Box-IPCs mit Nvidia Jetson, ready to use

Schnell und sicher zur fertigen KI-Lösung

27. Mai 2022, 21:57 Uhr | Knud Hartung
Bild 1: UIO-Express-Module für den Box-PC EPC-R7200
Bild 1: UIO-Express-Module für den Box-PC EPC-R7200
© Advantech

KI ist eine mächtige Zukunftstechnologie für viele Anwendungen, sei es nun stand-alone oder vernetzt im IoT. Gerade diese Vielfalt von Möglichkeiten birgt aber die Gefahr, sich an zu vielen Schauplätzen gleichzeitig zu verzetteln.

Es ist gut, wenn man bei der Entwicklung auf ein bewährtes Ecosystem aus Hardware, Software und Entwicklungswerkzeugen zugreifen kann. Noch besser ist es allerdings, wenn diese Systeme flexibel skalierbar und robust genug sind, um sie unmittelbar im rauen Industrieumfeld einsetzen zu können.

Was liegt daher näher, als wenn ein erfahrener Hersteller von Industrie-PCs eine Box-PC-Familie entwirft, die in einem modularen Ansatz auf einem robusten, industrietauglichen Trägersystem marktführende KI-Engines direkt integrieren kann und bereits volle Connectivity für den IoT-Einsatz mitbringt?

Anbieter zum Thema

zu Matchmaker+

Warum NVIDIA Jetson?

Die Vorteile liegen auf der Hand: NVIDIA hat langjährige Erfahrung in der Entwicklung dedizierter KI-Beschleuniger und -Systeme und hat als einer der ersten Hersteller ein vollständiges Ecosystem um seine KI-Beschleuniger und -Systeme aufgebaut. Die Jetson-Familie nimmt in der Welt der KI-Systeme eine Sonderrolle ein:

Sie umfasst ein komplettes Ecosystem an einheitlichen Werkzeugen und Bibliotheken, die abwärtskompatibel auf skalierbaren Plattformen laufen, die ständig weiterentwickelt werden. Analog zu den vielen Modulstandards bei den Prozessoren handelt es sich hier um voll funktionsfähige Subsysteme, die über eine Schnittstelle zu einem Trägerboard genormte Schnittstellen nach außen bedienen. So kann ein Anwender diese Systeme frei nach oben skalieren, ohne seine Werkzeugkette wechseln zu müssen. Den Anforderungen entsprechend können auf leistungsstärkeren Plattformen weitere, neue Funktionen und Werkzeuge hinzukommen.

Die Jetson-Familie zeichnet sich durch sehr geringen spezifischen Stromverbrauch und auf die KI-Leistung bezogen überragende Energieeffizienz aus. Daher eignen sich die Systeme auch für batteriebetriebene Anwendungen und besonders für gekapselte, passiv gekühlte Embedded-Systeme in Edge-Computing-Anwendungen. Advantech bietet hierzu zwei Box-PC-Familien an, die sich aktuell jeweils mit NVIDIA-Jetson-Systemen von Nano über TX2 NX bis Xavier NX bestücken lassen.

Warum zwei unterschiedliche Familien?

Während die EPC-R7200-Systeme mit verschiedenen UIO-40-Express-Modulen und passenden Rückwandvarianten sehr flexibel konfiguriert werden können, sind die Systeme der AIR-020-Serie weitestgehend fest konfiguriert und haben bereits ein Linux-Betriebssystem und das NVIDIA-JetPack-SDK (aktuell: Ubuntu Linux 18.04 LTS und JetPack SDK 4.5.1) als lauffähiges Image installiert. Zudem sind die Systeme der AIR-020-Serie auch schon nach verschiedenen internationalen Standards zertifiziert. Sie lassen sich also einerseits innerhalb von Minuten in Betrieb nehmen und sind andererseits auch ohne zusätzliche Zertifizierungen in vielen Ländern weltweit sofort einsetzbar. Im Gegensatz dazu sind die Systeme der EPC-R7200-Serie vielfältiger konfigurier- bzw. erweiterbar, müssen dann aber für die jeweiligen Einsatzzwecke und -Länder gegebenenfalls zertifiziert werden. Ein Beispiel für solche Zertifizierungen sind etwa Funkschnittstellen zur WAN- und LAN-Anbindung. Die Systeme der AIR-020-Serie verfügen über ein Trusted Platform Module der Version 2.0, das sie beispielsweise für Secure Boot nutzen können. Die Systeme der EPC-R7200-Serie sind dagegen in einem etwas weiteren Temperaturbereich (-20 bis +70 ⁰C) als die AIR-020-Serie (-10 bis +55 ⁰C) einsetzbar.

Alle Systeme haben auf der Frontseite einen HDMI-Anschluss, jeweils zwei USB-3.2-Gen-1-Anschlüsse vom Typ A (bei Xavier jeweils Gen 2 mit 10 Gbit/s) sowie einen (Nano) bzw. zwei Gbit-Ethernet-Anschlüsse (RJ45). Die NVIDIA-Jetson-Systeme sind jeweils mit 4 GB LP-DDR4-Memory (Xavier NX: 8 GB) und 16 GB eMMC bestückt. Alle Systeme verfügen über einen DC-Weitbereichseingang zur Stromversorgung mit 9-24 V bzw. 12-24 V DC (AIR-020)..

Tabelle 1 gibt einen Überblick über Unterschiede und Gemeinsamkeiten der beiden Plattformen.

Rückwandanschlüsse mit Modulen flexibel konfigurierbar: EPC-R7200

Tabelle 1: Vergleichstabelle EPC-R7200 versus AIR-020
Tabelle 1: Vergleichstabelle EPC-R7200 versus AIR-020
© Advantech

Über die in Bild 1 beschriebenen UIO-40-Express-Module hinaus bietet das EPC-R7200 noch weitere interne Anschlussmöglichkeiten: USB 3.2 OTG für schnellen Image-Download, einen 2x20-Pi4-kompatiblen Pin-Head-Stecker, zwei MIPI-CSI-Lanes, UART/I2C/GPIO/I2S/SPI, diverse weitere serielle Anschlüsse, einen SD-Steckplatz und zwei M.2-Steckplätze für Speichererweiterungen oder Wireless-Module (2230 Key E und 3042 Key B).

Sofort einsatzbereit und vorzertifiziert: AIR-020

Die AIR-020-Familie wird komplett mit auf einer 128-MB-M.2-Speicherkarte vorinstallierter, betriebsbereiter Software geliefert (optional sind hier bis zu 2 TB Speicher möglich). Über einen per Serviceklappe zugänglichen Full-Size-mPCIe-Slot lassen sich leicht WWAN/WLAN-Interfaces einbinden. Zusätzlich zu den umfangreichen seriellen Interfaces stehen für Robotik- und Automotive-Anwendungen bei Jetson TX2 NX (optional) und Xavier NX noch CAN-Schnittstellen zur Verfügung. Das robuste Metallgehäuse eignet sich besonders gut für rauen Industrie- und Robotik-Einsatz, lässt sich aber auch einfach auf einer Hutschiene befestigen. Durch den USB-OTG-Anschluss (Typ C) auf der Gehäuse-Vorderseite sind Updates im Feld leicht und schnell per Image durchführbar.

Alles aus einer Hand

Bild 2: Mit zahlreichen Schnittstellen ausgestattet ist der Box-PC EPC-R7200.
Bild 2: Mit zahlreichen Schnittstellen ausgestattet ist der Box-PC EPC-R7200.
© Advantech

Advantech ist Elite Partner von NVIDIA mit frühestem Zugriff auf neue Produkte und Entwicklungen. Dadurch ist es möglich, alle benötigten Interface-Treiber frühzeitig in das Betriebssystem zu integrieren, und der Kunde muss keine eigenen Board Support Packages erstellen oder anpassen. Besonders hilfreich im wörtlichen Sinne sind der ausgezeichnete lokale Support und die umfassenden Design-In-Services von Advantech. KI ist ein strategischer Schwerpunkt des Unternehmens, und so wurden in Deutschland und Europa entsprechende Kapazitäten aufgebaut. Was Advantech zudem noch deutlich von vielen seiner Mitbewerber unterscheidet, ist, dass das Unternehmen seit Jahrzehnten über eigene, hoch qualifizierte, global verteilte Fertigungskapazitäten verfügt. Advantech kann daher von einem wahren Schatz an Erfahrungen und Zertifizierungen in den verschiedensten Branchen profitieren: Telekommunikation und höchste Verfügbarkeit, Medizintechnik und höchste Qualität, Militärprodukte und höchste Robustheit, Massenprodukte und höchste Stückzahlen.

Die schiere Größe des Unternehmens und die gute Vernetzung zwischen den Produktionsstätten helfen der Logistik in Zeiten der Bauteileknappheit enorm bei der Verfügbarkeit von und beim Zugang zu kritischen Bauelementen. Kunden profitieren von lokalen Entwicklungsressourcen und Supportkapazitäten im Inland. So minimiert Advantech als Partner die Risiken, die es bei der Einführung neuer Technologiegenerationen immer gibt. Darüber hinaus bietet Advantech neben der breiten Palette an Standardlösungen mit DMS (Design & Manufacturing Services) viele Optionen zur kundenspezifischen Anpassung dieser Produkte sowie die komplette Neuentwicklung und Fertigung von Boards oder Systemen nach Kundenspezifikation. All das wird mit lokalen Projekt-Teams in enger Zusammenarbeit mit den Kunden umgesetzt.

Der Nutzen? Schnell zur fertigen Lösung

Benutzer von NVIDIA-Jetson-Systemen profitieren von deren inzwischen riesiger Anwendergemeinde. Die Systeme selbst sind zueinander abwärtskompatibel, stromsparend und kostengünstig. Zudem gibt es für sie ein riesiges Angebot an betriebsfertigen „ready-to-run“-Softwarelösungen und gut gewarteten Standard- und Open-Source-Bibliotheken. So können viele Anwender die großen Vorzüge dieser neuen Technologie sofort nutzen, ohne in die Details eintauchen zu müssen. Fortgeschrittene Benutzer können mit der NVIDIA-Xavier-NX-Plattform auch eigene KI-Modelle, besonders auch ressourcenaufwändige Neuronale Netze, erstellen und trainieren. Darüber hinaus gibt es diverse Cloud-Services, die dies speziell für die NVIDIA-Jetson-Plattformen anbieten. Die Advantech-Plattformfamilien machen dann die perfekten, ebenso kompakten wie robusten Industriegeräte für die Ausführung („Inferenz“) der Modelle und Algorithmen daraus. Mögliche Anwendungen liegen unter anderem in den Bereichen Bildverarbeitung, Identifizierung, Zugangskontrolle, Smartes Verkehrswesen und Robotik.

Knud Hartung ist Senior Product Marketing Manager Embedded IoT bei Advantech Europe.


Verwandte Artikel

ADVANTECH Europe BV

Künstliche Intelligenz