基于恩智浦MCX N947通過NPU實現AI咖啡膠囊識別方案

作者：時間：2024-12-27 來源：大大通

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隨著人工智能技術的飛速發展，各行各業都在積極探索 AI 技術的應用，以便實現產業的智能化轉型。
在消費類電子產品市場，AI 技術已經成為推動產品創新和市場增長的關鍵因素，AI 技術的應用不僅能夠提升產品的功能水平，還為用戶帶來了更加便捷、個性化的操作以及使用體驗。

本文引用地址：http://www.czjhyjcfj.com/article/202412/465863.htm

在家電領域，AI 技術也為產品提供了許多想象空間。恩智浦深耕家電領域，在家電產品中有許多 MCU 的成功案例，應用在家電的控制板、馬達驅動、屏幕顯示、觸摸按鍵等功能。
在人工智能技術飛速發展的今天，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 AI 算法加速的 MCU。
世平集團技術團隊 ATU 針對這一產品，結合自己的技術能力，推出“基于恩智浦 MCX N947 MCU 通過 NPU 實現 AI 咖啡膠囊識別方案”，拋磚引玉，給客戶提供 AI 產品方向參考思路，并提供前期的開發支持，協助客戶進行更快的 AI 產品開發。

本方案充分利用了恩智浦（NXP）高性能微控制器（MCU）MCX N947 集成的神經網絡處理單元（NPU）的強大性能，旨在開發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 的神經網絡算法加速能力，該方案能夠實現對咖啡膠囊的快速、準確識別，并根據用戶的喜好自動調整沖泡參數，為用戶提供個性化咖啡體驗。

在接下來的內容中，我們將詳細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，配備智能外設和加速器，可提供多任務功能和高能效。
本方案選擇的是 MCX 系列中的 N947 ，集成 NPU，支持 eIQ 工具開發。

以下是該主控芯片的詳細參數介紹：

內核：雙核 Cortex M33
主頻：150MHz
集成功能：DSP, NPU
外設：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，成為我們實現 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據采集的攝像頭，顯示識別的結果的屏幕，以上三部分即可實現本方案。
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 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 ) 攝像頭圖片數據經內部轉換成 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（可設置）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，方案的優化還有提成空間，針對于具體產品的應用，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，該 MCU 不局限于單一應用開發 AI 功能，更多的應用方向，歡迎大家一起來探討。