人员将低延迟的本地人工智能预测算法添加到他们的工业可穿戴设备、机器人、过程控制或预测维护应用程序中，而无论他们在数据科学和人工智能方面的专业水平如何。自动生成的代码使得嵌入式智能感应端点能够将原始传感器数据转化为关键的洞察力，从而在不需要云分析的情况下实时采取适当的行动。
在某些情况下，半导体制造商还将与他们的分销合作伙伴共同开发配套产品。一个例子是 Avnet 的 Edge AI 开发工具包。它采用了 Avnet Embedded 公司的 SMARC 模块计算机，基于 NXP 公司的 i.MX 8M Plus 应用处理器，加上一个可投入生产的 SimpleFlex Carrier 和一个10.1英寸的触摸显示屏，为机器学习边缘应用提供了一个高性能的计算解决方案。它还包括一个双摄像机视觉板，可以支持单个或双基于半成像传感器的 IAS 摄像机模块。
Avnet 说，新的工具包使高级人工智能和机器学习应用程序在边缘运行得更快。它还可以帮助设计人员在现有应用程序中添加新特性，如人脸识别、语音命令处理和其他计算密集型的机器学习算法。该公司还提供利用 NXP 的 i.MX 8M Plus NPU 核心的示例应用程序，性能为2.25 TOPS。

Avnet Edge AI 开发工具包(来源: Avnet)

最近发布了基于英飞凌 PSoC 64安全微控制器的 PSA 认证的物联网设备开发工具包。PSoC 64物联网安全工作坊开发工具包是一个 PSA 认证(Level 1)平台，用于帮助设计人员使用 PSA 认证可信方法开发安全系统。这是 Arrow 的第一个 PSA 认证产品。
这个工具包包括 Infineon PSoC 64 Secure AWS IoT Pioneer Kit，Arrow PSoC 6 IoT sensor shield，Shield2Go Kit，以及 AWS 云计算支持，包括经过认证的功能 api 和用于监控和可视化的集成仪表盘。PSA 认证级别2 PSoC 64硅为加密和安全存储等可信服务提供了信任根。开发工具包是一个预先测试和验证的参考设计。

帮助物联网设备开发者达到行业和***的电子安全标准，以及新兴的物联网立法，包括 NIST 8259A 和 EN 303645，该工具包已经被 SGS Brightsight，一个全球独立的安全评估实验室评估。