ODROID-M1S 4GByte RAM + IO Header - Set

ODROID-M1S 4GByte RAM + IO Header - Set

Wij willen u graag kennis laten maken met de ODROID-M1S die het afgelopen half jaar is ontwikkeld om in te spelen op de vraag uit de markt.
Het bord is ongeveer 20% dunner gemaakt, het stroomverbruik met ongeveer 20% verlaagd, 14 header-pinnen toegevoegd en een ingebouwde eMMC-chip van 64 GB op het bord. Om de lange levensduur te garanderen, wat belangrijk is voor klanten die het voor industriële doeleinden gebruiken, zullen we dit product in ieder geval tot 2036 leveren.

Door vanaf de vroege PCB-ontwerpfase gebruik te maken van 3D-modellering, konden we de ontwikkeling van behuizingen relatief nauwkeurig en snel voltooien.
Het zal nog lang in de herinnering blijven als een nieuw ontwikkelingsproject waarin de samenwerking tussen circuitontwerp en mechanisch ontwerp vrij soepel verliep.

M1S PCB 3D model 

De SOC in de M1S is de RK3566, het jongere zusje van de RK3568 die in de originele M1 werd gebruikt. Hierdoor kan het grootste deel van de softwareontwikkeling worden hergebruikt. Omdat de bootloader- en kernelinstellingen verschillend zijn, kunnen bestaande OS-images voor M1 niet worden gebruikt zoals ze zijn, maar porten is snel mogelijk via een eenvoudig proces.

Raadpleeg het onderstaande blokschema voor een gedetailleerde interne configuratie.

Ingebouwde eMMC-opslag
Voor het eerst in de ODROID-bordserie werd standaard een eMMC-chip op de PCB gesoldeerd in plaats van een verwijderbare eMMC-module te gebruiken. Det 64 GB capaciteit voldoende is voor het bouwen van de meeste embedded systemen.
De snelheid van eMMC gemeten met het fio-commando is ongeveer 180 MiB/s, wat ongeveer 3 tot 5 keer sneller is dan typische microSD-kaarten.

Ingebouwde M.2 NVMe-sleuf
Als de 64 GB opslagruimte van het gesoldeerde eMMC-geheugen onvoldoende is, kunt u overwegen een industriestandaard 2280-vormfactor NVMe SSD te gebruiken. Er is een ingebouwd M.2 NVMe-slot aanwezig voor toegang tot grote hoeveelheden gegevensopslag.
In tegenstelling tot de PCIe 3.0 x 2-lane-configuratie van het originele M1-model, heeft M1S PCIe 2.1 x 1-lane. De NVMe-overdrachtssnelheid van de M1S is met ongeveer 1/4 verlaagd. We zijn echter nog steeds van mening dat ~400 MiB/s aan opslagtoegangssnelheid voldoende is voor het bouwen van verschillende hoogwaardige embedded systemen.
Houd er rekening mee dat M.2 SATA-opslagapparaten niet kunnen worden gebruikt. Het M.2-slot ondersteunt alleen een PCIe-interface (M-Key).

Energieverbruik
Om de onderstaande grafiek te maken, hebben we de M1S ingeschakeld en het stroomverbruik geregistreerd totdat het Ubuntu Desktop OS opstart en naar de inactieve modus gaat. We hebben het SmartPower3-apparaat gebruikt om de vermogenskarakteristieken te onderzoeken.
-Als de Ethernet- en HDMI-monitor zijn aangesloten, bedraagt ​​het piekstroomverbruik bijna 3,7 watt tijdens het opstarten, maar daalt tot 1,5 watt als de desktop-GUI inactief is.
-Als u de HDMI-monitor verwijdert voor een headless systeem, daalt het stroomverbruik in de inactieve modus tot bijna 1,0 Watt. Houd er bovendien rekening mee dat wanneer de Ethernet-kabel wordt losgekoppeld, het vermogen daalt tot 0,7 Watt.

Bij het uitvoeren van een CPU-stresstest zonder HDMI-uitgang of Ethernet-verbinding bedraagt ​​het stroomverbruik ongeveer 3,2 Watt. Dit toont een energiebesparing van ongeveer 25% vergeleken met de 4,3 Watt van de originele ODROID-M1 onder dezelfde testomstandigheden. Merk op dat de rekenkracht van ODROID-M1S naar schatting 5-10% lager is dan die van M1.

Thermische kenmerken
Thermische beperking treedt niet op, zelfs niet bij het uitvoeren van een CPU-stresstest terwijl deze in een behuizing is gemonteerd. Omdat het stroomverbruik van het systeem laag is, wordt er minder warmte gegenereerd. Koeling is voldoende met alleen het standaard koellichaam.
Zoals blijkt uit de onderstaande grafiek, toen een stresstest werd uitgevoerd op de ODROID-M1S met een standaard koellichaam bij een kamertemperatuur van 25°C, kwam de CPU-temperatuur niet boven de 65°C uit en handhaafde de maximale klokfrequentie.

Zelfs bij montage in de behuizing kwam de CPU-temperatuur niet boven de 75°C en trad er geen thermische beperking op.

GPIO Header
Er zijn 40-pins en 14-pins header-pinconnectoren voor algemene invoer- en uitvoerfuncties. Digitale IO's, UART's, I2C's, PWM's, ADC's, SPI, USB 2.0-host, analoge audio-uitgang, inschakel- en resetsignalen zijn beschikbaar.
Wat we van veel B2B- en B2C-klanten hoorden, is dat ze vaak geen gebruik maakten van de daadwerkelijke GPIO-functionaliteit. Om de productiekosten en productprijs te verlagen, hebben we daarom besloten om de installatie van GPIO-headerpins een optie te maken.  Er wordt ook een IO-labelbord meegeleverd, zodat u gemakkelijker zelf kunt knutselen.

NPU
Omdat Machine Learning een trend is in deze branche, is er een neurale netwerkverwerkingseenheid (NPU) die tot 0,8 TOPS kan leveren op de M1S-singleboardcomputer.
We zouden verschillende TensorFlow Lite- en ONNX-modellen op Ubuntu Linux OS kunnen draaien. Hier is een voorbeeld van objectdetectie.

– Invoerafbeelding en uitvoerafbeelding (De bron van de invoerafbeelding: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Traffic_in_Brasilia_before_Brazil_%26_Chile_match_at_World_Cup_2010-06-28_1.jpg)

Zoals uit de onderstaande testresultaten blijkt, is de objectdetectiesnelheid van de NPU bijna 20 keer sneller dan die van de CPU. Als referentie,
de NPU-prestaties van M1S zijn ongeveer 10% lager dan die van M1. Wij denken dat dit te wijten is aan het verschil in DRAM-klokken.

CPU governor = performance
AI model = yolov5s.onnx(cpu) / yolov5s.rknn(npu)
Confidence threshold = 0.25
USB Camera = Logitech BRIO

Software support

• Android 11
  • AOSP based on Rockchip BSP
  • Customized raw GPIO access framework : Android Things with various examples https://wiki.odroid.com/common/android_things
    • GPIO toggling
    • Rotary encoder with GPIO IRQ
    • PWM outputs
    • I2C (Color sensor, Temperature, Humidity, OLED, RTC)
    • SPI ( CAN receiver, LED strip lights, IO expander)
    • UART ( Loopback test, Barcode scanner, Thermal printer)
• Ubuntu 20.04 LTS 
  • Kernel 5.10.160
  • Wayland based GNOME desktop
  • ARM Mali Bifrost GPU OpenGL-ES / EGL driver
  • MIPI DSI driver
  • GPIO drivers and WiringPi library
  • NPU driver and Neural Network APIs
  • VPU driver with MPP/Gstreamer APIs
• Ubuntu 22.04 LTS
  • Kernel 6.1.60
  • Wayland based Gnome/KDE desktop
  • ARM Mali Panfrost GPU driver for desktop OpenGL 3.x
  • MIPI DSI driver
  • GPIO drivers and WiringPi library