基于恩智浦MCX N947通過NPU實現(xiàn)AI咖啡膠囊識別方案

隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)都在積極探索 AI 技術(shù)的應(yīng)用，以便實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。
在消費類電子產(chǎn)品市場，AI 技術(shù)已經(jīng)成為推動產(chǎn)品創(chuàng)新和市場增長的關(guān)鍵因素，AI 技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠提升產(chǎn)品的功能水平，還為用戶帶來了更加便捷、個性化的操作以及使用體驗。

在家電領(lǐng)域，AI 技術(shù)也為產(chǎn)品提供了許多想象空間。恩智浦深耕家電領(lǐng)域，在家電產(chǎn)品中有許多 MCU 的成功案例，應(yīng)用在家電的控制板、馬達驅(qū)動、屏幕顯示、觸摸按鍵等功能。
在人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的今天，恩智浦也沒有落下，跟上時代的步伐，推出了帶有 NPU 功能，可以實現(xiàn) AI 算法加速的 MCU。
世平集團技術(shù)團隊 ATU 針對這一產(chǎn)品，結(jié)合自己的技術(shù)能力，推出“基于恩智浦 MCX N947 MCU 通過 NPU 實現(xiàn) AI 咖啡膠囊識別方案”，拋磚引玉，給客戶提供 AI 產(chǎn)品方向參考思路，并提供前期的開發(fā)支持，協(xié)助客戶進行更快的 AI 產(chǎn)品開發(fā)。

本方案充分利用了恩智浦（NXP）高性能微控制器（MCU）MCX N947 集成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元（NPU）的強大性能，旨在開發(fā)一款具有真正智能化識別能力的 AI 咖啡膠囊識別的咖啡機。
通過使用 NPU 的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法加速能力，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)對咖啡膠囊的快速、準(zhǔn)確識別，并根據(jù)用戶的喜好自動調(diào)整沖泡參數(shù)，為用戶提供個性化咖啡體驗。 

在接下來的內(nèi)容中，我們將詳細(xì)闡述本方案的主控介紹、方案框圖、功能介紹、以及 Demo 演示。

1.方案主控

本方案的主控是恩智浦新系列產(chǎn)品 MCX N系列，該系列是高性能、低功耗微控制器，配備智能外設(shè)和加速器，可提供多任務(wù)功能和高能效。
本方案選擇的是 MCX 系列中的 N947 ，集成 NPU，支持 eIQ 工具開發(fā)。

以下是該主控芯片的詳細(xì)參數(shù)介紹：

• 內(nèi)核：雙核 Cortex M33

• 主頻：150MHz

• 集成功能：DSP, NPU

• 外設(shè)：UART、USB、CAN、FlexIO、 FlexPWM、 FlexSPI

• 工作電壓： 1.71V to 3.6V

• 工作溫度：-40 to 105 °C

• 封裝：VFBGA184: 9 x 9 x 0.86 mm, 0.5 mm pitch、HLQFP100: 14 x 14 x 1.4 mm, 0.5 mm pitch

MCX N947 MCU 高效的 NPU 功能特色，方便的 eIQ 工具開發(fā)，成為我們實現(xiàn) AI 咖啡膠囊識別方案的最佳選擇。

2. 方案框圖

本方案為了加快開發(fā)進度，直接使用 MCX N947 的 FRDM 板來進行 Demo 的搭建，需要另外配備圖像數(shù)據(jù)采集的攝像頭，顯示識別的結(jié)果的屏幕，以上三部分即可實現(xiàn)本方案。
攝像頭是 OV7670 攝像頭，分辨率 640*480，屏幕搭配 NXP LCD-PAR-S035 ，3.5 寸， 分辨率 480x320 ，可以應(yīng)用在 NXP 各類 FDRM 板，接口通用。

3. 功能介紹

( 1 ) 采用 NPU 核及 elQ Neutron 軟件庫，提供 ML 加速，實現(xiàn) 8 類咖啡膠囊識別
    （Americano、Americano_Intenso、Americano_Rich_Aroma、Doppio_Espresso、Espresso_Napoli、Grande、New_York_Morning_Blend、Palermo）

( 2 ) 使用 elQ Portal 內(nèi)置模型 mobilenet v1 (Flash: 225K，RAM: 144K) 進行模型推理

( 3 ) 攝像頭采集圖片分辨率為 384*384

( 4 ) 攝像頭圖片數(shù)據(jù)經(jīng)內(nèi)部轉(zhuǎn)換成 128*128 分辨率，再給模型進行推理

( 5 ) 支持按鍵控制開始識別，采集 1s 內(nèi)（可設(shè)置）攝像頭圖片，識別完成后在 LCD 顯示識別咖啡類型

即通過攝像頭采集咖啡膠囊的圖片，識別出咖啡膠囊的類型后，在屏幕上顯示咖啡膠囊的類型，以及沖泡建議。

以上是 AI 咖啡膠囊識別方案的介紹，方案的優(yōu)化還有提成空間，針對于具體產(chǎn)品的應(yīng)用，還可以添加更多人性化的功能，比如更炫酷的界面顯示，支持觸摸按鍵等，均可以通過該強大的 MCX N947 來開發(fā)，該 MCU 不局限于單一應(yīng)用開發(fā) AI 功能，更多的應(yīng)用方向，歡迎大家一起來探討。

?場景應(yīng)用圖

千圖網(wǎng)-千圖網(wǎng)

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢

1. 高性能 - 雙核 Cortex M33 高主頻 150MHZ 2. AI 加速功能 - 集成 NPU 3. 外設(shè)豐富 - USB、CAN、FlexIO 模擬攝像頭、屏幕接口 4. 開發(fā)便捷 - 支持 eIQ 工具開發(fā) NPU

?方案規(guī)格

1. 支持?jǐn)z像頭圖像采集，分辨率 640* 480 2. 支持屏幕顯示，分辨率 480*320 3. 支持 8 種咖啡膠囊識別（也可通過 eIQ 添加咖啡種類進行學(xué)習(xí)訓(xùn)練） 4. 支持快速識別（按下識別按鍵后 1s 內(nèi)進行識別）