[Day 03] tinyML开发板介绍

目前tinyML基金会并没有指定特定的开发板或开发平台，也没有限制可以跑那些项目，只期望功耗能在毫瓦(mW)等级，用电池供电即可。接下来会帮大家介绍几块比较常见（平价）、各平台商支援较完整的开发板，其中大部份主晶片都是使用Arm Cortex-M系列MCU，从M0+到M7都有，也有非Arm系列的，以下简单列出数款值大家参考。

ps. 由於MCU规格大小性能差异颇大，所以可以运行何种模型及速度是否满足，须以实际布署为准。

Arduino Uno R3
Arducam Pico4ML(Raspberry Pi RP2040)
Seeeduino XAIO (SAMD21G18)
Eta ECM 3532
Silicon Labs Thunderboarrd Sense 2
Nordic nRF52840
Arduino Nano 33 BLE Sense (nRF52840)
Arduino Protenta H7 (STM32H747XI)
OpenMV Cam H7 (STM32H743VI)
Himax WE-I Plus （台湾厂商奇景光电）

Fig. 3-1 常见tinyML开发板。(OmniXRI整理绘制, 2021/8/14)

Fig. 3-2 tinyML开发板主要规格比较。(OmniXRI整理绘制, 2021/8/14)

在Arm Cortex-M系列中，皆为32bit MCU，依指令集效能(非工作时脉速度）来排名，大概为M0, M0+, M1, M3, M4, M7, M23, M33, M35P, M55，而其内建的程序码区(Flash)和静态随机记忆体(SRAM)通常不多，仅有数百KB到数MB而已，并会随着不同厂商及产品线会有不同配置。不过相较於一般仅有数十KB Code Flash及数KB的SRAM，这样的配置已相当不错，可做出相当多的应用。

从上面表格中可看出，Cortex-M的MCU的工作时脉通常不高，记忆体也不多，这使得运行tinyML前就要考虑是否能将模型及参数塞进程序码区，运行时所需的变数记忆体是否够用，同时要评估工作时脉（含平行指令数）推论速度是否能满足实际应用。当然这些评估工作有些亦由开发平台商提供的工具代劳，不须使用者头痛，待後面章节再行介绍。

目前在这麽多开发板中，其中又以Arduino Nano 33 BLE Sense被最多tinyML平台商支援，其主要原因如下所示：

主晶片为Nordic nRF52840，其中以Arm Cortex-M4为主要核心，可支援浮点数运算，工作时脉64MHz, 1MB Flash, 256KB SRAM。
Arm Cortex-M4可支援Arm Mbed作业系统及Cortex单晶片软件介面标准CMSIS(Common Microcontroller Software Interface Standard)，其中亦包括CMSIS-NN神经网路加速运算函式库。
板子上有很多感测器，包括运动感测模组、麦克风（声音）、手势、色彩、近接（光电）、气压、温湿度等。
具有2.4GHz 蓝牙低功耗模组(BT 5.0, BLE)可轻松连接到笔电或其它行动装置，方便传送资料及接收命令。
板子体积很小，仅有45mm x 18mm，非常适合直接做成产品原型机。

Fig. 3-3 Arduino Nano 33 BLE Sense规格表。(OmniXRI整理绘制, 2021/8/14)