它就是今年無數硬件創(chuàng)客眼中的最炫裝備
本文作者謝榕，是一名Jetson以及CUDA資深用戶和業(yè)余開發(fā)者，重點研究異構計算在數據分析中的應用。本文將從他的角度，介紹Jetson TX1的基本使用、環(huán)境搭建、軟硬件配置，以及他的使用感受，幫助Jetson開發(fā)者快速上手實戰(zhàn)!
從一線“網紅”們說起
智能無人機、自主機器人、智能攝像機、自動駕駛……今年最令硬件創(chuàng)客們著迷的詞匯，想必就是這些一線“網紅”了。而這些網紅的背后，幾乎都和計算機視覺與深度學習密切相關。
深度學習是人工智能領域一個最新的分支，可以幫助計算機理解圖像、聲音和文本，但需要強大的數據處理能力作為支撐。
在今年的Embedded World、SX Create、FIRST Championship等大型活動中，你都可以看到很多小型團隊或者創(chuàng)業(yè)公司，所打造的應用了深度學習技術的機器人和無人機系統(tǒng)。一套套完美的解決方案，背后都有一個共同點——NVIDIA Jetson TX1!
如果說Arduino或者樹梅派是很多創(chuàng)客們此前的最愛，那么Jetson TX1就是今年他們眼中的最酷“玩具”!
創(chuàng)客們對Jetson興趣十足，比如上面這個就是基于Jetson TX1，以GoPro為基礎，實現(xiàn)了運動拍攝中的目標自動跟蹤
什么是Jetson TX1
Jetson TX1是NVIDIA第二代嵌入式平臺開發(fā)者套件，雖然只有信用卡大小，但Jetson TX1 GPU模塊的浮點運算能力卻達到1 Teraflops，相比Jetson TK1有巨幅提升。如此強大的性能，Jetson TX1顯然是智能無人機、機器人最理想的嵌入式解決方案。
▲Jetson TX1 核心模塊
別看核心模塊只有信用卡大小，身體里可暗藏玄機：內建256個CUDA核心的NVIDIA Maxwell GPU，64位ARM A57 CPU，4GB LPDDR4內存、16GB閃存、藍牙、802.11ac Wi-Fi模塊和千兆以太網卡，運行Linux for Tegra操作系統(tǒng)。
▲Jetson TX1 開發(fā)者套件
配上坐騎后的Jetson TX1是這個樣子的。主板提供了USB 3.0 Type A、USB 2.0、HDMI、M.2 Key E、PCI-E x4、千兆以太網、SD、SATA數據和供電等接口，儼然是臺全功能的PC;既然是開發(fā)者套件，怎能少了針對硬件創(chuàng)客的擴展接口：GPIO、I2C、I2S、SPI、帶流控制的TTL UART、顯示器擴展頭和攝像頭擴展頭一個不少。
▲Jetson TX1 開發(fā)者套件內容詳情
作為上一代Jetson TK1的用戶，自然不會放過性能如此強悍的Jetson TX1。經過了一段時間的使用和體驗，這里向大家分享一下粗淺的使用體驗，同時以個人觀點聊聊Jetson TX1到底能為我們帶來哪些想象空間!
開箱體驗與基本使用
1開箱體驗
Jetson TX1自帶了底座，十分貼心。雖然包裝盒內沒有附帶任何光盤等介質，但Jetson TX1線上資源十分豐富，囊括文檔及軟件工具，并且獲取十分方便。
▲Jetson TX1 開發(fā)者套件廬山真面目
Jetson TX1模塊已預先安裝在主板上，Wi-Fi天線連接線也已接好，同時整個核心模塊由一個巨大的散熱片覆蓋，并配備了風扇，為了保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定和兼顧控制能耗，按照系統(tǒng)設定，該風扇僅在系統(tǒng)高負荷運行時才會啟動，平時系統(tǒng)主要依靠散熱片被動散熱，由此可見NVIDIA在保證系統(tǒng)穩(wěn)定并兼顧控制能耗上的細致，畢竟這樣一塊計算能力達到1Teraflops的Jetson TX1，功耗峰值才10W。
▲Jetson TX1與Jetson TK1
由于配備了更多的擴展接口，所以Jetson TX1比Jetson TK1主板面積要大一些。較大的外形也暗示著TX1擁有的更強性能和帶給開發(fā)者的想象空間。
2開發(fā)環(huán)境搭建
在正式進入Jetson TX1開發(fā)的奇幻之旅前，先簡單介紹一下Jetson TX1開發(fā)環(huán)境的配置，在這里我們需要預先準備下列項目：
NVIDIA開發(fā)者賬號
該賬號需要在NVIDIA官網的開發(fā)者頁面進行注冊，并同時加入“Embedded Development Program”。這樣就可以獲取Jetson TX1相關的全部文檔和軟件包資源，包括嵌入式系統(tǒng)鏡像、開發(fā)工具以及NVIDIA提供的各種工具和軟件庫。
▲注冊NVIDIA開發(fā)者帳號并加入“Embedded Development Program”
▲NVIDIA為開發(fā)者提供了涵蓋Jetson TX1方方面面的文檔資源和軟件資源
▲Jetson TX1相關的文檔和軟件工具都可以通過Embedded Download Center下載
安裝妥當的Jetson TX1
正確的電源、鼠標、鍵盤，網絡和顯示器連接。Jetson TX1開發(fā)套件提供了2個USB接口，包括一個USB 2.0 Micro，雖然通過轉接器可以連接標準USB接口的設備，但是開發(fā)過程中經常需要將Jetson TX1通過USB連接至Host電腦，所以這里我推薦大家可以使用USB 3.0 HUB來解決USB接口不足的問題。
▲安裝妥當的Jetson TX1
JetPack開發(fā)工具套件
可以登錄NVIDIA Embedded Download Center下載。
一臺運行Ubuntu Linux 64位操作系統(tǒng)的Host電腦。
操作系統(tǒng)推薦使用Ubuntu 14.04 LTS 64位版本，同時至少有10GB硬盤空閑空間。
準備完畢后，在Host電腦為JetPack安裝包增加運行權限并執(zhí)行，JetPack安裝程序將通過圖形界面引導開發(fā)者完成開發(fā)環(huán)境的配置，開發(fā)者只需依照自己的開發(fā)配置在安裝程序的引導下做出選擇即可，整個過程非常簡約，界面友好。
值得注意的是JetPack安裝程序不僅可以在Host電腦和Jetson TX1上搭建開發(fā)環(huán)境，同時還可以對Jetson TX1進行刷機，用來恢復出場設置和升級最新的操作系統(tǒng)版本，使用JetPack刷機比用命令行工具更加簡便和不易出錯。
▲在Host電腦上為JetPack安裝包添加運行權限并執(zhí)行
▲全程只需要依據安裝引導進行配置即可
▲在Jetson TX1上測試開發(fā)編譯環(huán)境是否安裝成功
3小試牛刀——運行/開發(fā)環(huán)境初探
運行環(huán)境方面，JetPack搭建好開發(fā)環(huán)境后，Jetson TX1將重啟并引導之圖形界面。目前Jetson TX1上最新的操作系統(tǒng)為Linux For Tegra R24.1，該操作系統(tǒng)在用于ARM架構的Ubuntu 14.04 LTS版本基礎上定制開發(fā)。Ubuntu在國內擁有龐大的用戶基礎和社區(qū)環(huán)境，基于Ubuntu定制開發(fā)的Linux For Tegra對于發(fā)者們來說，在界面，命令和操作習慣等方面非常熟悉，極易上手;與此同時，開發(fā)者使用過程中遇到的問題，除了官方論壇外，也可以在更廣泛的Ubuntu操作系統(tǒng)社區(qū)環(huán)境內向眾大神尋求幫助。
▲Jetson TX1操作系統(tǒng) Linux for Tegra概覽
一般來說，針對嵌入式平臺的開發(fā)有兩種編譯模式：原生編譯和交叉編譯。原生編譯就是直接在嵌入式平臺上編譯代碼并運行，而交叉編譯就是在個人電腦等平臺編譯代碼，然后加載到嵌入式平臺運行。我們在Jetson TX1開發(fā)上使用交叉編譯。這里需要提醒一下各位小伙伴，交叉編譯需要在Jetson TX1和Host電腦間同步代碼，所以需要提前安裝和配置Git，否則在后續(xù)編譯執(zhí)行的時候會報錯的呦，開發(fā)工具會深情地問你“Can you tell me who you are”。
▲NVDIA Nsight啟動界面
▲NVDIA Nsight操作界面
Jetson TX1使用的開發(fā)工具NVDIA Nsight是基于eclipse定制開發(fā)，其界面和操作習慣于eclipse基本保持一致，消除了開發(fā)人員的熟悉工具的時間和精力消耗。
接下來分享下在Jetson TX上創(chuàng)建，編輯，生成和運行一個項目的過程。
新建項目
▲NVIDIA Nsight新建項目中目標系統(tǒng)設置
▲NVIDIA Nsight新建項目中目標系統(tǒng)設置
▲NVIDIA Nsight新建項目中目標系統(tǒng)設置
由于使用交叉編譯模式，所以在新建項目時，需要指定目標系統(tǒng)，即實際編譯運行程序的系統(tǒng)——Jetson TX1。這里按提示輸入Jetson TX1的網絡地址，用戶名，以及Jetson TX1上CUDA Toolkit的安裝路徑就可以了。
如果不知道Jetson TX1上CUDA Toolkit的路徑也沒有關系，新建項目向導很貼心的設置了一個“自動檢測”的功能，只要輕輕一點，向導會自動搜尋CUDA Toolkit的路徑，非常方便。
編輯代碼
▲NVIDIA Nsight代碼編輯視圖
NVIDIA Nsight代碼編輯與eclipse完全一致，只是增加針對CUDA代碼的代碼補全，高亮提示以及語法檢查，用慣eclipse的開發(fā)者絕對能感覺到屠龍在手，天下我有。
生成/運行項目
▲NVIDIA Nsight遠程運行項目對話框
▲NVIDIA Nsight遠程運行項目對話框
同樣的，在按照工具的提示配置好Jetson TX1后，就可以完成程序的編譯，運行，然后坐等收獲結果!
軟硬件配置概覽
在簡單介紹了Jetson TX1以及它的開發(fā)環(huán)境后，現(xiàn)在從Jetson TX1的軟硬件配置入手，來探索Jetson TX1開發(fā)者套件帶給廣大開發(fā)者的無限可能。
CUDA
CUDA是整套平臺的核心，保證了Jetson TX1超高的計算性能。同時，Jetson TX1也支持各種基于CUDA跨架的軟件庫，從而可以用于多種高并行度計算和高數據密度的應用場景，如機器學習，深度學習，大數據實施分析以及物聯(lián)網邊緣計算等。
GPIO、I2C、I2S、SPI、帶流控制的TTL UART等接口
豐富的接口給了今后基于Jetson TX1進行擴展開發(fā)的無限可能，即可以通過TTL UART、GPIO等接口實現(xiàn)其它單片機、嵌入式系統(tǒng)的所有功能外，還能通過自身強大的性能，升任其它單片機、嵌入式系統(tǒng)，如樹梅派等無力支撐的高數據密度業(yè)務和高處理實時性業(yè)務，如智能機器人，機器人，無人駕駛汽車等。
攝像頭擴展頭
通過將攝像頭(最高支持4K)與Jetson TX1連接，并借助OpenCV和Visionworks進行視覺計算。
PCIe x4接口
這使得Jetson TX1與其它擴展板卡得以結合，并碰撞出創(chuàng)新的火花。如可以通過PCIe x4接口將可編程的FPGA接入系統(tǒng)，協(xié)助處理通信，加解密等業(yè)務，從而進一步提升Jetson TX1針對特殊應用場景的性能。
USB 2.0 Client/Host接口
USB2.0 Client/Host口也為很多應用提供便利。一方面通過USB Host可以將各種USB外設連接在Jetson TX1上，此外，也可以通過 USB Client 將Jetson TX1作為外設連接至電腦或其它設備，開發(fā)者完全可以隨意定義這個USB Client的具體行為和功能，即可以將Jetson TX1開發(fā)為具備任何希望功能的外設連接至電腦或其它設備。
初步的使用感受
在基礎開發(fā)環(huán)境配置過程中，最令人映像深刻的感受有以下兩點：
NVIDIA提供的工具軟件包強大且易用
首先，JetPack為用戶提供了從Jetson TX1系統(tǒng)鏡像燒錄，到Jetson TX1和Host電腦開發(fā)環(huán)境安裝配置的一站式解決方案，省去了用戶用在分別安裝、配置各個組件，解決版本匹配和組件間依賴關系上的時間和精力，使用戶可以方便快捷的完成環(huán)境的準備，并將精力集中在產品的研發(fā)上。相比之下，我之前在PC和其他嵌入式平臺上，往往總要在環(huán)境配置上耗費很多時間，需要想方設法地去解決組件版本不匹配和軟件依賴關系不滿足等問題。
其次，JetPack在安裝配置過程中向用戶提供了非常詳盡的操作引導，使用戶，尤其是新手可以很順利的完成基礎環(huán)境的配置。例如在Jetson TX1操作系統(tǒng)映像燒錄過程開始時，安裝程序會彈出提示窗口，詳細的介紹了如何將Jetson TX1設置為recovery模式以及相應的注意事項，并要求用戶確認準備妥當后按鍵繼續(xù)，最大程度的避免了用戶操作不當造成的系統(tǒng)損壞;再例如在配置Jetson TX1軟件環(huán)境時，安裝程序會以圖示的形式讓用戶選擇Jetson TX1與Host電腦的連接方式，直觀易懂。
Jetson TX1相關的輔助資源非常豐富
NVIDIA圍繞Jetson TX1提供了從用戶手冊，產品設計文檔，到工具軟件和內核源碼等全套資料，便于不同水平的用戶查閱;同時還有專門針對Jetson嵌入式平臺的開發(fā)者論壇，方便用戶針對文檔中未涉及的問題和使用經驗進行提問和交流，NVIDIA的官方支持人員也會在論壇中回復大家提出的各種技術問題，為用戶的開發(fā)過程提供有力支持。在本次編譯環(huán)境的配置過程中，我就曾遇到交叉編譯報錯，eclipse提示在Jetson TX1上找不到對應路徑的問題，當時查閱了很多文檔但都沒有找到問題所在，最終在開發(fā)者論壇中通過查閱開發(fā)者的歷史提問找到的問題所在，是Jetson TX1端的Git沒有正確配置，最終配置好Git后，編譯錯誤也迎刃而解。
Jetson TX1憑借強悍的計算性能，相對超低的能耗，豐富的文檔和資源和多樣化的擴展接口，得以成為開發(fā)者和創(chuàng)客們的有力工具。后面，作者還將深入到不同的應用場景，深入探索Jetson TX1究竟如何幫助開發(fā)者實現(xiàn)無限可能，敬請期待!■
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