SD NAND芯片的測(cè)評(píng)與使用 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字識(shí)別

目錄

前言：

簡(jiǎn)介：

對(duì)照：

測(cè)試：

使用：

照片存儲(chǔ)：

基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字識(shí)別：

————————————————

前言：

感謝深圳雷龍公司寄送的樣品，其中包括兩張2代的4gbit和32gbit的SD NAND FLASH芯片以及一份測(cè)試板卡。

簡(jiǎn)介：

根據(jù)官方文檔的描述，這款芯片采用LGA-8封裝，具有標(biāo)準(zhǔn)SDIO接口，并同時(shí)兼容SPI和SD接口。因此，可以直接移植標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)代碼，支持使用SD NAND FLASH的SOC也可以用于TF卡啟動(dòng)。

以下是該芯片的主要參數(shù)（以CSNP32GCR01-BOW手冊(cè)為準(zhǔn)）：

接口：符合標(biāo)準(zhǔn)SD Specification Version 2.0規(guī)范，包括1-I/O和4-I/O兩種模式。

默認(rèn)模式：在默認(rèn)模式下，時(shí)鐘頻率可變范圍為0-25 MHz，接口速度高達(dá)12.5 MB/sec（使用4條并行數(shù)據(jù)線路）。

高速模式：在高速模式下，時(shí)鐘頻率可變范圍為0-50 MHz，接口速度高達(dá)25 MB/sec（使用4條并行數(shù)據(jù)線路）。

目前，一些樹(shù)莓派和一些國(guó)產(chǎn)的微處理器經(jīng)常通過(guò)SD卡進(jìn)行系統(tǒng)的移植，但一些設(shè)計(jì)不合理的卡槽經(jīng)常不能保護(hù)SD卡，反而會(huì)損壞折斷。相比之下，SD NAND可以通過(guò)貼片直接嵌入嵌入式設(shè)備中，更適合嵌入式環(huán)境的開(kāi)發(fā)。同時(shí)，裸露的SD卡槽和松動(dòng)的SD卡時(shí)常會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此一個(gè)可以反復(fù)擦拭的穩(wěn)定存儲(chǔ)芯片顯得十分重要。

通過(guò)將測(cè)試板和芯片進(jìn)行簡(jiǎn)單的焊接，我們可以像使用SD卡一樣對(duì)SD NAND FLASH進(jìn)行測(cè)試。

測(cè)試：

首先，我們使用CrystalDiskMark 8.0.4c對(duì)這款儲(chǔ)存器進(jìn)行了測(cè)試：

本次測(cè)試的是512MB的容量的產(chǎn)品，容量是真實(shí)的。我們可以看出，在包括順序讀取、順序?qū)懭?、隨機(jī)讀取和隨機(jī)寫入的四個(gè)測(cè)試方式下，SD NAND取得了不錯(cuò)的測(cè)試結(jié)果，接近官方數(shù)據(jù)，可以成功進(jìn)行高速存儲(chǔ)。

使用：

此外，我們還利用k210與SD NAND進(jìn)行了照片的存儲(chǔ)和基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字識(shí)別。

1.照片存儲(chǔ)：

通過(guò)向SD NAND內(nèi)燒錄micropython代碼，實(shí)現(xiàn)了k210對(duì)照片的拍攝和存儲(chǔ)。存儲(chǔ)速度非?？?。

import sensor, lcd

from Maix import GPIO

from fpioa_manager import fm

from board import board_info

import os, sys

import time

import image

#### image size ####

set_windowing = (224, 224)

#### sensor config ####

sensor.reset(freq=22000000, dual_buff=False)

sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)

sensor.set_framesize(sensor.QVGA) # 320x240

try:

sensor.set_jb_quality(95) # for IDE display quality

except Exception:

pass # no IDE support

if set_windowing:

sensor.set_windowing(set_windowing)

# sensor.set_auto_gain(False)

# sensor.set_auto_whitebal(False, rgb_gain_db=(0x52,0x40,0x4d))

# sensor.set_saturation(0)

# sensor.set_brightness(4)

# sensor.set_contrast(0)

# sensor.set_hmirror(True) # image horizonal mirror

# sensor.set_vflip(True) # image vertical flip

# sensor.set_auto_whitebal(False)

sensor.skip_frames()

#### lcd config ####

lcd.init(type=1, freq=15000000)

lcd.rotation(2)

#### boot key ####

boot_pin = 16 # board_info.BOOT_KEY

fm.register(boot_pin, fm.fpioa.GPIOHS0)

key = GPIO(GPIO.GPIOHS0, GPIO.PULL_UP)

######################################################

#### main ####

def capture_main(key):

def draw_string(img, x, y, text, color, scale, bg=None , full_w = False):

if bg:

if full_w:

full_w = img.width()

else:

full_w = len(text)*8*scale+4

img.draw_rectangle(x-2,y-2, full_w, 16*scale, fill=True, color=bg)

img = img.draw_string(x, y, text, color=color,scale=scale)

return img

def del_all_images():

os.chdir("/sd")

images_dir = "cap_images"

if images_dir in os.listdir():

os.chdir(images_dir)

types = os.listdir()

for t in types:

os.chdir(t)

files = os.listdir()

for f in files:

os.remove(f)

os.chdir("..")

os.rmdir(t)

os.chdir("..")

os.rmdir(images_dir)

# del_all_images()

os.chdir("/sd")

dirs = os.listdir()

images_dir = "cap_images"

last_dir = 0

for d in dirs:

if d.startswith(images_dir):

if len(d) > 11:

n = int(d[11:])

if n > last_dir:

last_dir = n

images_dir = "{}_{}".format(images_dir, last_dir+1)

print("save to ", images_dir)

if images_dir in os.listdir():

img = image.Image()

img = draw_string(img, 2, 200, "please del cap_images dir", color=lcd.WHITE,scale=1, bg=lcd.RED)

lcd.display(img)

sys.exit(1)

os.mkdir(images_dir)

last_cap_time = 0

last_btn_status = 1

save_dir = 0

save_count = 0

os.mkdir("{}/{}".format(images_dir, save_dir))

while(True):

img0 = sensor.snapshot()

if set_windowing:

img = image.Image()

img = img.draw_image(img0, (img.width() - set_windowing[0])//2, img.height() - set_windowing[1])

else:

img = img0.copy()

# img = img.resize(320, 240)

if key.value() == 0:

time.sleep_ms(30)

if key.value() == 0 and (last_btn_status == 1) and (time.ticks_ms() - last_cap_time > 500):

last_btn_status = 0

last_cap_time = time.ticks_ms()

else:

if time.ticks_ms() - last_cap_time > 5000:

img = draw_string(img, 2, 200, "release to change type", color=lcd.WHITE,scale=1, bg=lcd.RED)

else:

img = draw_string(img, 2, 200, "release to capture", color=lcd.WHITE,scale=1, bg=lcd.RED)

if time.ticks_ms() - last_cap_time > 2000:

img = draw_string(img, 2, 160, "keep push to change type", color=lcd.WHITE,scale=1, bg=lcd.RED)

else:

time.sleep_ms(30)

if key.value() == 1 and (last_btn_status == 0):

if time.ticks_ms() - last_cap_time > 5000:

img = draw_string(img, 2, 200, "change object type", color=lcd.WHITE,scale=1, bg=lcd.RED)

lcd.display(img)

time.sleep_ms(1000)

save_dir += 1

save_count = 0

dir_name = "{}/{}".format(images_dir, save_dir)

os.mkdir(dir_name)

else:

draw_string(img, 2, 200, "capture image {}".format(save_count), color=lcd.WHITE,scale=1, bg=lcd.RED)

lcd.display(img)

f_name = "{}/{}/{}.jpg".format(images_dir, save_dir, save_count)

img0.save(f_name, quality=95)

save_count += 1

last_btn_status = 1

img = draw_string(img, 2, 0, "will save to {}/{}/{}.jpg".format(images_dir, save_dir, save_count), color=lcd.WHITE,scale=1, bg=lcd.RED, full_w=True)

lcd.display(img)

del img

del img0

def main():

try:

capture_main(key)

except Exception as e:

print("error:", e)

import uio

s = uio.StringIO()

sys.print_exception(e, s)

s = s.getvalue()

img = image.Image()

img.draw_string(0, 0, s)

lcd.display(img)

main()

2.基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字識(shí)別：

我們向SD NAND內(nèi)燒錄了功能代碼、模型參數(shù)和模型結(jié)構(gòu)。SD NAND可以很好地存儲(chǔ)以上內(nèi)容，并通過(guò)k210正確加載模型。在使用過(guò)程中，SD NAND表現(xiàn)出了出色的穩(wěn)定性，沒(méi)有出現(xiàn)崩潰或彈出的情況。

# generated by maixhub, tested on maixpy3 v0.4.8

# copy files to TF card and plug into board and power on

import sensor, image, lcd, time

import KPU as kpu

import gc, sys

input_size = (224, 224)

labels = ['1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8']

anchors = [0.45, 1.55, 1.46, 2.54, 1.22, 1.55, 1.58, 2.59, 1.47, 2.78]

def lcd_show_except(e):

import uio

err_str = uio.StringIO()

sys.print_exception(e, err_str)

err_str = err_str.getvalue()

img = image.Image(size=input_size)

img.draw_string(0, 10, err_str, scale=1, color=(0xff,0x00,0x00))

lcd.display(img)

def main(anchors, labels = None, model_addr="/sd/m.kmodel", sensor_window=input_size, lcd_rotation=0, sensor_hmirror=False, sensor_vflip=False):

sensor.reset()

sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)

sensor.set_framesize(sensor.QVGA)

sensor.set_windowing(sensor_window)

sensor.set_vflip(1)

sensor.run(1)

lcd.init(type=1)

lcd.rotation(lcd_rotation)

lcd.clear(lcd.WHITE)

if not labels:

with open('labels.txt','r') as f:

exec(f.read())

if not labels:

print("no labels.txt")

img = image.Image(size=(320, 240))

img.draw_string(90, 110, "no labels.txt", color=(255, 0, 0), scale=2)

lcd.display(img)

return 1

try:

img = image.Image("startup.jpg")

lcd.display(img)

except Exception:

img = image.Image(size=(320, 240))

img.draw_string(90, 110, "loading model...", color=(255, 255, 255), scale=2)

lcd.display(img)

try:

task = None

task = kpu.load(model_addr)

kpu.init_yolo2(task, 0.5, 0.3, 5, anchors) # threshold:[0,1], nms_value: [0, 1]

while(True):

img = sensor.snapshot()

t = time.ticks_ms()

objects = kpu.run_yolo2(task, img)

t = time.ticks_ms() - t

if objects:

for obj in objects:

pos = obj.rect()

img.draw_rectangle(pos)

img.draw_string(pos[0], pos[1], "%s : %.2f" %(labels[obj.classid()], obj.value()), scale=2, color=(255, 0, 0))

img.draw_string(0, 200, "t:%dms" %(t), scale=2, color=(255, 0, 0))

lcd.display(img)

except Exception as e:

raise e

finally:

if not task is None:

kpu.deinit(task)

if __name__ == "__main__":

try:

# main(anchors = anchors, labels=labels, model_addr=0x300000, lcd_rotation=0)

main(anchors = anchors, labels=labels, model_addr="/sd/model-54796.kmodel")

except Exception as e:

sys.print_exception(e)

lcd_show_except(e)

finally:

gc.collect()

通過(guò)以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，SD NAND代替?zhèn)鹘y(tǒng)的SD/TF卡進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢(shì)和穩(wěn)定性。

審核編輯 黃宇