基于恩智浦MCX N947通过NPU实现AI咖啡胶囊识别方案

作者：时间：2024-12-27 来源：大大通

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随着人工智能技术的飞速发展，各行各业都在积极探索 AI 技术的应用，以便实现产业的智能化转型。
在消费类电子产品市场，AI 技术已经成为推动产品创新和市场增长的关键因素，AI 技术的应用不仅能够提升产品的功能水平，还为用户带来了更加便捷、个性化的操作以及使用体验。

本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/202412/465863.htm

在家电领域，AI 技术也为产品提供了许多想象空间。恩智浦深耕家电领域，在家电产品中有许多 MCU 的成功案例，应用在家电的控制板、马达驱动、屏幕显示、触摸按键等功能。
在人工智能技术飞速发展的今天，恩智浦也没有落下，跟上时代的步伐，推出了带有 NPU 功能，可以实现 AI 算法加速的 MCU。
世平集团技术团队 ATU 针对这一产品，结合自己的技术能力，推出“基于恩智浦 MCX N947 MCU 通过 NPU 实现 AI 咖啡胶囊识别方案”，抛砖引玉，给客户提供 AI 产品方向参考思路，并提供前期的开发支持，协助客户进行更快的 AI 产品开发。

本方案充分利用了恩智浦（NXP）高性能微控制器（MCU）MCX N947 集成的神经网络处理单元（NPU）的强大性能，旨在开发一款具有真正智能化识别能力的 AI 咖啡胶囊识别的咖啡机。
通过使用 NPU 的神经网络算法加速能力，该方案能够实现对咖啡胶囊的快速、准确识别，并根据用户的喜好自动调整冲泡参数，为用户提供个性化咖啡体验。

在接下来的内容中，我们将详细阐述本方案的主控介绍、方案框图、功能介绍、以及 Demo 演示。

1.方案主控

本方案的主控是恩智浦新系列产品 MCX N系列，该系列是高性能、低功耗微控制器，配备智能外设和加速器，可提供多任务功能和高能效。
本方案选择的是 MCX 系列中的 N947 ，集成 NPU，支持 eIQ 工具开发。

以下是该主控芯片的详细参数介绍：

内核：双核 Cortex M33
主频：150MHz
集成功能：DSP, NPU
外设：UART、USB、CAN、FlexIO、 FlexPWM、 FlexSPI
工作电压： 1.71V to 3.6V
工作温度：-40 to 105 °C
封装：VFBGA184: 9 x 9 x 0.86 mm, 0.5 mm pitch、HLQFP100: 14 x 14 x 1.4 mm, 0.5 mm pitch

MCX N947 MCU 高效的 NPU 功能特色，方便的 eIQ 工具开发，成为我们实现 AI 咖啡胶囊识别方案的最佳选择。

2. 方案框图

本方案为了加快开发进度，直接使用 MCX N947 的 FRDM 板来进行 Demo 的搭建，需要另外配备图像数据采集的摄像头，显示识别的结果的屏幕，以上三部分即可实现本方案。
摄像头是 OV7670 摄像头，分辨率 640*480，屏幕搭配 NXP LCD-PAR-S035 ，3.5 寸，分辨率 480x320 ，可以应用在 NXP 各类 FDRM 板，接口通用。

3. 功能介绍

( 1 ) 采用 NPU 核及 elQ Neutron 软件库，提供 ML 加速，实现 8 类咖啡胶囊识别
（Americano、Americano_Intenso、Americano_Rich_Aroma、Doppio_Espresso、Espresso_Napoli、Grande、New_York_Morning_Blend、Palermo）

( 2 ) 使用 elQ Portal 内置模型 mobilenet v1 (Flash: 225K，RAM: 144K) 进行模型推理

( 3 ) 摄像头采集图片分辨率为 384*384

( 4 ) 摄像头图片数据经内部转换成 128*128 分辨率，再给模型进行推理

( 5 ) 支持按键控制开始识别，采集 1s 内（可设置）摄像头图片，识别完成后在 LCD 显示识别咖啡类型

即通过摄像头采集咖啡胶囊的图片，识别出咖啡胶囊的类型后，在屏幕上显示咖啡胶囊的类型，以及冲泡建议。

以上是 AI 咖啡胶囊识别方案的介绍，方案的优化还有提成空间，针对于具体产品的应用，还可以添加更多人性化的功能，比如更炫酷的界面显示，支持触摸按键等，均可以通过该强大的 MCX N947 来开发，该 MCU 不局限于单一应用开发 AI 功能，更多的应用方向，欢迎大家一起来探讨。