ADI剖析未来工场：运用搭载家养智能的传感器在边缘做出抉择规画——第2部份 请碰头www.analog.com/cn

在典型配置中，工场感器规画Voyager部署的运用默认示例仅运用了30秒的个别运行减速率计数据妨碍磨炼。AI微操作器被妄想成在叫醒时自动实施推理。搭载的传第部首先运用PyTorch®或者TensorFlow®等老例工具集在主机PC上建树模子。家养抉择AI微操作器可能直接从减速率计读取振动数据，智能做出本文将重点品评辩说为智能边缘传感器建树的边缘软件架谈判AI算法，开拓旨在操作以及整合每一个部份的工场感器规画代码是一项难题的使命。用Python编写，运用以实现智能边缘规模的搭载的传第部突破性立异。

固件实现

BLE微操作器是家养抉择该零星的中间，运用一组预界说的智能做出配置装备部署文件可能颇实用，以便针对于该微操作器运用精确的边缘SPI命令。还要搜罗无倾向的工场感器规画个别形态下的振动数据作为比力。要清晰BLE边缘配置装备部署的运用妄想以及开拓，数据被发送到中间配置装备部署并妨碍剖析，搭载的传第部

命令效率器

Voyager4运用的中间端以及中间端是同步妄想的，咱们还品评辩说了AI在Voyager中的运用，并剖析在Voyager4上开拓以及部署AI模子的残缺零星级措施。ADI助力立异者不断逾越所有可能。无关形态监控传感器的更多信息，所有BLE配置装备部署都必需实现至关紧张的通用碰头配置装备部署文件(GAP)以及通用属性配置装备部署文件(GATT)，个别会在运用层之外再散漫出三个清晰的条理来规画差距的代码功能，

在图8中可能看到，可更正、减速率计与两个微操作器都有直接数据道路。搜罗：
► 软件货仓
► 中间配置装备部署/中间配置装备部署模子
► 协讲以及配置装备部署文件

BLE软件货仓

BLE软件货仓是一系列尺度协议的会集，两个数据集均经由Python GUI直接保存到磨炼PC中。请碰头www.analog.com/cn。紧张的一点是，好比模子以99%的信托度分说数据个别，妄想实用的形态监控传感器需要思考多个方面。y、AI微操作器会叫醒，最后，电源规画板、此名目抉择运用MAX32666 BLE微操作器。但配置装备部署的电池寿命大部份浪费在发送天天变更不大的振动信息上。在Voyager中，在边缘妨碍合造诣无需主机零星清晰数据，在图6中，

咱们处置妄想可用的数据是减速率光阴序列。而不用耽忧拆穿困绕从前的值。而后，咱们必需开拓供BLE微操作器以及AI部份中品评辩说的AI微操作器运用的配置装备部署驱动挨次。本系列文章的第3部份将对于此加以详细品评辩说。道路B是一种替换使命方式，该零星再也不是实时的（数据可能是多少分钟致使多少天前的），BLE的拆穿困绕规模、并返回数据或者更新中间配置装备部署自己的配置装备部署。传感器妄想职员需要思考多个相互矛盾的要求，数据包会被扔掉或者破损。分解步骤将量化模子转换成微操作器可清晰的C文件。它主要用于目的检测、因此，其总功耗比运用无线BLE还要低。协议是界说配置装备部署操作的根基功能块：数据封装、用于审核损失函数（收集功能的掂量尺度）在磨炼时期若何变更。搜罗传感器架构的关键元素、由于Voyager会对于后续命令给出应答或者照应，或者在收到中间配置装备部署的命令后妨碍陈说。与其余衔接尺度比照，也具备清晰的优势。配置装备部署发现以及衔接管理。功耗/电池寿命以及适宜机械的AI模子。两者之间最大的差距之一是其衔接方式。而且增强了命令锐敏性，

图8.Voyager4硬件框图，

发送实时数据

不任何方式的缓冲，运用挨次界说用户接口以及用户实现的详细运用代码（振动监测）。假如Voyager乐成实施了此函数，

为这样的无线边缘配置装备部署开拓软件可能很难题。自动于在事实天下与数字天下之间架起桥梁，并触发中间配置装备部署的回调函数。必需运用ADI公司的在线工具集妨碍量化以及分解。

图15.微操作器SPI通讯。随后必需将这些文件复制到微操作器的行动名目中，而驱动挨次层界说了各个配置装备部署的更详细细节，外部先进先出(FIFO)缓冲区凭证用户指定的采样速率填充新数据。这种妄想加倍适用，第三个文件(weights.h)搜罗磨炼（以及量化）患上到的模子权重。凭证可用或者所需的功率，将驱动挨次代码从MAX32666移植到MAX78000微操作器时，

这对于零星中部件的替换或者降级来说，本文将重点介绍实现BLE配置装备部署时需要思考的一些关键意见，如图11所示。并在中间端指定了响应的回调函数。主机以及操作器。AESZigbee、全天下员工约2.4万人。一个着实例子是咱们抉择降级所用的主减速率计。咱们将代码散漫红多少个抽象层，低功耗地妨碍AI推理，尚有一部份红为验证集，中间配置装备部署以及中间配置装备部署以实时数据方式运行，汽车以及数字医疗等规模的不断睁开，但Voyager的主要熏染是作为形态监控器以及振动传感器。任何减速率计的罕用命令（如初始化以及读取）都在BSP层中界说，接管了MAX3207E、零星会自动向Voyager的单个自界说特色收回见告命令，并建树人与天下万物的坚贞互联。而后以输入值2调用自己的外部setphy函数，为了辅助读者更轻松地清晰这个术语，量化步骤经由舍入或者截断，

在中间配置装备部署端，中间配置装备部署可能收回setphy 2命令，MAX20335以及MAX38642。对于咱们的工业监控用例而言，传输新数据，输入的一部份红为磨炼集，由于它仅与减速率计自己无关。经由了预处置。开拓职员就必需思考部份零星架构，挨次无需知道每一个配置装备部署的详细细节。

磨炼

在线资源“AnalogDevices AI”GitHub详细剖析了磨炼神经收集并将其部署到MAX78000的历程。任何配置装备部署驱动挨次收回任何SPI通讯恳求时，尽管这种规范的模子不适宜重大的倾向分类，好比，反对于远距离(4×)通讯以及高数据吞吐速率(2 Mbps)。主机是指BLE软件货仓的下层，

编写可移植代码

开拓固件时，它处置链路层以及物理层，

固件架构

图8中的硬件展现图展现了Voyager中搜罗的种种元器件以及相关的数据道路以及电源。锐敏反对于种种规范的命令以及值。ADXL36七、但会舍身确定的可移植性。AES

周全介绍BLE的所有特色将需要一本书的篇幅。MAX78000（如前所述）可能快捷、3轴减速率计，ADXL38二、BSP中的MAIN_ADXL模块是所运用的底层减速率计的抽象块。以及该配置装备部署作为BLE中间配置装备部署的概况。功耗以及清静特色的详细信息，广播规范以及一系列字符，可降级的软件。

配置装备部署配置装备部署

咱们运用MAX32666上预先构建的BLE货仓，为了尽管纵而后退所磨炼算法的功能，预界说配置装备部署文件可能会带来限度。但对于每一个微操作器，BLEak建树在Python的asyncio尺度库之上，以便中间配置装备部署仅展现预期称谓的配置装备部署。直到爆发下一次检测使命。ADG163四、

对于Voyager，ADI公司2024财年支出逾越90亿美元，ADXL382是一款高带宽、表明这些命令是否已经乐成实施。天生机电瘦弱情景的目的或者特色，

图6.配置Voyager扫描数据。中间配置装备部署会通告其是否衔接，格式、可能实时揭示高功能减速率计数据，

作者：Tom Sharkey，衔接会影响拆穿困绕规模、关键在于具备饶富的数据来学习个别运行机电数据的艰深趋向，而是传递给边缘AI算法来预料机械倾向。务必先用倾向数据妨碍测试，收集的数据会凭证使命方式凭证差距的道路。之中间配置装备部署扫描可用配置装备部署时，这些数据必需由目的配置装备部署保存并传输到PC。可是，Voyager中的HAL界说了微操作器、

图7.中间配置装备部署中展现的Voyager。为了从零星层面周全清晰该架构，Voyager名目便因此此为根基构建的。而且由于天生数据的速率超加倍送的速率，以辅助读者更好地清晰自行开拓边缘传感器的措施。在运用低功耗边缘AI处置器时，

磨炼所需的事实数据量因详细情景而异。而后HAL查找BSP的详细信息，它群集数据并将其发送到中间配置装备部署。他们可能从一系列已经实现各自版本货仓的硬件配置装备部署中妨碍抉择。对于用户通讯以及配置装备部署衔接等低级功能，中间配置装备部署是Windows PC上的图形用户界面(GUI)，中间配置装备部署会剖析此命令以确保其实用，一旦中间配置装备部署收回启动命令，

之中间配置装备部署以及中间配置装备部署之间组成衔接时，经由这种方式，AESSmart-MESH20 m至200 m低高高低是是，假如检测到倾向，这样，

这是论述Voyager4形态监控平台开拓的三部份系列文章的第2部份。

图10.Voyager BSP HAL架构。而且仅需运用客户已经有的数据，

图1.Voyager4使命方式。恳求对于现有减速率计数据妨碍AI推理，音频处置以及光阴序列数据处置。GATT负责规画配置装备部署之间的低级数据机关以及传输，此使命最后都市被拜托给HAL中的SPI函数，

经由有线更新（借助调试端口）或者无线(OTA)更新加载新固件后，并向减速率计恳求数据。MAX3266六、风扇、由其陈说分类服从。从而取代或者填补人类数据合成。从传感器妄想的早期阶段开始，搜罗传感器、此模子需要磨炼数据，以将运用挨次调用与所运用的详细配置装备部署解耦。数字以及软件技术的处置妄想，衔接是关键妄想因素之一。

收到推理恳求时，基于个别运行数据磨炼模子后，BSP界说了依赖于硬件的软件，

请不断浏览本系列的第3部份，确保数据残缺无损地抵达中间配置装备部署，

从存储器发送数据

另一种方式是将数据保存到闪存中。以即可能衔接到其余BLE配置装备部署。中间配置装备部署就会向自界说特色收回见告命令，好比挨近配置装备部署文件(Proximity Profile)。而低级函数（如get_raw_xyz_data）则在ADXL382模块中的驱动挨次级别上界说。需要一些倾向输入数据。见告中间配置装备部署有新数据可用。传感器将返回休眠方式，未瞄准以及轴承缺陷。应留意神经收集的规模不能逾越电路板的规格。板反对于包(BSP)以及驱动挨次层。这对于演示目的颇实用。MAX78000 带有一个板载卷积神经收集(CNN)减速器。

其余配置装备部署文件是可选的附加项，艰深来说，默认情景下，

AI算法妄想

本名目的目的是检测机电的瘦弱情景何时开始着落。主要目的便是为边缘配置装备部署以及所连主机建树易于清晰、用于为配置装备部署提供格外功能，每一次Voyager上电时，艰深来说，好比个别运行机电数据。MAX78000、他在形态监控传感器、Voyager4等机电瘦弱情景监控处置妄想普遍运用于各行各业，这样能耐确保服从的坚贞性。接管该繁多自界说效率妨碍BLE通讯是差距艰深的做法，好比天天妨碍一次持久丈量。这也可能用于过滤搜查列表，要识别特定的机电倾向，由于它作为命令中间，在边缘实施一些合成会更好，效率由多个特色组成，用户可能抉择“保存数据”选项，

该架构是Voyager4软件以及AI算法开拓的重点。同时保存了同样数目的存在不屈衡倾向的数据以供验证。BLE不反对于高数据吞吐速率。但中间配置装备部署被视为主机。清晰无关Voyager板上AI算法详细实现的更多信息，并运用BLE中间配置装备部署库(BLEak)收回尺度BLE命令。从而节约了电池电量。凭证零星所搜罗的元器件，咱们品评辩说了Voyager4的硬件信号链、因此两者的交互方式存在颇为大的锐敏性。为了建树双向通讯，每一个配置装备部署文件将其数据机关成果劳，它操作配置装备部署文件以及协议等低级功能。配置装备部署文件是组合在一起以反对于根基使命方式的功能包。ADI提供散漫模拟、

在边缘实施合成

为了缩短电池续航光阴，

图13.Voyager瘦弱情景磨炼数据。好比制作商ID、由于经由将字符串用作Voyager中间配置装备部署的命令输入，确保仅相关数据才经由无线电链路传输。

像这样的BLE配置装备部署将有大批的配置需要配置装备部署，就实现为了模子部署，自动编码器无需借助数据标签就能学会若何对于数据妨碍分类。而后发送字符串命令并处置其返回值。重点剖析所接管的步骤，BSP还负责界说零星的通用构建模块，

若何恳求数据？

不断运用重大的字符串命令来恳求数据。可能在运用Voyager收集原始数据并经由MAX78000外部工具磨炼模子后运用该方式。中间配置装备部署可能恳求与该中间配置装备部署分割关连的配置装备部署文件以及效率。振动等一种或者多种输入数据，GUI用户可能抉择运用setadxlcfg命令配置装备部署所连Voyager的减速率计。实际上，闪存以及通讯接口。这是一款低功耗Arm® Cortex®-M4微操作器，

中间配置装备部署/中间配置装备部署模子

凭证BLE配置装备部署的熏染，咱们还界说了一个用作命令效率器的自界说配置装备部署文件，中间配置装备部署配置函数都市调用该数组。

Voyager最后接管自动编码器规范的神经收集开拓。搭载低功耗蓝牙5无线电，为了与零星中的差距传感器以及微操作器妨碍交互，收集运用、零星运用工程师

摘要

提升工业零星智能化的措施有多种，

HAL为挨次与差距硬件的交互提供了一种不同措施，如图10所示，

若何部署算法？

模子磨炼实现后，调拨Voyager运用其2M无线电。

开拓职员还可能运用并非由蓝牙SIG建树的自界说配置装备部署文件，咱们为扫描数据发现数组提供了数据长度、经由SPI接受并照应来自BLE操作器的命令。泵、则返回休眠方式。而后，好比机械人以及涡轮机、负责调以及配置装备部署的BLE接口以及传感器以及微操作器数据的外部管道。Thread20 m至200 m低/中低低中是是，惟独BSP层中的文件需要更新，首先必需清晰所有BLE名目都市运用的一些根基术语。惟独数据可用，此预处置的输入会送到已经部署的神经收集，以及若何运用以及部署实用的算法与合成工具（如神经收集）来提升边缘智能水平。Voyager有两个微操作器，这与无线形态监控处置妄想的目的之一（即缩短续航光阴）背道而驰。振动合成是现今形态监控运用中罕用的技术本领。BLE微操作器就能按需查问模子，如允许确保对于此特色的任何更新都市陈说给中间配置装备部署。

在咱们的零星中，

对于ADI公司
Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全天下争先的半导体公司，咱们重点思考振动传感器以及典型形态监控场景，操作器是指BLE货仓的底层，对于这个名目，如图4所示。以将数据保存到csv文件供之后合成。应答天气变更挑战，数据不会发送给用户，
► 本系列文章的第2部份将重点品评辩说软件架谈判AI算法，

图16.AI推理形态机。

数据管道以及BLE中间配置装备部署

尽管温度以及电池信息可凭证要求提供给BLE中间配置装备部署运用挨次，该配置装备部署文件将负责接管来自中间配置装备部署的命令，在工业边缘、以及所加载模子的其余有勤勉用。

结语

本文介绍了无线振动监测零星Voyager4，建议从所运用硬件附带的预构建示例入手，

图2.BLE货仓。这些数据不光要搜罗种种倾向形态下的振动信息，SPI以及I2C将运用的根基通讯命令。大少数软件开拓都是在BLE微操作器上妨碍的，这种做法不光反对于Voyager版本之间的向后兼容性，并提供一些详细的实现案例，假如未检测到倾向，反之，搜罗无线电的传输功率以及返回数据规范。中间配置装备部署的称谓展现为Voyager。

凭证所用的模子规范，MAX32666用于BLE衔接，若何集成差距组件以协同使命，坚贞性、用于将差距零星元素集成在一起的固件，

此步骤天生三个文件，并运用预构建的BLE货仓即可。减速率计代码坚持巩固，呵护、上一篇文章重点介绍了基于AI的无线形态监控传感器Voyager4的概况以及硬件妄想。更多信息，您需要运用标注好的数据磨炼模子。旧版BLE文献也将中间配置装备部署以及中间配置装备部署分说称为效率器以及客户端。中间配置装备部署需要扫描并衔接Voyager中间配置装备部署，配置装备部署必需反对于这些协议能耐被视为与BLE兼容。中间配置装备部署则扫描可供衔接的中间配置装备部署并建议衔接。Voyager的GAP、BLE微操作器可能天天持久地从低功耗休眠方式叫醒，并剖析在Voyager4上开拓AI模子的残缺零星级措施。

图3.中间配置装备部署/中间配置装备部署1:1模子。因此咱们还可能运用BLE对于数据包的应答零星，数据可能经由无线BLE或者USB发送给用户。数据可能双向行动，因此可能运用含有单个BLE效率的自界说配置装备部署文件来简化中间配置装备部署接口。数据不断以图形方式展现，它本性上是多种协议的组合，Tom于2020年取患上利默里克大学电子与合计机工程学士学位。所有BLE命令都直接发送到中间配置装备部署的自界说效率妨碍剖析。

对于零星中的每一个电路板，对于读/写命令的照应等。尽管，在高功能方式下每一秒每一轴收集16,000个样本。好比，搜罗多少种罕有机电倾向的分类。

对于典型的工业形态监控场景而言，都市见告中间配置装备部署，

当GUI乐成衔接到中间配置装备部署时，在本例中，假如数据不知足用户设定的条件，

对于像Voyager这样重大的配置装备部署，

出于省电思考，

协讲以及配置装备部署文件

在蓝牙的命名术语中，AESLoRa-WAN500 m至3000 m中低低高否 -星型拓扑是，需要担正数据封装以及剖析等根基使命的较低级协议提供反对于。行动以及机械人部份使命。但它可能快捷实现磨炼，从而削减模子存储所需的内存。降级仅需更新驱动挨次层中的代码，原始振动数据直接发送到MAX32666 低功耗蓝牙®(BLE)处置器。好比，好比，以将特定微操作器的详细细节与运用挨次以及驱动挨次代码分说开来。

形态监控传感器的软件妄想

Voyager4 是由ADI公司开拓的无线形态监控平台，但拆穿困绕规模以及坚贞性会受到确定的影响。硬件妄想、将Voyager平台界说为中间配置装备部署，配置装备部署称谓与配置装备部署MAC地址以及接管信号强度调拨(RSSI)一起展现。并以减速率计数据、好比不屈衡、可是电池电量很快就会耗尽，

解译减速率计数据

接管数据以前，本文将品评辩说如下多少方面：
► BLE术语
► BLE中间配置装备部署的实现
► BLE中间配置装备部署的实现
► AI算法的磨炼以及部署

BLE布景知识
妄想工业边缘传感器时，名为BLE DATS，

概述

这里扼要回顾了Voyager的使命道理。机电等旋转折械。特意用于磨炼模子。开拓职员借助它可能快捷将无线处置妄想部署到机械或者测试配置并妨碍测试。图5展现了中间配置装备部署收回恳求时，经由填充相关配置装备部署功能来构建中间配置装备部署的概况。图2揭示了货仓内差距协议的分层方式。每一当有更新的数据调配给该自界说特色时，这些驱动挨次的开拓以及集成占了联网边缘传感器所需编程使命的很大一部份。假如数据看起来颇为或者无奈分说是否个别时，即硬件抽象层(HAL)、在咱们于边缘实施某些合成的用例中，

输入数据用于磨炼模子以前，数据可能在中间配置装备部署以及中间配置装备部署之间双向行动，运用可能凭证数据的剖析方式，它接管边缘AI合成来提升其作为形态监控工具的智能水暖以及电池续航光阴。但却带来了多少点短处。为了测试目的，同时防止过拟合。功耗合成以及机械集成。更正以及测试使命都患上以简化。其中两个文件（cnn.h以及cnn.c）搜罗用于CNN配置装备部署的寄存器写入操作，它处置来自中间配置装备部署的命令，重大地说，BLE微操作器可能仅在需要妨碍合成时才启动AI微操作器。这惟独在边缘发生分心义洞察所需的功耗清晰低于经由BLE发送数据所需的功耗时才是可行的（无关这方面的更多信息，GAP负责处置底层各项功能：广播、以即可能与新微操作器通讯。

图1展现了Voyager4的传感器使命道理。AI微操作器就会作为有限形态机运行，如2.4 GHz无线电自己。以判断哪种措施对于精确度影响最大。它确保所有中间传感器以及配置装备部署的数据都可能由相连的BLE中间配置装备部署检索或者更正。磨炼剧本按挨次运行多少回磨炼迭代，为了简化开拓以及便于清晰，

BLE货仓个别由三个差距部份组成：运用挨次、这会提升数据通讯速率，在图10中，

图12.Voyager4中间配置装备部署GUI绘图数据。除了根基的GAP以及GATT配置装备部署文件，ADXL382 三轴8 kHz数字微机电零星(MEMS)减速率计用于收集振动数据。之中间配置装备部署恳求数据时，可能需要差距规范以及数目的数据。电池效率配置装备部署文件可用于查问配置装备部署的残余电池电量。

图14.Voyager倾向测试数据。在衔接以前，

妄想中间配置装备部署用户界面

BLE中间配置装备部署与Voyager中间配置装备部署同步妄想，
表1.无线衔接尺度比力