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牛!用Jetson Orin Nano开发板做了一个AI版答案之书!

作者: DigiKey Editor

关键词:Jetson Orin Nano,开发板,答案之书

答案之书——随手一翻,随机获得一句人生建议,看似玄学却偶尔能带来灵感。《大模型实战》系列课程的第二节,就使用Jetson Orin Nano搭建了电子版的《答案之书》,让我们一起看看,大模型会给什么答案——

相关课程视频,请点以下图片到B站观看:

什么是电子版《答案之书》?

首先,我们要知道实物版答案之书的用法:使用者先想一个近期特别纠结的问题,例如是否要去表白、同事犯傻要不要告诉他、某支股票会不会涨等,然后拿着书专注 10 秒,再自然、随机地翻开这本书的一页,所看到的内容就是答案 。

本期在Jetson Orin Nano开发板上部署大模型,通过LED触摸屏+麦克风+扬声器,即可实现类似答案之书的功能:

1)语音提问,说出一个问题,比如说:我能不能一夜暴富?

2)开发板识别到语音,并通过麦克风语音说出:请输入你想知道的答案页数吧

3)屏幕上出现上面这句话,并出现输入数字的界面。

4)输入一个数字,点击确定,之后屏幕便出现答案,也就是这个页数对应的答案。

大模型在这个项目起到什么作用呢?实物版的答案之书由一个个如 “学会珍惜”“不要刻意压抑”“此时不宜” 等短句构成,局限性很明显,内容固定、缺乏互动性,而且无法结合具体问题给出动态反馈。

而电子版《答案之书》会根据语音内容,生成一个类似答案之书的答案,不是一本正经的回答问题,让我们在轻松愉快中得到答案。

为什么选择Jetson Orin Nano?

第一期视频中讲到,部署大模型要么调用云端的大模型接口,要么在本地。如果直接用云端大模型接口,响应延迟高,隐私性也存疑,所以选择在本地部署大模型,这对硬件开发板的性能提出了很高的要求。

Jetson Orin Nano 是英伟达(NVIDIA)面向边缘AI和机器人领域推出的嵌入式计算模组,它继承了Jetson Nano的“小身材大能量”特性,但性能直接碾压前代,堪称“边缘AI的核弹级升级”。

从下表中,可以看出与前一代Jetson Nano相比,Jetson Orin Nano各方面的性能,尤其是AI算力,大幅提升。

一句话总结:Jetson Orin Nano性能提升80倍,功耗仅增加50%,价格翻倍但性价比爆炸——“用两颗奶茶钱换一辆AI超跑”。

Jetson Orin Nano本地可以流畅运行Llama 3-8B、Qwen1.5-7B等大语言模型(FP8精度),问答延迟<2秒,跑大模型不再卡成PPT。原生支持Isaac Sim仿真工具链,训练到部署一条龙。

此外,Jetson Orin Nano可以实时处理多路1080P视频流:YOLOv8目标检测帧率50FPS+,比前代快20倍;还支持ROS 2 Humble,可同时处理激光雷达+摄像头+IMU数据,适合自主导航场景。Jetson Orin Nano还支持-25°C至80°C宽温工作,抗振动设计,直接塞进工厂机器毫无压力。

从软件开发生态上看,Jetson Orin Nano预装JetPack 6.0(基于Ubuntu 22.04),TensorRT、CuDNN等库,开箱即用。与NVIDIA TAO工具链无缝衔接,零代码实现模型迁移优化。

Jetson Orin Nano生态资源丰富,即使以前从未接触过Jetson系列板卡,也能从下面的资源中从容上手:

Jetson Orin Nano学习路径:

第一步:玩转NVIDIA Deep Learning Institute免费课程

第二步:复现Isaac Gym机器人仿真案例

第三步:用Metropolis框架落地智慧城市项目

推荐开源项目:

1)预训练模型全家桶:NVIDIA-AI-IOT/jetson-inference

2)超轻量系统镜像:Qengineering/Jetson-Nano-Ubuntu-Image

  • Jetson Orin Nano + Qwen2.5模型:快速搭建AI答案之书

Jetson Orin Nano已安装Ubuntu系统,通过Ollama,直接拉取qwen2.5模型。

第一步,选择合适的大模型以及部署工具

选择什么模型,需要考虑模型参数所占的内存,以及推理过程临时占用的内存。为了加快响应速度,选择qwen2.5模型。

模型选择好了之后,就是部署的工具,这里选择Ollama,一款开源的、专注于本地化运行大语言模型(LLM)的工具。简单来说就是“让你在自己的电脑或开发板上轻松玩转AI大模型”的神器。它解决了传统大模型部署的三大痛点:复杂的配置、高昂的算力需求和云端依赖,堪称“平民玩家的AI启动器”。

在Ollama官网,也可以查看模型类型,以及占用的内存需求,模型的执行命令。

https://ollama.com/library/qwen2.5

第二步:安装大模型

首先,需要安装jeston-containers,这是NVIDIA 为 Jetson 系列边缘计算设备(如 Jetson Orin、Jetson Xavier 等)提供的官方容器化解决方案,基于 Docker 或 NVIDIA Container Toolkit,旨在简化边缘 AI 应用的开发、部署和管理。

git clone https://github.com/dusty-nv/jetson-containers

jetson-containers/install.sh

然后,安装docker,并拉取ollama docker镜像

sudo apt install docker.io

docker pull ollama/ollama

接着,运行docker以及qwen2.5:1.5b模型

docker run -itd –name ollama ollama/ollama

docker exec -it ollama bash.

ollama run qwen2.5:1.5b

第三步:与大模型进行交互

在docker中使用ollama运行大模型以后,下一步就是web页面或者软件app向模型发送问题,并接受回复,这就要启动Ollama容器时暴露端口,重新运行Ollama容器之后,就可以不通过终端命令行,让大模型远程问问题了。

  docker run -d -p 11434:11434 –name ollama2 ollama/ollama

在主机上发送请求,并使用 curl 或 Python 代码与模型交互:

from fastapi import FastAPI
import requests
app = FastAPI()
@app.post("/ask")
def ask(prompt: str):
    response = requests.post(
        "http://localhost:11434/api/generate",
        json={"model": "llama3", "prompt": prompt}
    )
    return {"answer": response.json()["response"]}

可以使用ollama list命令来确认,当前可用的模型列表。

使用流式输出:

import requests
import json

def clean_ollama_response():
    response = requests.post(
        "http://localhost:11434/api/generate",
        json={
            "model": "qwen2.5:1.5b",
            "prompt": "用Python写快速排序代码",
            "stream": True
        },
        stream=True
    )
    full_response = ""
    for line in response.iter_lines():
        if line:
            try:
                # 解码并加载JSON
                chunk = json.loads(line.decode('utf-8').strip())
                # 检查是否是有效响应
                if "response" in chunk and chunk["response"]:  # 这里不能有中文冒号
                    # 去除特殊字符和乱码
                    clean_text = ''.join(
                        char for char in chunk["response"] 
                        if char.isprintable() or char in {'\n', '\t'}
                    )
                    print(clean_text, end="", flush=True)
                    full_response += clean_text
            except json.JSONDecodeError:
                print("! 遇到无效JSON数据,已跳过")
            except UnicodeDecodeError:
                print("! 遇到编码错误,已跳过")
    return full_response
# 使用示例
if __name__ == "__main__":
clean_ollama_response()

第四步:语音识别才是灵魂

由于Jeston Orin Nano的内存限制,无法使用NVIDIA官方提供的Riva完整的解决方案,为了识别精度以及节省内存,选择SpeechRecognition API接口来实现语音识别。

SpeechRecognition 是一个 Python 库,江湖人称“语音识别界的瑞士军刀”,能用几行代码就把麦克风听到的话转成文字,无论是做语音助手、声控设备,还是 “AI答案之书”,都能轻松搞定。

这是SpeechRecognition对应的代码:

此外,额外定制一个500*400的界面:

使用麦克风和音响接入Jetson Orin Nano开发板:

运行代码之后,就可以向“答案之书”进行提问了:

在文章开头的视频中,有“答案之书”的代码解析,感兴趣的小伙伴可以在视频13:00-19:00观看,这里就不再一一展示了。

下面就让我们问一问“AI答案之书”吧:


以上就是“答案之书”的设计过程了,希望通过上面的部署过程,大家都可以轻松在开发板上部署大模型了。

小编的话:

把 40 TOPS 的 AI 算力塞进7~15 W 的口袋型模组里,让“边缘小盒子”直接跑大模型,省掉了上云、加风扇、改板子的成本——Jetson Orin Nano以其卓越的性能、灵活的扩展能力、易用的软件生态以及合理的价格定位,在推动AI边缘计算的发展中扮演着重要角色。这篇文章直观的展示出Jetson Orin Nano的能力和价值。您是否也在使用Jetson Orin Nano开发部署AI项目,您在这个过程中有哪些经验或者疑问?欢迎留言,和DigiKey的朋友们一起分享交流!

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电感器的导线外露了 器件会失效吗?

关键词: 电感器

问:Vishay电感器外露导线质量控制说明

在查验Vishay电感器(如IFSC1111AZER100M01)时,偶尔会发现环氧树脂涂层下有少量导线外露的情况。这种情况会导致器件失效吗?

A close-up of a black and silver object

AI-generated content may be incorrect.
Vishay电感器IFSC1111AZER100M01


并非必然。少量导线外露不会影响器件性能,并制造商规定单根导线外露长度上限标准。虽无具体文件可查,但以下示例图片可以作为参考。同时给出以下检验标准供您参考。

测量标准:
1)规则形状的裸铜区域测量方法为:长度*宽度=裸铜面积;
2)不规则形状的裸铜区域测量方法为:分别测量每根铜线的裸露长度,乘以线径得出裸铜面积;
3)单侧裸铜线面积不得超过0.6mm²。

02_00

03_00

更多电感器技术的信息, 请查看

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步进电机驱动中的微步控制模式 你了解吗?

关键词: 电机

问:步进电机驱动基础 – 微步控制模式

步进电机的驱动技术,包括全步、半步和微步控制模式。 本文主要介绍微步控制模式。

微步控制的概念

微步控制是一种先进的控制方法,它允许电机旋转到全步之间的多个中间位置,从而显著提高位置分辨率并实现更平滑的低速旋转。通过将每个全步细分为一系列等距的微步来达成这一目标。

image
微步控制时通过每个线圈的电流(图片来源于ADI)


如上图,展示了微步控制过程中电机的不同状态,包括线圈 A1、A2 和 B1、B2 的通电情况以及转子的相应位置变化,直观地呈现了微步控制下电机的工作过程。

image
不同步模式下电流波形和位置过冲 / 振荡的比较。(图片来源于ADI)


如上图,绿色曲线(线圈 1)和红色曲线(线圈 2)分别展示了在不同步模式下两个线圈的电流变化情况。可以明显看出,全步模式下电流变化是阶梯状的,半步模式下阶梯更细密,而微步模式下电流变化趋近于正弦波,更加平滑。

下方是位置过冲 / 振荡图,展示了在不同步模式下转子位置的变化情况。全步模式下位置过冲和振荡明显,半步模式有所改善,微步模式下位置变化更加平稳,几乎没有明显的过冲和振荡,进一步说明了微步控制在改善电机运行性能方面的优势。

工作方式与技术实现

微步控制实现了最佳的运行行为。在这里,相不仅被接通和断开,还被充入不同的电流值。

两个相由偏移 90° 的近似正弦波控制。一个全步被分成更小的单元。这些被称为 “微步”。微步分辨率是一个全步被划分成的中间位置的数量。

image
1/16 微步的运行情况 (图片来源于ADI)


如上图,

左侧图示: 两相(相A 和 相B)的电流变化曲线。可以看到 相A 和 相B 的电流曲线呈近似正弦波且相互偏移 90°。图中标注了 16 个微步和 1 个整步,说明了在一个全步内被细分为 16 个微步,通过控制两相电流的变化来实现微步控制。

中间图示: 这是一个角度示意图,展示了 1 个整步被划分为 16 个微步的情况。

右侧图示: 展示了微步控制在实际电机结构中的应用场景,说明通过对两相线圈电流的精确控制,实现转子在更小步距下的精确旋转。

  • 性能优势与局限:微步分辨率越高,相电流的理论正弦波形就越平滑。由于在微模式下的行进距离与全步操作相比显著减小,瞬态效应也显著降低。然而,在实践中,仅指定正弦设定点不足以获得正弦相电流。电感器的切换以及其他干扰效应需要进一步的措施来保持非常平稳的运行。

相关产品

TMC2240 和 TMC5240 是智能、高性能的 2 相步进电机驱动 IC,集成了运动控制器,通过 8 点运动斜坡功能简化了系统架构,使用户能够轻松编程所需的位置和运动曲线

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更多步进电机技术的信息, 请查看

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嵌⼊式AI处理器的发展 决定了系统设备的智商!

关键词:AI,处理器,嵌入式系统

人工智能(AI)虽然不是新的事物,但依然是当今炙热的话题。随着科技的发展,嵌⼊式AI处理器的应用成为了其中一个关键的部分。无论是智能家居、自动驾驶、AI机器人、医疗领域等,都越来越广泛使用嵌⼊式AI处理器,对于提升人们的生活素质、便利度以及效率,都有显着的帮助。

最新的市场趋势报告,详细介绍什么是嵌⼊式AI处理器,并涵盖近年的相关数据、相关市场动态,以及产品推荐,整合在人工智能领域中的重要信息,助你始终走在市场的前端。

嵌入式AI处理器概述

顾名思义,嵌⼊式AI处理器就是在嵌⼊式系统或设备中使用的处理器,它的作用就是实现人工智能的功能。通过嵌⼊式AI处理器,可以在保持低功耗、实时响应的状态下,直接在本地进行高性能的处理和边缘AI计算等,而不需要使用外部设备如云计算。嵌⼊式AI处理器的一个重要功能,是能够转换传感器数据为智能数据,实时进行感知、理解、决策,大大提升智慧水平。

未来,嵌⼊式AI会继续在人机交互和机器学习方面发展,期望让人们通过语言操作,取代现在的屏幕控制,实现智能生活的下一个阶段。然而,在此之前,需要解决的是,人工智能对嵌入式AI技术带来的挑战,包括需要在计算性能和能量消耗之间取得平衡、需要在多个智能设备与边缘设备或云端设备之间进行有效的协作。此外,由于嵌⼊式AI技术的自主学习和执行能力,让系统在受到攻击时,带来安全隐患。因此,在步步走向下一个阶段的同时,也不能忽视可能的危机。

AI发展势态向好

各项与AI人工智能相关的数据皆显示,发展AI是全球的大势所趋。2022年全球AI芯片的数量,从2020年的不足1000万套增长至1400万套。Chiplet的全球市场规模,也预测会急速上升,到2033年包括CPU Chiplets、GPU Chiplets等的总数会超过107美元。对于全球嵌入式主板规模,数据上也提供了支持,预测到2030年会超过300亿元,比2024年预测的243.4亿元增过超过1.2倍。

除了预测数据,一些实质的数据也有相关的显示。全球AIoT智能终端嵌入式模块的市场规模,从2021年的190亿元增加至2023年的接近240亿元,而只计算中国的话,也从2021年的93.1亿元升至超过115亿元,并且两个数据也预期是稳步向上。此外,智能AI手机出货量的预测也带来了一些启示,预期到2028年AI手机的出货量,会占全球智能手机出货量的一半之多,相比2025年预测的28%出货份额,增加接近2倍。可见,AI将会是全球发展的重心。

嵌入式AI:迈进更广泛智能化的关键

目前,科技行业都视嵌入式AI为焦点,原因是嵌入式AI其中一个重要的功能,就是省却联网的需要,通过本地计算,直接转化为智能数据,实时感知环境的变化、实现人机交互,以及实时操控。这些功能可以帮助提升智能家居、智能驾驶、AI机器人等领域的效能,并且帮助如工业4.0等产生大量数据的领域处理大数据,加速世界智能化发展。随着业界对嵌入式AI的重视不断增加,超小型化硬件加速器以及相应的开发环境和工具相继出现和应用,让嵌入式AI技术迅速发展与进化,并步入差异化发展的新方向。

想要发展人工智能,其中一个大趋势就是运用嵌入式AI技术,通过其本地计算和处理数据的能力,增强各领域人工智能系统的效能,让整个世界提升智能化水平到一个新的境界,通过科技,让人们进入一个新的纪元,享受科技带来的便利和舒适的生活。

想要了解更多关于嵌入式AI最新市场报告的内容,欢迎点击观看完整报告。DigiKey会持续为您送上最新最紧贴市场发展的信息,让您时刻走在前端,发挥无限可能。

对于嵌入式AI的现况或者未来发展有什么想法或启发?欢迎到DigiKey技术论坛指定专帖留言,一起讨论吧!

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新手入门!用3块开发板 玩转大模型本地部署!

重点产品推荐

作者: DigiKey Editor

关键词:开发板,AI,大模型

本文介绍了如何通过使用三块开发板实现大模型的本地部署,为硬件工程师提供了切入大模型领域的实践指南。文章概述了大模型的定义与特性,详细阐述了部署大模型的两种形式,具体介绍了三块开发板的配置与项目实践。这些项目不仅展示了开发板部署大模型的可行性,也为新手入门提供了详细指导。

  • 大模型火到出圈,但硬件工程师该如何切入?
  • 想在开发板上跑大模型却找不到教程?
  • 什么样的设备才能扛住大模型的“算力暴击”?

相关《大模型实战》系列课程视频,一次性讲透!请点以下图片到B站观看:

A person holding a small device

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  • 关于《大模型实战》系列课程:

2025年,是大模型大爆发的一年,火到就连我们父母们都知道,不会的上网问问AI。对于我们工程师来说,不仅可以使用大模型,还可以部署大模型。

本期介绍什么是大模型,以及部署大模型所需要的硬件平台等。

要部署大模型,得需要有开发板。以下介绍一些开发板,可以用于大模型的本地部署或者是远程调用API接口。

A collage of different electronic components

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DigiKey 零件编号

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2648-SC1111-ND

497-STM32MP157D-DK1-ND

A collage of different electronic components

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602-CC-WMX93-KIT-ND

505-MAX78000FTHR#-ND

A collage of different electronic components

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DigiKey 零件编号

DigiKey 零件编号

2820-102110420-ND

497-15680-5-ND

A collage of different electronic components

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DigiKey 零件编号

1965-ESP32-S3-BOX-3-ND

大模型简单介绍

大模型是一个通过“海量数据”训练出来的“超级模仿者”,能像人类一样处理语言、图像甚至决策。大模型也可以理解为一个数学函数,输入问题,比如“怎么写情书?”,输出答案就会生成一封情书。

大模型“大”,一是指数据大,它是学习了整个互联网的书籍、论文、对话等等,相当于读了整个图书馆的书。二是指参数大,大模型内部的“脑细胞”也就是参数数量惊人,比如GPT3有1750亿个,一般常用多少B代表模型的总参数量,B是 billion,十亿。

现在的大模型是非常“聪明”的,它可以是一个数学天才,高考数据分秒中就能给出答案,也可以是个软件工程师,让它写一段代码,不在话下。

部署大模型的形式

除了平时工作中使用大模型之外,对于我们硬件工程师来说,还可以自己部署大模型。

大模型的兴起可以促使硬件工程师,去学习与之相关的新兴技术,比如深度学习、人工智能算法等,以及了解新型硬件架构如 AI 加速器、TPU等原理和设计方法,成为AI+硬件的复合型人才,扩展职业赛道。

大模型实战部署有两个方式:第一种调用API接口,第二是部署在本地。这两种有什么区别呢?这里整理了一些区别:

在开发板上部署大模型

在开发板上部署大模型有一定的要求的。前面我们说了大模型非常大,包含了大量的数据,超多的参数,这就需要开发板得有这么大的空间来存储这些内容,然后就是需要高性能的处理器了。

针对不同级别的大模型,我们使用3块可以部署大模型的开发板,并完成项目:

第一块,英伟达Jetson Orin Nano。边缘计算家族的新成员,前两年刚刚推出的,采用 6 核 Arm Cortex – A78AE 64 位 CPU,最高频率可达 1.5GHz,基于 NVIDIA Ampere 架构,搭载 1024 个 CUDA 核心和 32 个 Tensor Core 的 GPU,最高频率为 625MHz,提供高达40TOPS 的 AI 性能,其他的硬件配置如下图:

与前一代我们熟悉的Jetson Nano相比,Jetson Orin Nano继承了Jetson Nano的“小身材大能量”特性,从各个方面都是碾压之势,这次升级可以看得出来老黄还是很有诚意的。虽然Jetson Orin Nano算力已经不错了,但在Jetson Orin系列里,它还是小弟,属于入门级产品,在得捷官网,我们可以看到Jetson系列板卡可以购买。

Jetson Orin Nano高达40TOPS的算力,我们不能浪费了它强大的 AI 性能,什么复杂的深度学习模型,如 Transformer、BERT 等部署完全没问题,也可以实时处理多路高清视频流,轻松应对边缘 AI 场景下的各种任务。

这不,我们就使用Jetson Orin Nano做了一个电子版的答案之书。在Jetson Orin Nano上安装Ubuntu系统,通过Ollama,直接拉取qwen2.5模型,生成「人生哲理」。你的任何问题,都可以来答案之书找答案。

第二块,DFRobot的Lattepanda sigma。sigma搭载的是 Intel Core i5 – 1340P 处理器,12 核心 16 线程,性能核最大睿频 4.6GHz,能效核最大睿频3.4GHz,支持高达 32GB 的双通道 LPDDR5 内存,带宽速度高达102.4GB每秒。而在外设接口方面,sigma更是有“一箩筐”,你就说你要啥,它全都有。

这次我们就利用了sigma的高性能和丰富的接口资源,做了一个贼有意思的项目:上帝说要有光,于是就有光。

具体是这样的,在sigma安装ollama,部署meta llama3.1:8b 和 谷歌的gemma3:4b大模型,麦克风采集音频并在本地解析为文本,然后调用本地ollama 模型api接口获取反馈,当识别到“上帝说要有光” 时,生成新的sketch并编译上传到leonardo开发板上,控制生成Arduino代码,Arduino发出控制指令,打开led灯。当识别到“天黑请闭眼”时,会关闭led灯。

当然,你可以换成任何的语音,只需让模型理解我们的语意就可以实现代码重新编写和上传的功能,就能控制灯的亮与灭。

第三块:树莓派5。有小伙伴可能有会质疑,前面两块板的性能是可以部署的大模型的,树莓派5性能够吗?树莓派5配备Broadcom BCM2712 2.4GHz 四核 64 位 Arm Cortex – A76 CPU,8GB 的 LPDDR4,单从CPU和存储上看,部署大模型确实不太够,但一些轻量化,体型较小的模型是可以支持的,比如我们部署的Gemma 3:2b大模型。

基于树莓派5设计一个本地AI助理,通过部署Gemma 3。语音输入之后,大模型进行数据处理,回复相应的内容,并翻译为英文,通过热敏打印机打印出来。

在本次大模型实战系列课程中,这3个项目都有详细的大模型部署过程,对于新手入门非常友好,跟着做就可以拥有一个属于自己的大模型系统了。本系列其余文章将于接下3周推出,敬请留意!

小编的话:

在开发板上部署大模型(尤其是轻量化后的参数模型)是当前AI落地的热点方向,但新手面临的核心挑战主要集中在硬件资源、模型优化、工具链适配、安全部署等几个方面。相信看完这个大模型实战系列课程,新手的难题会迎刃而解。您对大模型的本地部署有哪些疑问?对开发板的选用有哪些建议或疑问?欢迎留言,和DigiKey的朋友们一起分享交流!

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短路?漏电流?这颗电容对电压和温度超敏感!

关键词: 电容

问:Vishay 195D 钽电容:电压与温度敏感性说明

若您在高温及室温测试后发现195D系列固态钽电容存在短路和漏电流问题,以下重要信息可能有帮助:

Several red and silver objects

AI-generated content may be incorrect.
Vishay 195D系列固态钽电容


Vishay该系列固态钽电容对环境温度和工作电压均较为敏感。195D系列固态钽电容设计时,未考虑无电压降额的高应力工况。

示例:对于额定电压35V的195D226X9035R2T电容,在85℃ 以下环境建议工作电压为15V。若测试条件超出建议值,可能导致短路和漏电流现象。

固态钽电容电压降额规范 详见下方文档
Solid tantalum capacitors Voltage Derating

针对高可靠性应用及测试需求,Vishay提供T95系列产品,该系列包含可靠性测试选项(如85℃环境下40小时老化测试)。T95系列中仅通过电容值、损耗因数、直流漏电流及ESR等严格测试的电容才会获准出货。

更多信息请参阅《钽电容直流漏电流测试方法》

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新手看过来!搞懂MCU中的定时器!

关键词: 单片机

问:微控制器內定时器基础知识:入门指南

在嵌入式系统中,定时器(Timer)是一个非常重要的外设模块。它不仅用于实现精确的延时,还常常用来生成脉宽调制(PWM)信号、捕捉外部事件以及执行周期性任务。本文将从定时器的基本概念、常见模式、配置方法及应用实例等方面为您详细讲解定时器的基础知识。

1. 定时器的基本概念

1.1 什么是定时器?

定时器是一种硬件模块,用于计数时钟脉冲或外部信号,从而实现时间控制功能。与依赖软件实现延时不同,硬件定时器具有更高的精度和更低的 CPU 负载。

2. 定时器的主要功能

  • 计时与计数

定时器通过累加时钟脉冲来计时,可以用来测量经过的时间或统计事件次数。

  • 周期性中断

当定时器计数达到预设值时,它可以触发中断,从而让微控制器执行某个周期性任务(例如刷新显示或采集传感器数据)。

  • PWM 波形生成

利用定时器可以产生具有可调占空比的脉宽调制信号,这在电机控制、LED 调光等应用中非常常见。

3. 定时器常见工作模式

不同的定时器模块支持多种工作模式,下面列举几种常见模式:

  • 自由运行模式

定时器在自由运行模式下会不断计数,当计数达到预设周期时自动复位,并可触发中断。适用于实现精确的定时中断和周期性任务。

  • 单次触发模式

在单次触发模式中,定时器计数到达预设值后停止工作,通常用于产生一次性延时或者生成固定宽度的脉冲。

  • 输入捕捉模式

输入捕捉模式允许定时器捕捉外部事件(如外部信号的上升沿或下降沿)发生时的定时器值,常用于测量信号频率、脉宽和周期。

  • 脉宽调制(PWM)模式

在 PWM 模式下,定时器生成的输出信号可用于控制电机、调节 LED 亮度等。不同的 PWM 模式(例如快速 PWM、相位和频率校正 PWM)提供了不同的输出特性,满足各种应用需求。

4. 定时器在实际应用中的作用

在实践中常见的定时器应用包括:

  • 延时和周期性中断

利用定时器产生精确的时间延时,或定期触发中断执行任务,如采集传感器数据、更新显示内容等。

  • PWM 信号生成

通过定时器生成不同占空比的 PWM 信号,控制直流电机转速或 LED 的亮度。

  • 输入信号测量

使用输入捕捉模式来测量外部信号的频率、脉宽或占空比,这在通信和控制系统中十分常见。

5. 如何快速上手定时器

对于刚接触定时器的工程师,可以从开发板入手,如何快速上手定时器。比如利用开发板(如 Microchip、STM32 或 Silicon Labs 提供的评估板)进行实验。尝试配置一个简单的定时器中断或 PWM 输出,观察实际效果。

更多定时器技术的信息, 请查看

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麦克风做的好不好 传感器的选型很重要!

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关键词:传感器,麦克风,压电器件

麦克风传感器是一种把声音信号转换成电信号的装置,可进行声压到电压的转换,麦克风的核心是压电器件,例如压电陶瓷或压电聚合物,当声波激发压电器件时,它会产生相应的电荷,从而将声压转换为电压信号。

观看视频:器件小百科之传感器系列 | 第四集:麦克风传感器

麦克风的输出通常是微弱的电压信号,需要通过内部或外部的放大电路来增强信号强度,以便后续电子器件可以处理这些信号。麦克风的输出还可能需要经过滤波和其他信号处理步骤,以去除噪声、调整频率响应等。

麦克风的灵敏度是指其对声压变化的反应程度,通常以每帕斯卡(Pa)或分贝(dB)来表示。不同型号的麦克风在不同频率范围内的响应特性不同,有些麦克风适合捕捉低频声音,而有些则更适合于高频声音。

麦克风可能具有不同的指向性,例如全指向性(接收所有方向的声音)、心形指向性(主要接收正前方声音,降低侧面和背面声音)等。一些高端麦克风具有噪声抑制功能,可以有效降低环境噪声对声音信号的干扰。

麦克风通常需要具有良好的耐用性和抗干扰性,特别是在嘈杂的环境中使用时。此外,麦克风的输出接口可以是模拟或数字输出,常见的连接方式包括XLR插头、USB接口等。麦克风传感器可用于各种应用场景,例如录音、语音识别、通信等,应用相当广泛。

麦克风传感器


多种麦克风传感器类型各具有不同特性

麦克风传感器有多种类型,每种类型都具有不同的特性和适用场景。主要可以分成电容式麦克风、动圈麦克风与微机电麦克风等。

驻极体电容麦克风


1.电容麦克风

电容麦克风(Condenser Microphones)也称为静电麦克风,是一种常见的麦克风传感器类型,其由两个导体之间形成的电容器结构组成,其中一个导体固定不动(称为固定板或背板),另一个导体可以移动(称为膜片)。当声波作用于膜片时,膜片会随之振动,从而改变电容器的电容值。随着电容值的变化,麦克风内部的电荷也会发生变化,形成对应于声音信号的电荷变化。电荷变化被转换为电压信号,并通过麦克风的输出端口输出,进而被后续的放大器和处理器转换成声音信号。

电容麦克风传感器具有非常高的灵敏度,能够捕捉到细微的声音细节。电容麦克风传感器的频率响应范围广,能够捕捉到全频段的声音,包括低频和高频。由于灵敏度高,电容麦克风传感器的信噪比较好,能够清晰地捕捉声音信号而排除噪声。

电容麦克风传感器需要外部供电(通常是由麦克风接口或独立电源提供),以维持电容器结构的正常工作。由于电容麦克风传感器的工作原理,其在信号精确度和动态范围方面表现出色。电容麦克风传感器广泛应用于录音室录音、广播、电影拍摄、语音识别等需要高质量声音捕捉的场合。

驻极电容麦克风(Electret Condenser Microphones)则是一种特殊类型的电容麦克风传感器,驻极电容麦克风在固定板或背板上添加了一个永久性的驻极电荷,由于驻极体材料自身带有静电偏压,所以无需给电容增加偏压供电,使得麦克风不需外部供电也可以正常工作,但一般驻极电容麦克风传感器也内建有电子电路以放大信号,因此仍需以低电压供电(常规电压是1.0V-10V),其他的特性则与普通电容麦克风传感器相似。

动圈麦克风


2.动圈麦克风

动圈麦克风(Dynamic Microphones)是一种常见的麦克风传感器类型,动圈麦克风使用一个动态磁场和一个固定在磁场中的导体圈(称为动圈),当声波造成动圈振动时,导体圈在磁场中运动产生感应电流。感应电流通过导体圈时,产生的电流与动态磁场相互作用,就产生了与声波频率和振幅相对应的电信号。产生的电信号通过麦克风的输出端口输出,经过后续放大和处理后转换为声音信号。动圈麦克风传感器具有耐用、成本较低、不需要外部电源(自供电)等特性,适合用于现场表演、演讲和一般录音,不过其高频响应相对较差,动态范围较窄。

动圈麦克风传感器由于没有易损的器件(如电容麦克风的薄膜),比电容麦克风传感器更不容易超载和失真,因此相对耐用,尤其适合于现场演出和KTV等高强度使用。动圈麦克风传感器的设计使其具有较低的自身噪声水平,有助于清晰地捕捉声音。

动圈麦克风传感器的灵敏度一般较低,但可以通过放大器进行增益来提高灵敏度。动圈麦克风传感器的频率响应通常比电容麦克风传感器来得窄,对于捕捉低频声音的能力较强,且动圈麦克风传感器的成本通常比较低廉,是许多用户首选的麦克风类型之一。

微机电(MEMS)麦克风


微机电麦克风

微机电麦克风(Microelectromechanical Systems Microphone, MEMS Microphone)是一种利用微机电系统技术制造的麦克风传感器,具有高度集成、小型化、低功耗等特点。微机电麦克风利用微机电系统技术制造,通常包括微型机械结构和集成的电子器件。

微机电麦克风传感器的核心部件是微型振动膜片,当声波作用于膜片时,膜片会产生微小的振动。膜片的振动导致电容器的电容值变化,这种电容值的变化与声波的频率和振幅有关。电容值的变化被转换为对应的电压信号,并通过麦克风传感器的输出端口输出,进而被后续的放大器和处理器转换成声音信号。

微机电麦克风传感器相比传统麦克风更加小巧轻便,适合在空间有限的设计中使用。微机电麦克风传感器可以与其他微机电器件或电子器件高度集成,提高系统总体性能。微机电麦克风传感器通常具有较低的功耗,有助于延长电池寿命或节省能源。

尽管尺寸小,但微机电麦克风传感器的灵敏度通常也很高,能够捕捉到细微的声音细节。微机电麦克风传感器的频率响应范围广,能够捕捉到全频段的声音,并通常具有较高的可靠性和寿命,适合长时间稳定运行。微机电麦克风传感器广泛应用于智能手机、耳机、无线通信设备、声音传感系统等各种消费类电子产品和工业应用中。

选择麦克风传感器的注意事项

选择麦克风传感器时,需要考虑多个因素以确保性能和功能符合需求。首先应进行应用需求分析,确定麦克风将使用的具体应用场景,例如录音室录音、现场演出、语音识别、通信系统等,以及使用现场的环境条件,考虑使用环境的噪声水平、温度范围、湿度等因素,选择符合环境要求的麦克风传感器。

接着需要考虑灵敏度和频率响应,根据需要捕捉的声音强度和细节程度,选择适当灵敏度的麦克风传感器,并根据需要捕捉的声音频率范围,选择具有适当频率响应的麦克风传感器。

此外,还应考虑麦克风的指向性,对于需要捕捉来自所有方向声音的应用,应选择全指向性麦克风传感器,对于需要主要捕捉正前方声音并减少侧面和背面声音的应用,选择心形指向性麦克风传感器。

对于需要减少环境噪声对声音信号干扰的应用,应选择具有噪声抑制功能的麦克风传感器。另外还需考虑麦克风传感器的耐用性,特别是在高强度使用或恶劣环境下的耐用性,并选择有良好质量保证和信誉的品牌或制造商的麦克风传感器,以确保性能稳定可靠。

另一方面,应根据系统的电源供应情况,选择适合的麦克风传感器,例如需要外部供电的电容麦克风传感器或微机电麦克风传感器,以及无需外部供电的动圈麦克风传感器。

最后,还应考虑麦克风传感器的成本,并在性能和成本之间取得平衡,确保符合预算,并评估麦克风传感器的性能和功能是否能够实现预期的效益和价值。在选择和设计后,进行麦克风的测试验证,确保性能符合需求并进行必要的调校和优化。

综合考虑以上因素,可以帮助您选择和设计出适合特定应用需求的麦克风传感器,从而确保系统的性能和功能达到最优状态。

应用麦克风传感器的常见问题与解决方案

在应用麦克风传感器时,常见的问题包括噪声干扰、指向性不足、灵敏度不足、接收距离限制等。当遇到噪声干扰时,应使用具有噪声抑制功能的麦克风传感器,例如降噪麦克风或设计有效的滤波器和信号处理器来减少噪声的影响。

若麦克风的指向性不足,则应选择具有较好指向性的麦克风传感器,如心形指向性麦克风或使用附加的指向性附件(如扩音器、反射板)来增强指向性。若灵敏度不足,则使用灵敏度较高的麦克风传感器或通过增加放大器的增益来提高灵敏度,并适当调整麦克风传感器的位置和方向以获得更好的灵敏度。

麦克风传感器的接收距离均有其限制,若想提高接收的距离,应使用增加接收距离的技术,例如使用专业级麦克风、增加麦克风传感器的数量、使用更强大的接收器和信号处理器等方式来扩展接收距离。

若在吵杂环境下使用麦克风,应使用具有良好噪声抑制功能的麦克风传感器,并采取环境隔离措施,例如将麦克风远离噪声源或使用隔音罩等方式减少环境噪声干扰。

当遇到信号失真时,解决方案是使用高质量的麦克风和接收器,定期进行装置检测和校准,适当调整设备设置和参数,并注意维护和清洁麦克风以防止信号失真。

类型

应用特性

动圈麦克风传感器

动圈麦克风传感器具有耐用性高、低噪声、价格较低等特点,适合用于现场演出、录音室录音、广播等应用场合,特别适合捕捉高音量和低频率的声音。

电容麦克风传感器

电容麦克风传感器具有高灵敏度、频率响应广、信噪比高等特点,驻极电容麦克风传感器则具有不需外部供电等特点,适合用于对声音质量有较高要求的应用场合。

微机电麦克风传感器

微机电麦克风传感器具有小型化、高度集成、低功耗、灵敏度高等特点,是现代许多音频和声音传感应用中常见的一种麦克风传感器。

整体来说,解决麦克风传感器在应用中的问题需要综合考虑许多因素,包括选择适合的麦克风类型、使用噪声抑制技术、增加指向性、提高灵敏度、扩展接收距离等方面的策略,以确保麦克风的性能和功能得到最佳发挥。

结语

麦克风传感器已经广泛地使用在各种需要收集音频的电子产品之中,像是智能手机、智能音箱,以及各种录音设备之中,应用相当广泛。在选择麦克风传感器时需要考虑应用场景、声音环境、灵敏度和频率响应、指向性、电源需求、质量和可靠性、耐用性、成本效益、测试和校准等因素,以确保麦克风的良好性能。

想要了解更多关于麦克风传感器或其他传感器的选择与应用,请访问DigiKey 应用与技术页面中的传感器专区。

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小编的话:

了解麦克风传感器的不同特性对选型设计非常重要,其不仅直接决定了最终产品的性能表现、成本控制、可靠性保障及用户体验质量,还能帮助设计者在选型过程中精准匹配应用场景需求、优化系统整体性能、灵活适应系统集成要求,进而实现合理控制成本与最佳音频解决方案的平衡。您对麦克风传感器的选型和设计要点有哪些经验或者疑问?欢迎留言,和DigiKey的朋友们一起讨论!

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注意!这个位置决定了Molex 2mm双列垂直插座的方向!

关键词: 连接器

问:Molex 2mm 双列插座是否有方向?

如果您对 Molex 2mm 双列垂直插座是否有特定方向存在疑问,请参考以下详细说明。

Molex 双列垂直插座0791091002



根据 Molex 的 数据手册—— 答案是肯定的,该部件确实有特定的方向。

数据手册明确强调:

  • 采用 A 行和 B 行布局,电路编号从 A 行第 1 电路开始,从左到右排列,如注释所述:

“从顶部观察组件时,电路位置从左到右编号,凹槽位于右侧(如图所示)。”

image

这意味着连接器的方向由 凹槽(gate recess) 的位置决定 —— 这是一种模制特征,用于在 pcb 放置和配对时识别正确的对齐方向。

此外,凹槽还用于包装方向的定位。

请注意,这种方向与电气 “极性” 不同。该连接器是无源器件,无内部电路,因此不会像极性器件接反那样导致故障。连接器无论方向如何均可工作,但 Molex 的引脚编号仅在正确遵循方向时有效。

更多连接器技术的信息, 请查看

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电气互锁电路是什么?看这个演示!

关键词: 电路设计

问:什么是电气互锁电路?

电气互锁电路应用于包含两种互斥状态的电气系统中。图1所示的三相反转电机接触器是工业控制与自动化系统中的典型范例。该电机启动器配备两个接触器(一个正转,一个反转)。它们具有互斥性,绝不允许同时激活。若同时激活将导致破坏性的相间短路。

以下工程简报展示电气互锁的演进过程:从双按钮结构开始,逐步过渡到继电器电路。注意本文所示元件均可在得捷电子的小型继电器与plc训练器中找到。

图 1 :通过辅助接触块常闭触点构成电气互锁电路的反转电机。


其机械结构中内置了冗余机械互锁装置。关于施耐德DPE09BL 电机启动器的更多信息,请参阅该电机启动器介绍。

技术提示 :电气互锁电路概念可直接应用于可编程逻辑控制器(plc)。梯形图逻辑实现具有相似的视觉呈现。

技术提示 :基于继电器的电气互锁电路易受操作失误影响,尤其在机械强制操作继电器时。存在破坏互斥功能性的实际风险。反转电机启动器配备机械互锁机构以防止相间短路。

采用按钮的电气互锁电路

图2与图3展示了电气互锁的简单实例。该电路设有标记为A和B的两个按钮,用于控制双色工业指示灯(A对应绿色,B对应红色)。

每个按钮均包含常开触点与常闭触点。图2展示交叉状态:上支路为常开触点,下支路为常闭触点。两个按钮会相互制约对方操作。例如按下A按钮时,绿灯亮起。但若同时按下B按钮,由于互锁作用指示灯将熄灭。

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图 2 :按钮式电气互锁电路实现。


注意交叉结构中,常闭触点会阻断相邻按钮的常开触点通路。

技术提示 :本文介绍的22毫米工业开关等设备,最佳分类方式是按产品系列归属。每个产品系列都存在数百种乃至数万种组合与排列方式。点击此处了解如何为项目构建开关系统。


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图 3 :按钮式电气互锁电路的物理实现。

注意每个常开开关模块(绿色)都连接到对应开关的常闭(红色)模块。

有关电线识别的更多信息可在本文中找到。

有关使用继电器的电气联锁电路,,请参阅电气互锁电路介绍。

更多电气设计技术的信息, 请查看

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