NXP erleichtert KI in Edge-Geräten

i.MX-Prozessoren mit neuronaler Verarbeitungseinheit

15. Januar 2020, 13:53 Uhr   |  Hagen Lang

i.MX-Prozessoren mit neuronaler Verarbeitungseinheit
© NXP

Der neue i.MX 8M Plus-Anwendungsprozessor von NXP Semiconductors verfügt über einen dedizierten Neuralprozessor (Neural Processing Unit, NPU) für fortgeschrittenes maschinelles Lernen in IoT- und Industrial-IoT-Geräten.

Mit der Kombination aus Cortex-A53-Cores und NPU können Edge-Geräte intelligente Entscheidungen vor Ort treffen, indem sie ohne oder fast ohne menschlichen Eingriff lernen und entsprechende Rückschlüsse ziehen. Die Bandbreite der mit dem i.MX 8M Plus ermöglichten Anwendungen reicht von der Personen- und Objekterkennung für die öffentliche Sicherheit und der Bildverarbeitung für Industrieanwendungen über die Robotik bis zur Handgesten- und Emotionserkennung mit natürlicher Sprachverarbeitung für Mensch-Maschine-Interaktion mit ultrakurzer Reaktionszeit und hoher Genauigkeit.

Der i.MX 8M Plus kombiniert eine NPU mit 2,3 TOPS (Tera Operations Per Second) mit einem Quad-Core Arm Cortex-A53 Subsystem, das mit bis zu 2 GHz läuft, ein unabhängiges Echtzeit-Subsystem mit einem 800M Hz Cortex-M7, einem 800 MHz Audio-DSP für die maschinelle Sprachverarbeitung, Dual-Kamera-Bildsignalprozessoren (ISP) und einem 3D-Grafikprozessor.

Der i.MX 8M Plus ertüchtigt Maschinen, die inspizieren, messen, Objekte präzise identifizieren und eine vorausschauende Wartung unterstützen, indem sie Anomalien im Maschinenbetrieb genau erkennen. Darüber hinaus können Mensch-Maschine-Schnittstellen in der Fabrik durch die Kombination einer präzisen Gesichtserkennung mit Sprach-, Befehls- oder Gestenerkennung intuitiver und sicherer gestaltet werden. Der i.MX 8M Plus unterstützt Industry 4.0 IT/OT und integriert Gigabit Ethernet mit Time-Sensitive Networking (TSN), so dass er in Kombination mit der Arm Cortex M7 Echtzeitverarbeitung eine deterministische Datenübertragung und -verarbeitung über kabelgebundene Netzwerkverbindungen erlaubt.

Der NXP i.MX 8M Plus basiert auf der 14-nm-LPC-FinFET-Technologie und kann mehrere hochkomplexe neuronale Netzwerke gleichzeitig ausführen, wie zum Beispiel Multi-Objekt-Identifikation, Spracherkennung von mehr als 40.000 englischen Wörtern und medizinische Bildgebung. Die NPU ist in der Lage, über 500 Bilder pro Sekunde in Mobilenet, einem Bildklassifikationsnetzwerk, zu verarbeiten. Entwickler können KI-Inferenzfunktionen auf die NPU auslagern, so dass die Cortex-A- und Cortex-M-Cores, DSP und GPUs andere Aufgaben auf Systemebene oder auch Benutzeranwendungen ausführen können. Zur Bildverarbeitung werden zwei integrierte ISPs eingesetzt, die zwei High-Definition-Kameras für Echtzeit-Stereo-Bilder oder eine einzelne Kamera mit 12 MPixel Auflösung unterstützen und High Dynamic Range (HDR) und eine Fischaugen-Objektivkorrektur bieten. Damit sind Bildverarbeitungsanwendungen in Echtzeit möglich, wie Überwachung, intelligente Anwendungen im Einzelhandel, Robot Vision und Gesundheitsmonitoring für zu Hause.

Für Sprachanwendungen verfügt der i.MX 8M Plus über einen HiFi 4 DSP, der die natürliche Sprachverarbeitung um die Vor- und Nachbearbeitung von Sprachströmen erweitert. Die Cortex-M7-Domäne kann für Echtzeit-Response-Systeme verwendet werden, während der Anwendungsprozessor komplexe Nicht-Echtzeit-Anwendungen ausführt. Da der Anwendungsprozessor abgeschaltet werden kann, wird der Stromverbrauch reduziert, während nur die Cortex-M-Domäne für die Wake-Word-Erkennung eingeschaltet bleibt. Der i.MX 8M Plus kann mehrere Video-Feeds mit dem H.265- oder H.264-HD-Video-Encoder und -Decoder für Cloud-Streaming oder lokale Speicherung komprimieren und bietet zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten durch 3D/2D-Grafiken und Immersiv3D-Audio mit Dolby Atmos und DTS:X.

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