RV1106을 사용한 상시 작동 비전 장치 구축 방법

배터리 또는 태양광 발전 시스템으로 구동되는 무인 영상 사물인터넷 응용 분야에서는 장치가 초장시간 대기 시간과 실시간 제어 가능한 연결성을 동시에 달성하기 어렵다. 이는 야외 환경 모니터링, 일반 보안, 무인 산업 점검 프로젝트의 대규모 배치를 제한하는 핵심 병목 현상이다.

• 심층 수면 솔루션: 장치가 수면 상태일 때 네트워크 연결을 끊고 서비스를 일시 중단한다. 배터리 수명은 매우 우수하지만 클라우드에서 원격 점검, 이미지 촬영, 파라미터 설정 등의 명령을 내릴 수 없다. 무단 침입, 급격한 수위 변화, 장비 이동과 같은 갑작스러운 사건을 포착할 수 없어 감시 사각지대가 발생하고, 시스템이 운영 신뢰성 요구사항을 충족하지 못하게 된다.
• 지속적인 풀로드 솔루션: 장치는 계속 연결된 상태로 고해상도 영상을 지속적으로 캡처하며, 실시간 클라우드 상호작용과 전체 이벤트 기록을 지원합니다. 그러나 시스템 전력 소비가 높고, 리튬 배터리 작동 시간이 짧으며, 현장 충전 및 정비가 잦고, 야외 설치 시 운영 비용이 높습니다. 이 방식은 장기 무인 운영에 부적합합니다.

이러한 산업계 과제를 해결하기 위해 Rockchip은 AIoT 비전 응용 분야를 위한 RV1106 시리즈 비전 처리 SoC를 출시했습니다. 이 칩은 저전력·비용 민감형 임베디드 비전 AI 장치를 위해 CPU, NPU, ISP, 영상 코덱 엔진을 통합합니다. 적용 분야에는 배터리 구동 보안 카메라, 농업 및 산림 모니터링, 수자원 관리소 감시, 무인 산업 검사 등이 있습니다.

RV1106 시리즈 사양

• RV1106G2(QFN128 / 128MB SIP-DDR3L)는 저전력 배터리 장치, 스마트 도어벨, 저전력 IPC에 적합하다. 최대 5MP 해상도에서 30 FPS까지 지원한다. 외부 DDR 라우팅이 불필요하므로 PCB 설계가 단순해지고 시스템 BOM 비용이 절감된다. 메모리 대역폭 제한으로 인해 실용적인 NPU 성능은 약 0.5 TOPS이며, 경량 객체 탐지 및 사람 탐지에 적합하다.
• RV1106G3(QFN128/256MB SIP-DDR3L)은 외부 DDR이 필요 없으며, 전체 1 TOPS의 NPU 성능을 제공하고 8MP 이미지 캡처 및 인코딩(15FPS)을 지원한다. 산업용 스캐닝, 고해상도 AI 인식, 광온도 범위 DMS 제품에 적합하며, 이 시리즈에서 가장 뛰어난 가성비를 제공한다.
• RV1106(BGA313, 외부 DDR 탑재)은 BGA 패키지를 사용하며, 완전한 DDR 전원 공급 및 라우팅 설계가 필요하다. 메모리 용량은 필요에 따라 구성할 수 있다. 다중 카메라 및 고대역폭 스마트 리테일 비전 장비에 적합하지만, PCB 레이아웃 난이도가 높고 전체 시스템 비용도 증가한다.

장시간 대기 및 상시 온라인 설계 접근법

하루 종일 작동과 긴 대기 시간은 AOV(Always on Video), 여러 개의 격리된 전원 도메인, 그리고 빠른 웨이크업 메커니즘에 의존한다. 하드웨어 설계는 칩의 절대 최대 정격치 및 권장 동작 조건을 반드시 준수해야 한다.

AOV 모드 및 다단계 전력 스케줄링: AOV는 연속적인 저프레임 속도 캡처와 AI 이벤트 트리거를 결합하여 배터리 구동 장치의 지속적 모니터링 요구사항을 충족시킨다. 긴 대기 시간 동안 MCU가 센서와 이미지 버퍼를 관리하고, Cortex-A7 및 NPU는 심층 수면 상태로 진입한다. 필수 전력 도메인만 활성화되어 1FPS로 저프레임 속도 캡처 및 인코딩이 가능하다. 사람, 차량 또는 기타 타깃이 감지되면 하드웨어 인터럽트가 전체 칩을 깨우고 시스템을 정상 프레임 속도 녹화 및 AI 추론 모드로 전환한다.

완전한 비전 데이터 처리 및 AI 추론 파이프라인

• 하드웨어 직결 아키텍처 및 MPP 미디어 프레임워크: RV1106 비전 데이터 경로는 VI(비디오 입력) - ISP - VENC/NPU로 하드웨어 수준에서 직접 연결됨. MPP 미디어 프레임워크는 VI 채널을 VENC/NPU에 직접 바인딩하여 CPU 메모리 복사와 버스 부하를 줄임.

비디오 입력 인터페이스 하드웨어 리소스:

• MIPI-CSI DPHY V1.2 인터페이스 2개. 각 인터페이스는 레인당 1.5 Gbps로 동작하는 레인 2개를 지원하며, 필요 시 레인 4개로 결합 가능.
• DVP 인터페이스 1개. 최대 150 MHz에서 동작하며 BT.601, BT.656, BT.1120 표준을 지원함.

이미지 전처리 후 ISP는 YUV 데이터를 출력함. VENC는 데이터시트에 명시된 6가지 레이트 제어 모드를 모두 지원함.

부팅 저장 매체 옵션: SPI 플래시, eMMC 4.51, SD/MMC. 펌웨어는 USB 또는 UART를 통해 다운로드 가능함.

온칩 메모리: 공유 SRAM 256KB, PMU-SRAM 8KB, 부트 ROM 20KB, OTP 8K비트.

2 RKNN 툴체인 및 모델 양자화 배포: NPU는 혼합 INT4, INT8, INT16 양자화를 지원하며, RKNN-Toolkit2가 모델 변환을 수행함. INT8은 정확도와 속도 간 균형을 제공하고, INT4는 모델 크기를 줄임. PaddleDetection 기반 객체 탐지 성능 25 FPS는 공학적 시험 결과임. 배포 시 RKNN 모델을 DDR 메모리 풀에 로드한 후 C/C++ API를 통해 추론 인터페이스를 호출해야 함.

3 경량 비전 라이브러리 최적화: 임베디드 시스템은 GUI 구성 요소를 제거한 경량화된 OpenCV-mobile 라이브러리를 사용하여 크기를 줄이고 시작 시간을 단축함. 경량 라이브러리 전처리와 NPU 추론을 결합한 하이브리드 아키텍처는 CPU 사용률을 낮추고 장시간 대기 기기의 전력 예산에 부합함.

지속적인 연결성 및 시스템 수준 엔지니어링 최적화

1개의 듀얼 모드 네트워크 아키텍처 및 스마트 인코딩 전략

하드웨어 리소스: 칩 내장 10/100M 이더넷 MAC 및 PHY(RMII 인터페이스). SDIO 3.0 인터페이스는 외부 Wi-Fi 및 블루투스 모듈을 지원하며, USB 2.0 OTG가 내장됨. 주변 장치 리소스로는 5개의 I2C 인터페이스, 2개의 SPI 인터페이스, 6개의 UART 인터페이스, 1개의 I2S 오디오 인터페이스가 있음.

이더넷은 신뢰할 수 있는 유선 백본을 제공함. 외부 Wi-Fi 6 및 블루투스 5.2 모듈은 SDIO를 통해 유연한 무선 프로비저닝을 위해 연결 가능함. 하트비트 보고 및 자동 재연결 기능으로 네트워크 연결을 지속적으로 유지함.

스마트 인코딩 2.0은 적응형 비트율 조정을 지원하는 상위 계층 SDK 소프트웨어 알고리즘이다. 기존 CBR 고정 비트율 방식과 비교해 대역폭 사용량과 저장 공간 요구량을 줄일 수 있다.

오디오 서브시스템은 하드웨어 오디오 코덱, 이중 채널 24비트 ADC 및 단일 채널 DAC를 통합한다. 일반적인 신호대잡음비(SNR)는 90dB이며, 차동 입력 및 단일 종단 마이크로폰 입력 모두 지원한다.

2 리눅스 시스템 최적화 및 보안 인증

임베디드 리눅스 시스템 구축에 빌드루트(Buildroot)를 사용하며, 커널과 애플리케이션 서비스를 경량화하고 OTA 펌웨어 업데이트를 지원한다.

이 칩은 SHA-1, SHA-256, AES, DES, TDES, RSA, ECC, SM2 알고리즘을 지원하는 하드웨어 암호화 장치를 포함한 완전한 하드웨어 보안 엔진과 진정한 난수 생성기 및 안전한 OTP를 갖추고 있다. TrustZone 및 안전한 부팅 기능도 지원된다. 이러한 기능을 통해 펌웨어 암호화, 안전한 키 저장, 프라이버시 보호를 위한 하드웨어-소프트웨어 보안 도메인 분리가 가능하다.

주요 응용 분야 및 솔루션 통합 가이드

당사는 RV1106 기반 PCBA 하드웨어 설계 및 맞춤형 완전한 비전 솔루션을 제공합니다. 여기에는 회로도 및 PCB 설계, 부품 선정, 저수준 드라이버 적응, 알고리즘 포팅 및 디버깅, 전체 시스템 통합이 포함됩니다. 칩 선정, 하드웨어 설계, 소프트웨어 마이그레이션, 성능 최적화 또는 맞춤형 프로젝트 관련 문의는 기술 지원팀으로 연락해 주세요: [email protected]