作者：陸向陽
用過NVIDIA Jetson的開發者多知道，Jetson本身是一片系統模組（System on Module, SOM），但會搭配連接一片承載板（Carrier Board），使其成為完整的電路系統，而後能用於學習、開發驗證，一旦開發驗證完，依據不同應用的需要，Jetson模組可彈性搭配不同的承載板，例如換成可連接多個攝影機的承載板，以便用於視訊監控，或換成有CAN Bus介面的承載板，以便用於車體系統。
選定承載板後，接下來就是鑲嵌到實際的應用環境或應用系統中，環境可能是開闊的農場或橋樑下方，系統可能是無人飛行器或無人搬運車，這時電路系統必須選擇一個機構外殼，或鑲嵌到飛行器、搬運車原有的機構外殼內，或為此變更機構外殼設計等。
滿足邊緣AI應用的開發彈性
針對上述需求，研華科技（Advantech）推出一款EPC-R7200準系統，也是本次要開箱介紹的主題。準系統言下之意已是高完成度，高度接近完整系統，這款EPC-R7200已具有一片Jetson的承載板及外殼機構，且為工控等級的機構，只要將Jetson模組放入，而後將整體放置到設定的位置或系統內，就實現了完整的系統。
EPC-R7200內部電路板與承載板，將Jetson模組放入即完整了
也由於Jetson採行「模組＋承載板」的彈性搭組設計，EPC-R7200的準系統設計，除了在乘載板的硬體設計考量了三款Jetson模組 (Jetson TX2 NX、Jetson Xavier NX、Jetson Nano) 的適配性，同時落實軟體整合以及測試驗證，確保使用者可以依照不同應用情境選擇不同的Jetson模組來安裝到準系統中。同時因為三款Jetson模組的功耗不盡相同，EPC-R7200也對應提供三種散熱片作為配件，使用者可以輕鬆換替不同的Jetson模組，使人工智慧運算效能提升，或使用較經濟實惠的模組。
EPC-R7200內可選擇配置Jetson Nano (上)、Jetson Xavier NX (中) 或Jetson TX2 NX (下)，並有對應的散熱片，最左為散熱膏
對NVIDIA而言，自身只要專注於生產銷售Jetson即可，對於承載板與機構則是廣邀協力業者參與。截至2022年4月，NVIDIA官方已公布有107款承載板、19套開放系統，以及278套完整系統。在眾多搭配組合中EPC-7200準系統（承載板＋外殼機構）有何出色特點？本文以下將對此逐一拆解觀察。
EPC-R7200外殼機構、前I/O面板
先自外部觀察，EPC-R7200外觀緊湊、緊緻（Compact），尺寸僅15.2 x 13.7 x4.2公分，能如此輕薄短小要歸功於另行設計搭配的散熱片，一般開發階段用的Jetson模組有著高大的散熱片，但EPC-R7200改用低矮散熱片，散熱片頂再貼至機殼頂蓋，即將熱傳導到整個機殼來實現散熱，也因為高度減容（減少容積）使EPC-R7200有更大的場合適用性，在極小的環境空間也能裝設，或直接埋入小系統內，且系統幾乎不用變更設計，另也能固定在工廠常見的DIN滑軌上使用。
研華科技EPC-R7200準系統具有多樣的連接埠及外殻設計
從上圖可看出，EPC-R7200的前I/O面板有電源接入孔、2個USB埠（USB 3.2標準）、2個GbE LAN埠、1個HDMI 2.0輸出，以及2個LED燈號，在電力方面EPC-R7200可以使用9～24伏特的直流電，亦即拿一般汽機車電瓶都可以驅動，2個USB埠可能會被認為太少，畢竟開發套件都有3、4個，但這點另有解方，將於後述；2個LAN埠也有些特別，因為開發套件多只有1個，此也將在後述。
HDMI方面則能輸出4k解析度（3840 x 2160），畫面更新率60Hz；在LED燈號上，一個是電源燈號，亦即EPC-R7200在運作時便會亮起，另一是可供開發者自行定義的LED燈號。
EPC-R7200邊門、底蓋
邊門外部有RESET孔、天線孔（ANT），蓋內則有USB-OTG埠、Micro SD卡卡槽 以及Nano SIM卡卡槽
EPC-R7200右側面板上有個重置（RESET）孔，用細尖物刺入即可重新開機；然後有一處螺絲拴住的蓋，拆開蓋後有三項，分別是1個USB 2.0 OTG埠（只能讓Jetson扮演裝置型的受控角色，不是主控角色）、1個MicroSD記憶卡槽，以及1個Nano SIM卡卡槽，另外側邊還可以看到2個較高位的孔，另一個側邊也有，總共4個孔位，可用於裝設無線收發天線。
底蓋內有除錯埠（右下）、恢復鍵（最下）、M.2 2230 Key E槽（右上），以及M.2 3042 Key B槽（左）
EPC-R7200底部也有一個如邊門般用螺絲拴住的蓋，拆開後有四項，分別是除錯埠（Debug Port/Console Port）、恢復鍵（Recovery Key/Button）、M.2 2230 Key E槽，以及M.2 3042 Key B槽。其中除錯埠供開發人員使用，恢復鍵是在重新開機也無效下可以使用的系統恢復手法，Key E槽用來接Wi-Fi、藍牙的通訊模組子卡，Key B槽則用來接WWAN無線網域網路的通訊模組子卡，前述的Nano SIM卡也與此模組相關。
EPC-R7200 後I/O彈性擴充
EPC-R7200內部承載板的連接器可彈性連接不同的UIO40-Express I/O擴充板，並有對應搭配的EPC-R7200後I/O面板。（資料來源：研華科技）
前面提到僅有2個USB埠似乎不夠，後I/O面板就成了發揮的地方，EPC-R7200在承載板上另設有一組排針，可搭配研華UIO40-Express系列的I/O擴充板配置更多的I/O埠。例如，可以放置更多的LAN埠、更多USB埠，或工控領域常用的RS-232埠、RS-485埠，車用電子常見的CAN埠，或透過M.2 Key M槽連接NVMe協定的固態硬碟（SSD），乃至I2C介面或一般的GPIO等。
EPC-R7200邏輯方塊圖，藍色部分為I/O介面，橘色部分為承載板用及的晶片以及與Jetson模組連接的介面。（資料來源：研華科技）
整體而言，EPC-R7200的承載板已先行為Jetson模組進行多種週邊擴增，例如使用Intel I210將Jetson的PCIe介面轉換成實際的LAN埠，或用USB 2.0 Hub晶片、USB 3.2 Gen2 Hub晶片擴充Jetson原有的USB介面，或運用收發器晶片將Jetson模組的UART介面轉換成實務運用的RS-232介面。另外針對影像感測、顯示而設計的MIPI-CSI介面也依然可用。
要補充說明的是，事實上Jetson模組本身就具有1組RGMII介面可實現1組LAN埠，另一組LAN埠如前所言是透過Jetson模組的PCIe介面再行轉接來實現，然Jetson Nano模組上的PCIe數量不足，因此只能使用1組LAN埠。
實務應用：晶圓代工產業也買單
了解EPC-R7200規格與設計後，更重要的是實際應用如何？目前EPC-R7200已經有多種應用，例如用於交通監控，對於違規車輛可以用影像記錄與辨識其車牌；或可用於人臉辨識，識別是否有配戴口罩以協助防疫，或用於無人旅館的自助退房，或用於寵物的人工智慧內視鏡影像。或如德國機具大廠用於智慧農業，透過人工智慧識別實施精準噴灑，只針對雜草噴灑除草劑而避開作物；日本也同樣運用於農業工作的智慧機器人上。
最後再以台灣晶圓製造代工相關業務為例細部說明，在晶圓製造過程中需要搬運晶圓，且必須極小心的搬運，避免精密的晶圓壞損，因而需要晶圓搬運車，或稱晶圓搬運機器人（Wafer Transfer Robot）。事實上，這類自動搬運車在各式工廠的角色皆很吃重，過去常見的是AGV自動導向車，現在更智慧化的搬運車則稱AMR自主移動機器人。
在此案例中，AMR上配置了EPC-R7200，而後用UART/RS-232介面操控移動輪，用2組USB埠連接攝影機以偵測外界環境與物體移動，再用1組USB連接Wi-Fi/藍牙通訊，以便可以接收指派的搬運任務，另外用PCIe介面與CAN介面來操控搬運手臂。為了引取與實現CAN介面、UART/RS-232介面，也用上研華UIO40-Express I/O系列的UIO-4034擴充卡。
EPC-R7200已運用於晶圓片自動搬運車上，以AI技術感測環境與路線，從而智慧性的精準、平穩移動。
除硬體外，搬運車也用及研華預先整合的軟體，包含Ubuntu Linux嵌入式作業系統、ROS/ROS2中介軟體，NVIDIA的ISAAC GEM，驅動程式及軟體開發套件（SDK）等，使開發者可以更專注於人工智慧應用的開發，省去軟體執行環境的多項初始工作。
小結
歸結而言，在真實應用環境中，高預先整合的軟體、彈性配置的I/O、工控等級的堅耐機構等都是不可或缺的，以此為基礎方能真正實現滿足需求的Edge AI應用，以此為論EPC-R7200確為理想的選擇。
（責任編輯：唐育琪）
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