從一線“網(wǎng)紅”們說起

　　智能無人機(jī)、自主機(jī)器人、智能攝像機(jī)、自動(dòng)駕駛……今年最令硬件創(chuàng)客們著迷的詞匯，想必就是這些一線“網(wǎng)紅”了。而這些網(wǎng)紅的背后，幾乎都和計(jì)算機(jī)視覺與深度學(xué)習(xí)密切相關(guān)。

　　深度學(xué)習(xí)是人工智能領(lǐng)域一個(gè)最新的分支，可以幫助計(jì)算機(jī)理解圖像、聲音和文本，但需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力作為支撐。

　　在今年的Embedded World、SX Create、FIRST Championship等大型活動(dòng)中，你都可以看到很多小型團(tuán)隊(duì)或者創(chuàng)業(yè)公司，所打造的應(yīng)用了深度學(xué)習(xí)技術(shù)的機(jī)器人和無人機(jī)系統(tǒng)。一套套完美的解決方案，背后都有一個(gè)共同點(diǎn)——NVIDIA Jetson TX1！

　　如果說Arduino或者樹梅派是很多創(chuàng)客們此前的最愛，那么Jetson TX1就是今年他們眼中的最酷“玩具”！

　　什么是Jetson TX1

　　Jetson TX1是NVIDIA第二代嵌入式平臺(tái)開發(fā)者套件，雖然只有信用卡大小，但Jetson TX1 GPU模塊的浮點(diǎn)運(yùn)算能力卻達(dá)到1 Teraflops，相比Jetson TK1有巨幅提升。如此強(qiáng)大的性能，Jetson TX1顯然是智能無人機(jī)、機(jī)器人最理想的嵌入式解決方案。

　　Jetson TX1 核心模塊

　　別看核心模塊只有信用卡大小，身體里可暗藏玄機(jī)：內(nèi)建256個(gè)CUDA核心的NVIDIA Maxwell GPU，64位ARM A57CPU，4GB LPDDR4內(nèi)存、16GB閃存、藍(lán)牙、802.11ac Wi-Fi模塊和千兆以太網(wǎng)卡，運(yùn)行Linux for Tegra操作系統(tǒng)。

　　Jetson TX1 開發(fā)者套件

　　配上坐騎后的Jetson TX1是這個(gè)樣子的。主板提供了USB 3.0 Type A、USB 2.0、HDMI、M.2 Key E、PCI-E x4、千兆以太網(wǎng)、SD、SATA數(shù)據(jù)和供電等接口，儼然是臺(tái)全功能的PC;既然是開發(fā)者套件，怎能少了針對硬件創(chuàng)客的擴(kuò)展接口：GPIO、I2C、I2S、SPI、帶流控制的TTL UART、顯示器擴(kuò)展頭和攝像頭擴(kuò)展頭一個(gè)不少。

　　Jetson TX1 開發(fā)者套件內(nèi)容詳情

　　作為上一代Jetson TK1的用戶，自然不會(huì)放過性能如此強(qiáng)悍的Jetson TX1。經(jīng)過了一段時(shí)間的使用和體驗(yàn)，這里向大家分享一下粗淺的使用體驗(yàn)，同時(shí)以個(gè)人觀點(diǎn)聊聊Jetson TX1到底能為我們帶來哪些想象空間！

　　開箱體驗(yàn)與基本使用

　　開箱體驗(yàn)

　　Jetson TX1自帶了底座，十分貼心。雖然包裝盒內(nèi)沒有附帶任何光盤等介質(zhì)，但Jetson TX1線上資源十分豐富，囊括文檔及軟件工具，并且獲取十分方便。

　　Jetson TX1 開發(fā)者套件廬山真面目

　　Jetson TX1模塊已預(yù)先安裝在主板上，Wi-Fi天線連接線也已接好，同時(shí)整個(gè)核心模塊由一個(gè)巨大的散熱片覆蓋，并配備了風(fēng)扇，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定和兼顧控制能耗，按照系統(tǒng)設(shè)定，該風(fēng)扇僅在系統(tǒng)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)才會(huì)啟動(dòng)，平時(shí)系統(tǒng)主要依靠散熱片被動(dòng)散熱，由此可見NVIDIA在保證系統(tǒng)穩(wěn)定并兼顧控制能耗上的細(xì)致，畢竟這樣一塊計(jì)算能力達(dá)到1Teraflops的Jetson TX1，功耗峰值才10W。

　　Jetson TX1與Jetson TK1

　　由于配備了更多的擴(kuò)展接口，所以Jetson TX1比Jetson TK1主板面積要大一些。較大的外形也暗示著TX1擁有的更強(qiáng)性能和帶給開發(fā)者的想象空間。

　　開發(fā)環(huán)境搭建

　　在正式進(jìn)入Jetson TX1開發(fā)的奇幻之旅前，先簡單介紹一下Jetson TX1開發(fā)環(huán)境的配置，在這里我們需要預(yù)先準(zhǔn)備下列項(xiàng)目：

　　NVIDIA開發(fā)者賬號

　　該賬號需要在NVIDIA官網(wǎng)的開發(fā)者頁面進(jìn)行注冊，并同時(shí)加入“Embedded Development Program”。這樣就可以獲取Jetson TX1相關(guān)的全部文檔和軟件包資源，包括嵌入式系統(tǒng)鏡像、開發(fā)工具以及NVIDIA提供的各種工具和軟件庫。

　　注冊NVIDIA開發(fā)者帳號并加入“Embedded Development Program”

　　NVIDIA為開發(fā)者提供了涵蓋Jetson TX1方方面面的文檔資源和軟件資源

　　Jetson TX1相關(guān)的文檔和軟件工具都可以通過Embedded Download Center下載

　　安裝妥當(dāng)?shù)腏etson TX1

　　正確的電源、鼠標(biāo)、鍵盤，網(wǎng)絡(luò)和顯示器連接。Jetson TX1開發(fā)套件提供了2個(gè)USB接口，包括一個(gè)USB 2.0 Micro，雖然通過轉(zhuǎn)接器可以連接標(biāo)準(zhǔn)USB接口的設(shè)備，但是開發(fā)過程中經(jīng)常需要將Jetson TX1通過USB連接至Host電腦，所以這里我推薦大家可以使用USB 3.0 HUB來解決USB接口不足的問題。

　　安裝妥當(dāng)?shù)腏etson TX1

　　· JetPack開發(fā)工具套件

　　可以登錄NVIDIA Embedded Download Center下載。

　　· 一臺(tái)運(yùn)行Ubuntu Linux 64位操作系統(tǒng)的Host電腦

　　操作系統(tǒng)推薦使用Ubuntu 14.04 LTS 64位版本，同時(shí)至少有10GB硬盤空閑空間。

　　準(zhǔn)備完畢后，在Host電腦為JetPack安裝包增加運(yùn)行權(quán)限并執(zhí)行，JetPack安裝程序?qū)⑼ㄟ^圖形界面引導(dǎo)開發(fā)者完成開發(fā)環(huán)境的配置，開發(fā)者只需依照自己的開發(fā)配置在安裝程序的引導(dǎo)下做出選擇即可，整個(gè)過程非常簡約，界面友好。

　　值得注意的是JetPack安裝程序不僅可以在Host電腦和Jetson TX1上搭建開發(fā)環(huán)境，同時(shí)還可以對Jetson TX1進(jìn)行刷機(jī)，用來恢復(fù)出場設(shè)置和升級最新的操作系統(tǒng)版本，使用JetPack刷機(jī)比用命令行工具更加簡便和不易出錯(cuò)。

　　在Host電腦上為JetPack安裝包添加運(yùn)行權(quán)限并執(zhí)行

　　全程只需要依據(jù)安裝引導(dǎo)進(jìn)行配置即可

　　在Jetson TX1上測試開發(fā)編譯環(huán)境是否安裝成功

　　小試牛刀——運(yùn)行/開發(fā)環(huán)境初探

　　運(yùn)行環(huán)境方面，JetPack搭建好開發(fā)環(huán)境后，Jetson TX1將重啟并引導(dǎo)之圖形界面。目前Jetson TX1上最新的操作系統(tǒng)為Linux For Tegra R24.1，該操作系統(tǒng)在用于ARM架構(gòu)的Ubuntu 14.04 LTS版本基礎(chǔ)上定制開發(fā)。Ubuntu在國內(nèi)擁有龐大的用戶基礎(chǔ)和社區(qū)環(huán)境，基于Ubuntu定制開發(fā)的Linux For Tegra對于發(fā)者們來說，在界面，命令和操作習(xí)慣等方面非常熟悉，極易上手;與此同時(shí)，開發(fā)者使用過程中遇到的問題，除了官方論壇外，也可以在更廣泛的Ubuntu操作系統(tǒng)社區(qū)環(huán)境內(nèi)向眾大神尋求幫助。

　　Jetson TX1操作系統(tǒng) Linux for Tegra概覽

　　一般來說，針對嵌入式平臺(tái)的開發(fā)有兩種編譯模式：原生編譯和交叉編譯。原生編譯就是直接在嵌入式平臺(tái)上編譯代碼并運(yùn)行，而交叉編譯就是在個(gè)人電腦等平臺(tái)編譯代碼，然后加載到嵌入式平臺(tái)運(yùn)行。我們在Jetson TX1開發(fā)上使用交叉編譯。這里需要提醒一下各位小伙伴，交叉編譯需要在Jetson TX1和Host電腦間同步代碼，所以需要提前安裝和配置Git，否則在后續(xù)編譯執(zhí)行的時(shí)候會(huì)報(bào)錯(cuò)的呦，開發(fā)工具會(huì)深情地問你“Can you tell me who you are”。

　　NVDIA Nsight啟動(dòng)界面

　　NVDIA Nsight操作界面

　　Jetson TX1使用的開發(fā)工具NVDIA Nsight是基于eclipse定制開發(fā)，其界面和操作習(xí)慣于eclipse基本保持一致，消除了開發(fā)人員的熟悉工具的時(shí)間和精力消耗。

　　接下來分享下在Jetson TX上創(chuàng)建，編輯，生成和運(yùn)行一個(gè)項(xiàng)目的過程。

　　· 新建項(xiàng)目

　　NVIDIA Nsight新建項(xiàng)目中目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置

　　NVIDIA Nsight新建項(xiàng)目中目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置

　　NVIDIA Nsight新建項(xiàng)目中目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置

　　由于使用交叉編譯模式，所以在新建項(xiàng)目時(shí)，需要指定目標(biāo)系統(tǒng)，即實(shí)際編譯運(yùn)行程序的系統(tǒng)——Jetson TX1。這里按提示輸入Jetson TX1的網(wǎng)絡(luò)地址，用戶名，以及Jetson TX1上CUDA Toolkit的安裝路徑就可以了。

　　如果不知道Jetson TX1上CUDA Toolkit的路徑也沒有關(guān)系，新建項(xiàng)目向?qū)Ш苜N心的設(shè)置了一個(gè)“自動(dòng)檢測”的功能，只要輕輕一點(diǎn)，向?qū)?huì)自動(dòng)搜尋CUDA Toolkit的路徑，非常方便。

　　· 編輯代碼

　　NVIDIA Nsight代碼編輯視圖

　　NVIDIA Nsight代碼編輯與eclipse完全一致，只是增加針對CUDA代碼的代碼補(bǔ)全，高亮提示以及語法檢查，用慣eclipse的開發(fā)者絕對能感覺到屠龍?jiān)谑?，天下我有?/p>

　　· 生成/運(yùn)行項(xiàng)目

　　NVIDIA Nsight遠(yuǎn)程運(yùn)行項(xiàng)目對話框

　　NVIDIA Nsight遠(yuǎn)程運(yùn)行項(xiàng)目對話框

　　同樣的，在按照工具的提示配置好Jetson TX1后，就可以完成程序的編譯，運(yùn)行，然后坐等收獲結(jié)果！

　　軟硬件配置概覽

　　在簡單介紹了Jetson TX1以及它的開發(fā)環(huán)境后，現(xiàn)在從Jetson TX1的軟硬件配置入手，來探索Jetson TX1開發(fā)者套件帶給廣大開發(fā)者的無限可能。

　　· CUDA

　　CUDA是整套平臺(tái)的核心，保證了Jetson TX1超高的計(jì)算性能。同時(shí)，Jetson TX1也支持各種基于CUDA跨架的軟件庫，從而可以用于多種高并行度計(jì)算和高數(shù)據(jù)密度的應(yīng)用場景，如機(jī)器學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)，大數(shù)據(jù)實(shí)施分析以及物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算等。

　　· GPIO、I2C、I2S、SPI、帶流控制的TTL UART等接口

　　豐富的接口給了今后基于Jetson TX1進(jìn)行擴(kuò)展開發(fā)的無限可能，即可以通過TTL UART、GPIO等接口實(shí)現(xiàn)其它單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)的所有功能外，還能通過自身強(qiáng)大的性能，升任其它單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)，如樹梅派等無力支撐的高數(shù)據(jù)密度業(yè)務(wù)和高處理實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，如智能機(jī)器人，機(jī)器人，無人駕駛汽車等。

　　· 攝像頭擴(kuò)展頭

　　通過將攝像頭（最高支持4K）與Jetson TX1連接，并借助OpenCV和Visionworks進(jìn)行視覺計(jì)算。

　　· PCIe x4接口

　　這使得Jetson TX1與其它擴(kuò)展板卡得以結(jié)合，并碰撞出創(chuàng)新的火花。如可以通過PCIe x4接口將可編程的FPGA接入系統(tǒng)，協(xié)助處理通信，加解密等業(yè)務(wù)，從而進(jìn)一步提升Jetson TX1針對特殊應(yīng)用場景的性能。

　　· USB 2.0 Client/Host接口

　　USB2.0 Client/Host口也為很多應(yīng)用提供便利。一方面通過USB Host可以將各種USB外設(shè)連接在Jetson TX1上，此外，也可以通過 USB Client 將Jetson TX1作為外設(shè)連接至電腦或其它設(shè)備，開發(fā)者完全可以隨意定義這個(gè)USB Client的具體行為和功能，即可以將Jetson TX1開發(fā)為具備任何希望功能的外設(shè)連接至電腦或其它設(shè)備。

　　初步的使用感受

　　在基礎(chǔ)開發(fā)環(huán)境配置過程中，最令人映像深刻的感受有以下兩點(diǎn)：

　　· NVIDIA提供的工具軟件包強(qiáng)大且易用

　　首先，JetPack為用戶提供了從Jetson TX1系統(tǒng)鏡像燒錄，到Jetson TX1和Host電腦開發(fā)環(huán)境安裝配置的一站式解決方案，省去了用戶用在分別安裝、配置各個(gè)組件，解決版本匹配和組件間依賴關(guān)系上的時(shí)間和精力，使用戶可以方便快捷的完成環(huán)境的準(zhǔn)備，并將精力集中在產(chǎn)品的研發(fā)上。相比之下，我之前在PC和其他嵌入式平臺(tái)上，往往總要在環(huán)境配置上耗費(fèi)很多時(shí)間，需要想方設(shè)法地去解決組件版本不匹配和軟件依賴關(guān)系不滿足等問題。

　　其次，JetPack在安裝配置過程中向用戶提供了非常詳盡的操作引導(dǎo)，使用戶，尤其是新手可以很順利的完成基礎(chǔ)環(huán)境的配置。例如在Jetson TX1操作系統(tǒng)映像燒錄過程開始時(shí)，安裝程序會(huì)彈出提示窗口，詳細(xì)的介紹了如何將Jetson TX1設(shè)置為recovery模式以及相應(yīng)的注意事項(xiàng)，并要求用戶確認(rèn)準(zhǔn)備妥當(dāng)后按鍵繼續(xù)，最大程度的避免了用戶操作不當(dāng)造成的系統(tǒng)損壞;再例如在配置Jetson TX1軟件環(huán)境時(shí)，安裝程序會(huì)以圖示的形式讓用戶選擇Jetson TX1與Host電腦的連接方式，直觀易懂。

　　· Jetson TX1相關(guān)的輔助資源非常豐富

　　NVIDIA圍繞Jetson TX1提供了從用戶手冊，產(chǎn)品設(shè)計(jì)文檔，到工具軟件和內(nèi)核源碼等全套資料，便于不同水平的用戶查閱;同時(shí)還有專門針對Jetson嵌入式平臺(tái)的開發(fā)者論壇，方便用戶針對文檔中未涉及的問題和使用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行提問和交流，NVIDIA的官方支持人員也會(huì)在論壇中回復(fù)大家提出的各種技術(shù)問題，為用戶的開發(fā)過程提供有力支持。在本次編譯環(huán)境的配置過程中，我就曾遇到交叉編譯報(bào)錯(cuò)，eclipse提示在Jetson TX1上找不到對應(yīng)路徑的問題，當(dāng)時(shí)查閱了很多文檔但都沒有找到問題所在，最終在開發(fā)者論壇中通過查閱開發(fā)者的歷史提問找到的問題所在，是Jetson TX1端的Git沒有正確配置，最終配置好Git后，編譯錯(cuò)誤也迎刃而解。

　　Jetson TX1憑借強(qiáng)悍的計(jì)算性能，相對超低的能耗，豐富的文檔和資源和多樣化的擴(kuò)展接口，得以成為開發(fā)者和創(chuàng)客們的有力工具。