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Nelle applicazioni IoT di visione non sorvegliate, alimentate a batteria o mediante sistemi fotovoltaici solari, è difficile per i dispositivi raggiungere contemporaneamente un tempo di standby ultra-lungo e una connettività controllabile in tempo reale. Questo rappresenta un collo di bottiglia fondamentale che limita il dispiegamento su larga scala di progetti di monitoraggio ambientale esterno, sicurezza generale e ispezione industriale non sorvegliata.
Per risolvere queste sfide del settore, Rockchip ha introdotto la serie di SoC per l’elaborazione visiva RV1106, progettata per applicazioni AIoT basate sulla visione. I chip integrano una CPU, una NPU, un ISP e un motore di codifica/decodifica video, ideali per dispositivi embedded di intelligenza artificiale per la visione a basso consumo e a basso costo. Le applicazioni includono telecamere di sicurezza alimentate a batteria, monitoraggio agricolo e forestale, monitoraggio delle stazioni idrauliche e ispezione industriale non sorvegliata.
Modulo Funzionale |
Specifiche architetturali e prestazionali |
Valore ingegneristico |
CPU e MCU |
Processore ARM Cortex-A7 a singolo core, a 32 bit, con supporto NEON e FPU. Dispone di 32 KB di cache istruzioni (I-Cache), 32 KB di cache dati (D-Cache), una cache L2 unificata da 128 KB e una MCU indipendente con 16 KB di cache. Il manuale ufficiale non specifica la frequenza di clock; una configurazione tipica nell’SDK è di 1,2 GHz. La pianificazione eterogenea assegna l’applicazione principale al core A7 e le interruzioni in tempo reale a basso consumo alla MCU. In modalità sleep, il core A7 può essere spento, lasciando attiva soltanto la MCU. Le prestazioni dipendono dalla strategia adottata per i domini di alimentazione. |
Supporta il meccanismo hardware AOV di risveglio da stato di sonno a basso consumo, bilanciando le prestazioni computazionali del sistema con l’autonomia della batteria. |
NPU |
Acceleratore hardware per reti neurali che supporta la quantizzazione mista INT4, INT8 e INT16, oltre alla conversione di modelli da TensorFlow, PyTorch, Caffe, TFLite e ONNX-NN. Le prestazioni teoriche di picco ammontano a 1 TOPS. Le prestazioni pratiche sono circa 0,5 TOPS sul RV1106G2, mentre il RV1106G3 raggiunge l’intero valore di 1 TOPS. Le prestazioni di inferenza sono limitate dalla capacità di memoria, dalla larghezza di banda e dalle dimensioni del modello. |
Esegue l'IA edge locale per il rilevamento di persone, il rilevamento di oggetti e il riconoscimento facciale. L'accelerazione hardware riduce il carico sulla CPU ed elimina la necessità di elaborazione nel cloud. |
Isp |
ISP hardware con due ingressi MIPI-CSI/LVDS e un ingresso DVP, che supporta fino a tre telecamere. Le funzioni di elaborazione immagini includono HDR-MGE, 3DNR/2DNR, 3A, LSC, rimozione della foschia e correzione della distorsione. RV1106G2 supporta fino a 5 M@30 FPS; RV1106G3 e RV1106 supportano fino a 8 M@15 FPS. La frequenza dei fotogrammi è limitata dalla larghezza di banda, dal consumo energetico e dal percorso di codifica. |
Preelabora le immagini in condizioni di illuminazione complesse ed emette flussi YUV di alta qualità per la codifica e l'inferenza AI, riducendo il carico software sull'elaborazione delle immagini. |
Codificatore video VENC |
Motore hardware di codifica che supporta H.264 High Profile, H.265 Main Profile e JPEG, con sei modalità di controllo del bitrate e un bitrate massimo di 60 Mbps. RV1106G2 supporta 5 MP a 30 FPS; RV1106G3 e RV1106 supportano fino a 8 MP a 15 FPS. L'acquisizione JPEG supporta fino a 4 MP a 60 FPS, con più flussi di uscita. |
La compressione hardware libera le risorse della CPU per funzioni di sicurezza come l'anteprima multi-flusso, la registrazione locale e la cattura di eventi. |
RKIVE Intelligent Video Engine |
Unità hardware dedicata per l'elaborazione visiva con operatori GMM, Canny, CCL, optical-flow, filtraggio e morfologia. Il rilevamento del movimento e la segmentazione del primo piano vengono eseguiti in hardware con un utilizzo minimo della CPU. La frequenza di elaborazione dei frame segue il limite di uscita dell'ISP. |
Implementa il rilevamento del cambiamento di scena e l'estrazione del primo piano in hardware, riducendo il carico sulla CPU per il rilevamento delle variazioni d'immagine nel funzionamento AOV a basso consumo. |
Sottosistema di memoria |
RV1106G2 integra 1 Gb (128 MB) di DDR3L nel SIP.
|
La soluzione SIP elimina i dispositivi DDR esterni e il routing sulla scheda PCB, riducendo il costo della lista materiali (BOM). La versione BGA supporta sistemi multi-camera e apparecchiature di visione avanzate che eseguono algoritmi complessi. |
Gestione dell'Energia |
Più domini di alimentazione isolati supportano l’attivazione/disattivazione indipendente di ciascun dominio e diverse fonti di ibernazione e risveglio. Il datasheet non fornisce dati ufficiali sul consumo di potenza. Le misurazioni effettuate in fase di ingegnerizzazione indicano circa 500 mW durante il funzionamento a piena capacità e circa 40 mW in modalità standby AOV. Le stime precedenti di 0,8 W e 0,1 W devono essere sostituite con i valori rilevati sul prototipo di produzione. |
Supporta la valutazione in tempo reale per prodotti alimentati a batteria al litio o tramite energia solare e contribuisce a definire le strategie di commutazione tra i domini di alimentazione per un funzionamento AOV a basso consumo. |
Pacchetto |
RV1106G2/G3 utilizza un pacchetto QFN128 da 12,3 x 12,3 mm con passo dei pin di 0,35 mm e classificazione MSL3. RV1106 utilizza un pacchetto BGA313 da 14 x 11 mm con passo delle sfere di 0,6 mm. La dissipazione termica del QFN dipende dal collegamento a massa completo dell’E-PAD inferiore. Il BGA offre una maggiore espansione periferica, mentre il QFN è compatto ma offre minore margine termico. |
RV1106G2/G3 è adatto a prodotti compatti come campanelli e piccole telecamere alimentate a batteria. RV1106 è destinato a progetti multi-telecamera espandibili. Il layout hardware deve garantire un corretto collegamento a massa e una dissipazione termica adeguata. |
Il funzionamento continuativo per tutta la giornata con tempo di standby prolungato si basa su AOV (Always on Video), domini di alimentazione isolati multipli e un meccanismo di risveglio rapido. La progettazione hardware deve rispettare rigorosamente i valori massimi assoluti e le condizioni operative raccomandate del chip.
Modalità AOV e pianificazione della potenza a più livelli: AOV combina l’acquisizione continua a bassa frequenza di fotogrammi con l’attivazione hardware basata su eventi AI per soddisfare i requisiti di monitoraggio continuo dei dispositivi alimentati a batteria. Durante la lunga attesa, la MCU gestisce il sensore e il buffer delle immagini mentre il processore Cortex-A7 e l’NPU entrano in ibernazione profonda. Restano attivi soltanto i domini di alimentazione essenziali, consentendo l’acquisizione e la codifica a bassa frequenza di fotogrammi (1 FPS). Quando viene rilevata una persona, un veicolo o un altro obiettivo, un’interruzione hardware risveglia l’intero chip e commuta il sistema sulla registrazione a frequenza normale di fotogrammi e sull’inferenza AI.
Modalità operativa |
Stato principale |
Potenza tipica |
Prestazioni della batteria (5200 mAh) |
Standby AOV |
MCU RISC-V in esecuzione; A7/NPU in ibernazione |
Circa 40 mW (riferimento ingegneristico) |
Circa 14 giorni senza esposizione alla luce solare (riferimento prototipo) |
Risveglio su evento |
A7/NPU in esecuzione alla massima velocità con codifica a frequenza normale di fotogrammi |
Carico dinamico |
Dipende dalla frequenza di attivazione tramite evento |
Registrazione continua |
Tutti i moduli attivi |
Potenza dinamica |
Si consiglia l'alimentazione esterna |
Risorse hardware dell'interfaccia di ingresso video:
Dopo la pre-elaborazione dell'immagine, l'ISP emette dati YUV. VENC supporta tutte e sei le modalità di controllo del bitrate specificate nel datasheet.
Opzioni di memoria per l'avvio: SPI Flash, eMMC 4.51 e SD/MMC. Il firmware può essere scaricato tramite USB o UART.
Memoria integrata: 256 KB di SRAM condivisa, 8 KB di PMU-SRAM, 20 KB di Boot ROM e 8 K-bit di OTP.
2 Toolchain RKNN e distribuzione della quantizzazione del modello: L'NPU supporta la quantizzazione mista INT4, INT8 e INT16, mentre RKNN-Toolkit2 esegue la conversione del modello. L'INT8 bilancia accuratezza e velocità, mentre l'INT4 riduce le dimensioni del modello. Un tasso di rilevamento oggetti PaddleDetection di 25 FPS è un risultato di test ingegneristico. Per la distribuzione è necessario caricare il modello RKNN nel pool di memoria DDR e richiamare l'interfaccia di inferenza tramite l'API C/C++.
3 Ottimizzazione della libreria visiva leggera: I sistemi embedded utilizzano la versione semplificata della libreria OpenCV-mobile, con i componenti GUI rimossi per ridurre le dimensioni e accelerare l'avvio. Un'architettura ibrida che combina il pre-elaborazione con libreria leggera e l'inferenza sull'NPU riduce il carico sulla CPU e si adatta al budget energetico dei dispositivi con standby prolungato.
Palcoscenico |
Modulo principale |
Framework o strumento di sviluppo |
Ottimizzazione delle Prestazioni |
Vincolo hardware |
Cattura dell'immagine |
VI + MIPI-CSI/DVP |
SDK MPP |
Associa percorsi hardware per ridurre il sovraccarico delle copie in memoria |
Supporta fino a tre ingressi sincronizzati da sensore. RV1106G2 supporta fino a 5 MP a 30 FPS. |
Miglioramento dell'Immagine |
Isp |
Configurazione del registro hardware |
Abilita l'accelerazione hardware delle immagini, ad esempio HDR e 3DNR |
L'hardware ISP supporta la multiplazione a divisione di tempo di fino a quattro sensori. |
Codifica video |
VENC |
API MPP VENC |
Configura sei modalità di controllo del bitrate ed abilita la codifica intelligente |
Il bitrate massimo di codifica è di 60 Mbps. |
Inferenza IA |
NPU |
RKNN-Toolkit2 |
Utilizza una quantizzazione mista INT4, INT8 e INT16 |
Le risorse di memoria sono limitate dalla configurazione DDR integrata SIP o da quella DDR esterna. |
Elaborazione della visione |
CPU Cortex-A7 |
OpenCV-mobile
|
Rimuovere i moduli software non necessari per ridurre il carico sul sistema |
In modalità di sospensione AOV, dare priorità allo spegnimento della CPU. |
Risorse hardware: MAC e PHY Ethernet integrati nel chip da 10/100 M (interfaccia RMII). Un'interfaccia SDIO 3.0 supporta moduli esterni Wi-Fi e Bluetooth, ed è integrata l'interfaccia USB 2.0 OTG. Le risorse periferiche includono cinque interfacce I2C, due interfacce SPI, sei interfacce UART e un'interfaccia audio I2S.
L'Ethernet fornisce un collegamento cablato affidabile. Un modulo esterno Wi-Fi 6 e Bluetooth 5.2 può essere collegato tramite SDIO per una configurazione wireless flessibile. La segnalazione periodica dello stato (heartbeat) e la riconnessione automatica mantengono attivo il collegamento di rete.
Smart Encoding 2.0 è un algoritmo software SDK di livello superiore che supporta la regolazione adattiva del bit-rate. Rispetto al tradizionale funzionamento CBR a bit-rate fisso, può ridurre l’utilizzo della larghezza di banda e i requisiti di archiviazione.
Il sottosistema audio integra un codec audio hardware con un ADC da 24 bit a due canali e un DAC a un solo canale. Il rapporto segnale-rumore tipico è di 90 dB, e sono supportati sia ingressi microfono differenziali che in configurazione single-ended.
Buildroot viene utilizzato per costruire il sistema Linux embedded, ottimizzare il kernel e i servizi applicativi, e supportare gli aggiornamenti firmware OTA.
Il chip include un motore hardware completo per la sicurezza, con un’unità crittografica hardware che supporta gli algoritmi SHA-1, SHA-256, AES, DES, TDES, RSA, ECC e SM2, oltre a un generatore di numeri casuali veri e una memoria OTP sicura. Sono supportati TrustZone e l’avvio sicuro. Queste funzioni abilitano la crittografia del firmware, l’archiviazione sicura delle chiavi e l’isolamento hardware-software dei domini di sicurezza per la protezione della privacy nei prodotti di sicurezza.
Requisito fondamentale |
Configurazione consigliata |
Interfacce principali |
Vincolo hardware |
|
IPC a basso consumo o campanello intelligente |
AOV con standby prolungato e visione notturna |
RV1106G2
|
MIPI-CSI,
|
Fino a 5 MP a 30 FPS |
Scanner ottico industriale per codici a barre |
Acquisizione ad alta velocità e attivata da trigger |
RV1106G3
|
MIPI-CSI, UART, GPIO |
Fino a 8 MP a 15 FPS |
Retail intelligente o scaffale intelligente |
Analisi visiva multi-camera |
RV1106 BGA
|
Doppio MIPI-CSI
|
Richiede una progettazione rigorosa dell’alimentazione DDR |
Sistema DMS per abitacolo o telecamera per cruscotto |
Funzionamento a temperatura estesa |
RV1106G3 |
MIPI/DVP, Ethernet, USB OTG |
Temperatura ambiente: -20 ÷ 85 °C; temperatura di giunzione: ≤ 125 °C |
Forniamo la progettazione hardware della scheda PCBA basata su RV1106 e soluzioni complete personalizzate per visione, comprese la progettazione dello schema elettrico e del circuito stampato, la selezione dei componenti, l’adattamento dei driver a basso livello, il porting e il debug degli algoritmi e l’integrazione completa del sistema. Per domande relative alla scelta del chip, alla progettazione hardware, alla migrazione software, all’ottimizzazione delle prestazioni o a progetti personalizzati, contattateci per assistenza tecnica: [email protected]
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