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第三章 CanMV 简介 本章将对 CanMV 进行简单介绍 本章分为如下几个小节： 3.1 初识 CanMV 3 .2 CanMV 的应用开发方式 3.1 初识 CanMV CanMV 是嘉楠科技针对 AIOT 编程的独立开源项目，其源代码在 G itHub 上开源（ https://github.com/kendryte/canmv.git ），可在例如 Kendryte K 210 等强大的嵌入式 AI SoC 上运行， CanMV 提供了基于 MicroPython 语法的应用开发方式，但同时也支持使用基于 C 语言和 FreeRTOS 的应用开发方式。 3.2 CanMV 的应用开发方式 C anMV 提供了基于 C 语言和 FreeRTOS 的应用开发方式和基于 MicroPython 语法的应用开发方式。 当使用 CanMV 提供的基于 C 语言和 FreeRTOS 的方式进行应用开发时，开发过程使用 C 或 C++ 语言进行开发，与使用裸机 SDK 的裸机开发方式一样，这种开发方式要求开发者了解目标芯片的各种参数信息和特性，但相较于使用裸机 SDK 的裸机开发方式， CanMV 提供了移植好的 FreeRTOS 操作系统，以便开发者能够完成更加复杂多任务应用的开发。 虽然使用 C 语言的裸机或操作系统的开发方式往往能使应用具有较高的运行效率和性能，但需涉及目标芯片底层寄存器的配置并同时对开发者的嵌入式开发能力有一定要求，但如果是为了初步了解目标芯片的功能、快速地进行一些功能验证或是完成一些相对简单的功能开发，那 CanMV 提供的基于 MicroPython 语法的开发方式就是再合适不过的选择了。使用 CanMV 提供的基于 MicroPython 语法的应用开发方式，开发者可以快速且便捷地完成应用开发，以下是两个基于 MicroPython 语法的简单应用示例： 寻找 I 2 C 设备示例： from machine import I2C i2c = I2C ( I2C . I2C0 , freq = 100000 , scl = 28 , sda = 29 ) devices = i2c . scan () print ( devices ) 拍照示例： import sensor import image import lcd lcd . init () sensor . reset () sensor . set_pixformat ( sensor . RGB565 ) sensor . set_framesize ( sensor . QVGA ) while True : img = sensor . snapshot () lcd . display ( img ) AI 人脸检测示例： import sensor import image import lcd from maix import KPU lcd . init () sensor . reset () sensor . set_pixformat ( sensor . RGB565 ) sensor . set_framesize ( sensor . QVGA ) anchor = ( 0.1075 , 0.126875 , 0.126875 , 0.175 , 0.1465625 , 0.2246875 , 0.1953125 , 0.25375 , 0.2440625 , 0.351875 , 0.341875 , 0.4721875 , 0.5078125 , 0.6696875 , 0.8984375 , 1.099687 , 2.129062 , 2.425937 ) face_detecter = KPU () face_detecter . load_kmodel ( '/sd/face_detect_320x240.kmodel' ) face_detecter . init_yolo2 ( anchor , anchor_num = 9 , img_w = 320 , img_h = 240 , net_w = 320 , net_h = 240 , layer_w = 10 , layer_h = 8 , threshold = 0.5 , nms_value = 0.2 , classes = 1 ) while True : img = sensor . snapshot () face_detecter . run_with_output ( img ) faces = face_detecter . regionlayer_yolo2 () for face in faces : img . draw_rectangle ( face , face , face , face , color =( 0 , 255 , 0 )) 可以看到，使用 CanMV 提供的基于 MicroPython 语法的开发方式，仅需少量的几行代码便可实现一些简单的功能。 CanMV 的源码本质上是一套基于 C 的软件开发框架， CanMV 可谓是站在巨人的肩膀上实现的一套软件框架，为什么这么说呢？这是因为 CanMV 集成了许多现成的软件库，例如裸机 SDK 、 FreeRTOS 、 MicroPython 、 OpenMV 的图像处理库等一系列软件库，其中裸机 SDK 提供了 CanMV 驱动 Kendryte K 210 底层硬件的能力， F reeRTOS 为 CanMV 实现多核多任务的任务调度以及移植 MicroPython 成为可能， MicroPython 让 CanMV 的应用可以以类似 Python 脚本的方式进行开发， OpenMV 的图像处理库让 CanMV 的应用程序可以快速地对图像进行各种包括但不限于元素绘制、图像滤波、特征检测、色块追踪、图像对比和码识别的处理。

第二章Kendryte K210 简介 本章将对Kendryte K210进行简单的介绍，带领读者了解Kendryte K210是什么？有什么资源？能做什么？让读者对Kendryte K210有一个基本的了解。 本章分为如下几个小节： 2.1 初识Kendryte K210 2.2 Kendryte K210资源简介 2.1 初识Kendryte K210 Kendryte K210（勘智K210）是嘉楠科技（Canaan）于2018年9月发布的一款人工智能芯片，集成了机器视觉与机器听觉的能力，定位于人工智能与边缘计算领域。Kendryte K210使用台积电（TSMC）超低功耗的28纳米制程，具有双核64位处理器，拥有较好的功耗性能、稳定性与可靠性。 Kendryte K210的特点主要有以下几个方面： 1，具备机器视觉能力。 2，具备机器听觉能力。 3，更好的低功耗视觉处理速度与准确率。 4，具备卷积人工神经网络硬件加速器KPU，可高性能进行卷积人工神经网络运算。 5，TSMC 28nm先进制程，温度范围-40℃到125℃，稳定可靠。 6，支持固件加密，难以使用普通方法破解。 7，独特的可编程IO阵列，使产品设计更加灵活。 8，低电压，与相同处理能力的系统相比具有更低功耗。 9，3.3V/1.8V双电压支持，无需电平转化，节约成本。 Kendryte K210具备机器视觉能力，通过嘉楠科技完全自主研发的神经网络加速器IP，可以在超低功耗下进行高速卷积神经网络计算，以独立且实时地实现基于卷积神经网络的目标检测或图像分类，以及人脸检测和人脸识别等机器视觉任务。 同时Kendryte K210也具备了机器听觉能力，其芯片上自带高性能麦克风阵列音频处理器，可以在不占用CPU资源的前提下，对实时声源定向与波束成形等的计算进行硬件加速，从而实现声源定向、声场成像、波束成形、语音唤醒和语音识别等功能。 Kendryte K210的图片，如图2.1.1所示： 图2.1.1 Kendryte K210 此外，Kendryte K210也是一颗性能强劲的MCU，它包含了RISC-V 64位双核CPU（Central Processing Unit，中央处理器），主频高达400MHz（可超频至600MHz），并且每个核心都内置了独立的FPU（Floating Point Unit，浮点运算单元）。Kendryte K210包含的用于加速计算卷积人工神经网络的KPU和用于处理麦克风阵列输入的APU是其机器视觉与机器听觉这两大核心功能的基础。同时Kendryte K210还具备了快速傅里叶变换加速器，可以进行高性能复数FFT计算。 因此对于大多数机器学习算法，Kendryte K210都具备高性能的处理能力。 2.2 Kendryte K210 资源简介 Kendryte K210采用了BGA144的封装，在8x8x0.953mm的体积下封装了丰富的引脚资源和外设资源，Kendryte K210的硬件资源，如表2.2.1所示： 表2.2.1 Kendryte K210硬件资源表 从上表中可以看出，Kendryte K210不仅拥有强劲的性能，并且还拥有丰富的硬件资源，这些硬件资源大大地扩展了Kendryte K210上两颗RISC-V 64位CPU的应用场景。 在机器视觉、机器听觉与机器学习算法的应用场景下，KPU、APU和FFT可以针对应用场景下的专门计算作硬件加速，这使得Kendryte K210可以高性能且低功耗地胜任这些应用场景。 在安全加密的应用场景下，Kendryte K210包含的AES和SHA256可以相对于软件，以极快的速度完成ECB、CBC、GCM模式下等多种Key长度的加解密运算和SHA-256的计算。 在音视频采集与音频输出的应用场景下，DVP和I2S将为其提供相应的硬件接口。其中，DVP采集到的图像数据可以直接一并或单独地转发给AI模块或者内存，以实现高效的机器视觉处理。 在控制与通讯的应用场景下，Kendryte K210包含了众多控制与通讯的外设，例如：UART、UARTHS、GPIO、GPIOHS、I2C、SPI、TIMER，这些外设提供了Kendryte K210在控制与通讯应用场景下的能力。 此外，Kendryte K210包含的SRAM、FPIOA、WDT、RTC和DMAC等外设也为Kendryte K210在各个应用场景下灵活、稳定且高效的运行提供了保障。 关于Kendryte K210更详细的介绍，可以查看Kendryte K210的数据手册仓库（ https://github.com/kendryte/kendryte-doc-datasheet.git ），读者可以在A盘àKendryte K210参考资料àKendryte K210数据手册中找到这个仓库的存档。

第一章本书学习方法 为了让读者更好地学习和使用本书，本章将为读者介绍本书的学习方法，包括：本书的学习顺序、编写规范、代码规范、资料查找和学习建议等内容。 本章分为如下几个小节： 1.1 本书学习顺序 1.2 本书参考资料 1.3 本书编写规范 1.4 本书代码规范 1.5 例程资源说明 1.6 学习资料查找 1.7 给初学者的建议 1.1 本书学习顺序 为了让读者更好地学习和使用本书，我们做了以下几点考虑： 1， 坚持循序渐进的思路讲解，从基础到入门，从简单到复杂； 2， 将知识进行分类介绍，简化学习过程； 3， 将板卡硬件资源介绍独立成一个文档《DNK210硬件参考手册.pdf》。 因此，读者在学习本书的时候，我们建议：先通读一遍《DNK210硬件参考手册.pdf》，对板卡的硬件资源有个大概的了解，然后从本书的基础篇开始，再到实验篇，循序渐进，逐一攻克。 对于初学者，更是要按照以上建议的学习路线进行学习，不要跳跃式学习，因为本书中的知识是环环相扣的，如果没有掌握前面的知识，就去学习后面的知识，就会学的非常吃力。 对于已经有了一定单片机基础的读者，就可以跳跃式地学习，学习效率，当然了，若是遇到不懂的知识点，也得查阅前面的知识点进行巩固。 1.2 本书参考资料 本书主要参考的资料有如下两份文档： 《Kendryte 规格书》（https://github.com/kendryte/kendryte-doc-datasheet.git） 《CanMV 文档》（https://github.com/kendryte/canmv_docs.git） 这两份文档均是嘉楠科技针对Kendryte K210提供的文档，前者是Kendryte K210的技术规格书，该规格书主要向硬件设计者提供Kendryte K210的硬件参数信息，当然，软件开发者也是有必要了解这些参数信息的。 后者是嘉楠科技针对CanMV项目提供的文档，该文档非常详细地对CanMV的应用开发进行介绍和讲解，并提供了丰富的例程以及API介绍，是CanMV应用开发者入门必看的文档之一。 以上提及的两份文档也是读者在学习本书的过程中必不可少的参考资料，读者可以在A盘àKendryte K210参考资料中找到这两份文档。 1.3 本书编写规范 本书通过数十个例程，为读者详细介绍了Kendryte K210和CanMV的绝大多数功能，按照知识结构，本书分为两大篇章：基础篇和实验篇。 基础篇，共八章，主要是一下基础知识介绍，包括芯片、软件库介绍以及开发环境搭建等，这些章节在结构上没有共性，但相互有关联，即：必须先学习前面的知识，才能更好地学习后面的知识。 实验篇，共三十九章，主要介绍了在CanMV环境下如何在Kendryte K210上各种功能的使用和应用的开发。这些章节在结构上比较有共性，一般分为四个部分，如下： 1，功能介绍 2，硬件设计 3，程序设计 4，运行验证 功能介绍，简单介绍具体实验章节使用到的硬件外设或CanMV中的软件模块，让读者对实验章节中涉及的软硬件原理有一个基本的了解，便于后面的程序设计。 硬件设计，包括实验例程实现的功能说明、使用的硬件资源及其原理图。读者可以清晰地了解实验章节中的实验例程要实现什么功能、用到的哪些硬件资源、各个硬件资源之间的连接原理图如何。这样有利于程序的设计与实现。 程序设计，主要介绍本章实验例程中的程序部分，包含了例程程序用到的关键软件模块介绍、例程程序的程序流程图和主要的代码讲解，让读者深入了解整个程序代码。 运行验证，是实验章节中的实践部分，在完成程序设计之后，运行设计的程序，并观察是否能够按照预期的现象进行功能，形成一个闭环。 1.4 本书代码规范 本书提供的试验例程代码均为Python脚本，因此代码也是严格遵循Python的语法要求进行编写的。 总结几个规范的关键点： 1，使用有意义的变量名和函数名； 2，使用简洁明了的注释介绍代代码的功能和目的； 3，每个代码块都需要以4个空格为一个缩进等级进行缩进，以表达明确的代码层级关系并且方便代码的阅读； 4， 方法、函数和代码块两两之间有且只有一个空行； 5， 必须严格遵循Python语法进行脚本程序的设计和编写。 1.5 例程资源说明 DNK210开发板的配套资料中提供的CanMV版实验例程多达39个，这些实验例程均是基于CanMV进行编写的，因此也只能在CanMV环境下运行。这些例程大部分都是原创，并且有着非常详细的注释，代码风格统一、内容循序渐进，非常适合初学者入门学习。 DNK210开发板的CanMV版实验例程如下表所示： 表1.5.1 DNK210 CanMV版例程表 从上表中可以看出，正点原子DNK210开发板的CanMV版例程基本上涵盖了CanMV环境下Kendryte K210上能实现的大部分基础功能。 并且按照上表中的实验名称可以看出，实验例程的安排都是循序渐进的，从简单且基础的功能开始，一步一步地深入，从简单到复杂，这样更有利于读者学习和掌握，也正因此，正点原子的DNK210开发板是非常适合初学者的。 1.6 学习资料查找 有关Kendryte K210和CanMV的相关学习资料，可以尝试从以下五个途径进行获取： 1，嘉楠开发者社区资料下载页面的资料 在嘉楠开发者社区中的资料下载中心，提供了Kednryte K210的部分相关资料，其网页链接为https://developer.canaan-creative.com/resource，在该链接里提供了Kendrryte K210的软件SDK、硬件设计参考、编程指南、编译工具链和IDE等资料，如下图所示： 图1.6.1 嘉楠开发者社区的资料下载页面 2 ，嘉楠开发者社区文档页面的资料 嘉楠开发者社区中也针对Kendryte K210提供了CanMV的在线文档，其网页链接为https://developer.canaan-creative.com/canmv/main/canmv/index.html，该在线文档主要介绍CanMV在Kendryte K210上的使用，文档中也提供了一些简单的示例，并且有着对CanMV中API详细的介绍等，如下如所示： 图1.6.2 嘉楠开发者社区的CanMV文档页面 3 ，Kendryte GitHub 主页的资料 Kendryte K210官方的很多软件、文档等资料都在Github上开源，其网页链接为https://github.com/kendryte，在Kendryte的GitHub主页里可以找到许多Kendryte K210相关的软件、文档等相关的开源仓库，如下图所示： 图1.6.3 Kendryte的GitHub主页 4，正点原子的学习资料 正点原子提供了大量的学习资料，为方便读者下载所有正点原子最新最全的学习资料，这些资料都放在正点原子文档中心（http://www.openedv.com/docs/index.html），如下图所示（正点原子文档中心会不时地更新，以保证为读者提供最新的学习资料）： 图1.6.4 正点原子文档中心（部分截图） 在正点原子文档中心中，可以找到正点原子所有开发板、模块、产品等的详细资料下载链接。 5，正点原子论坛 正点原子论坛（http://www.openedv.com/forum.php），即开源电子网，该论坛从2010年成立至今，已有十多年的时间，拥有数十万的注册用户和大量嵌入式相关的帖子，每天有数百人互动，是一个非常好的嵌入式学习交流平台。