【开箱测评】搭载NVIDIA Jetson系列的工业级边缘AI网关：研华EPC－R7200

来源：MAKERPRO陸向陽

用过NVIDIA Jetson的开发者都知道，Jetson本身是一片系统模块（System on Module， SOM），但会搭配连接一片载板（Carrier Board），使其成为完整的电路系统，而后能用于学习、开发验证，一旦开发验证完，依据不同应用的需要，Jetson模块可弹性搭配不同的载板，例如换成可连接多个摄像头的载板，以便于视频监控、或换成有CAN Bus界面的载板，以便用于车载系统。

选定载板后，接下来就是镶嵌到实际应用环境或应用系统中，环境可能是开阔的农场或桥梁下方，系统可能是无人机或无人搬运车，这时电路系统必须选择一个机构外设，或镶嵌到飞行器、搬运车原有的机箱外壳内，或为此变更机箱外设设计等。

满足边缘AI应用的开发弹性

针对上述需求，研华科技（Advantech）推出一款EPC－R7200网关系统，也是本次要开箱介绍的主题。这款EPC－R7200已具有一片Jetson的载板及外壳机箱，且为工控等级的机箱，只要将Jetson模块放入，而后将整体放置到设定的位置或系统内，就实现了完整的系统。

EPC－R7200内部电路板与载板，将Jetson模块放入即完整了

也由于Jetson采用「模块＋载板」的弹性搭组设计，EPC－R7200的网关系统设计，除了在载板的硬件设计考量了三款Jetson模块 （Jetson TX2 NX、Jetson Xavier NX、Jetson Nano） 的适配性，同时落实软件整合以及测试验证，确保使用者可以依照不同应用情境选择不同的Jetson模块来安装到网关系统中。同时因为三款Jetson模块的功耗不尽相同，EPC－R7200也对应提供三种散热片作为配件，使用者可以轻松替换不同的Jetson模块，使人工智能运算效能提升，或使用较经济实惠的模块。

EPC－R7200內可选择配置Jetson Nano （上）、Jetson Xavier NX （中） 或Jetson TX2 NX （下），并有对应的散热片，最左为散热膏

对NVIDIA而言，自身只要专注于生产销售Jetson即可，对于载板与机箱则是广邀生态伙伴参与。截止2022年4月，NVIDIA官方已公布有107款载板、19套开放系统，以及278套完整系統。在众多搭配组合中EPC－7200网关系统（载板＋外壳机箱）有何出色特点？本文以下将对此逐一拆解观察。

EPC－R7200外壳机箱、前I／O面板

先自外部观察，EPC－R7200外观紧凑小巧（Compact），尺寸仅15．2 x 13．7 x4．2公分，能如此轻薄小巧要归功于另行设计搭配的散热片，一般开发阶段用的Jetson模块有着高大的散热片，但EPC－R7200改用低矮散热片，散热片顶再贴到机壳顶盖，即将热传导到整个机壳来实现散热，也因为高度减容（减少容积）使EPC－R7200有更大的场景适用性，在极小的环境空间也能安装，或直接装入小系统内，且几乎不用改变系统的设计，另也能固定在工厂常见的DIN滑轨上使用。

研华科技EPC－R7200系统具有多样的连接口及外壳设计

从上图可看出，EPC－R7200的前I／O面板有电源接入孔、2个USB口（USB 3．2标准）、2个GbE LAN口、1个HDMI 2．0輸出，以及2个LED，在电力方面EPC－R7200可以使用9～24V的直流电，即拿一般汽车电瓶都可以驱动，2个USB口可能会被认为太少，毕竟开发套件都有3、4个，但这点另有解决方法，后面将详细介绍；2个LAN口也有些特別，因为开发套件多只有1个，此也將在后面阐述。

HDMI方面则能输出4K清晰度（3840 x 2160），频率60Hz；在LED上，一个电源标示，即EPC－R7200在运行时便会亮起，另一个可供开发者自行定义。

EPC－R7200外部、底盖

外部有RESET孔、天线孔（ANT），盖内则有USB－OTG端口、Micro SD卡卡槽以及Nano SIM卡卡槽

EPC－R7200右侧面板上有个重置（RESET）孔，用细尖物刺入即可重启；然后有一处螺丝拴住的盖，拆开盖后有三项，分别是1个USB 2．0 OTG端口（只能让Jetson扮演装置型的受控角色，不是主控角色）、1个MicroSD记忆卡槽，以及1个Nano SIM卡卡槽，另外侧边还可以看到2个较高位的孔，另一个侧边也有，总共4个孔位，可用于装设无线收发天线。

底盖内有除错端口（右下）、恢复键（最下）、M．2 2230 Key E槽（右上），以及M．2 3042 Key B槽（左）

EPC－R7200底部也有一个如边门般用螺丝拴住的盖，拆开后有四项，分别是除错端口（Debug Port／Console Port）、恢复键（Recovery Key／Button）、M．2 2230 Key E槽，以及M．2 3042 Key B槽。其中除错端口供开发人员使用，恢复键是在重启也无效下可以使用的系统恢复手法，Key E槽用来接Wi－Fi、蓝牙的通信模块子卡，Key B槽则用来接WWAN无线网域网络的通信模块子卡，前述的Nano SIM卡也与此模块相关。

EPC－R7200 后I／O弹性扩充

EPC－R7200内部载板的连接器可弹性连接不同的UIO40－Express I／O扩展板，并有对应搭配的EPC－R7200后I／O面板。（资料来源：研华科技）

前面提到仅有2个USB端口似乎不够，后I／O面板就成了发挥的地方，EPC－R7200在载板上另设有一组排针，可搭配研华UIO40－Express系列的I／O扩展板配置更多的I／O端口。例如，可以放置更多的LAN端口、更多USB端口，或工控领域常用的RS－232端口、RS－485端口，车用电子常见的CAN端口，或透过M．2 Key M槽连接NVMe协定的固态硬盘（SSD），乃至I2C界面或一般的GPIO等。

EPC－R7200逻辑方块图，蓝色部分为I／O介面，橘色部分为载板用及的晶片以及与Jetson模块连接的界面。（资料来源：研华科技）

整体而言，EPC－R7200的载板已先为Jetson模块进行多种扩充，例如使用Intel I210将Jetson的PCIe界面转换为实际的LAN端口，或用USB 2．0 Hub晶片、USB 3．2 Gen2 Hub晶片扩充Jetson原有的USB界面，或运用收发器晶片将Jetson模块的UART界面转换成实际运用的RS－232界面。另外针对影像感应、显示而设计的MIPI－CSI介面也依然可用。

要补充说明的是，事实上Jetson模块本身就具有1組RGMII界面可实现1组LAN端口，另一组LAN端口如前所言是透过Jetson模块的PCIe界面再行转接来实现，然Jetson Nano模块上的PCIe数量不足，因此只能使用1组LAN口。

实际应用：晶圆代工产业也买单

了解EPC－R7200规格与设计后，更重要的是实际应用如何？目前EPC－R7200已经有多种应用，例如用于交通监控，对于违规车辆可以用影像记录与辨识车牌；或可用于人脸识别，识别是否有配戴口罩以协助防疫，或用于无人旅馆的自助退房，或用于宠物的人工智能内窥镜影像。或如德国机具大厂用于智慧农业，透过人工智能识别实地精准实施精准喷洒，只针对杂草喷洒除草剂而避开作物；日本也同样运用于农业工作的智慧机器人上。

最后再以台湾晶圆制造代工相关业务为例细部说明，在晶圆制造过程中需要搬运晶圆，且必须极小心的搬运，避免精密的晶圆坏损，因而需要晶圆搬运车，或称晶圆搬运机器人（Wafer Transfer Robot）。事实上，这类自动搬运车在各式工厂的角色都很重要，过去常见的是AGV自动导向车，现在更智能化的搬运车则称AMR自主移动机器人。

在此案例中，AMR上配置了EPC－R7200，而后用UART／RS－232介面操控移动轮，用2组USB口连接摄像头以监测外部环境和物体移动，再用1组USB连接Wi－Fi／蓝牙通讯，以便可以接收指派的搬运任务，另外用PCIe界面与CAN界面来操控搬运手臂。为了引取与实现CAN界面、UART／RS－232界面，也用上研华UIO40－Express I／O系列的UIO－4034扩展卡。

EPC－R7200已运用于晶圆片自动搬运车上，以AI技术感测环境与路线，从而精准平稳移动。

除硬件外，搬运车也用及研华预先整合的软件，包含Ubuntu Linux嵌入式系统、ROS／ROS2中介软件，NVIDIA的ISAAC GEM，驱动程序及软件开发套件（SDK）等，使开发者可以更专注于人工智能应用的开发，省去软件执行环境的多项初始工作。

小结

总结而言，在实际应用环境中，高预先整合的软件、弹性配置的I／O、工控等级的坚固耐久机箱等都是不可或缺的，以此为基础方能真正实现满足需求的Edge AI应用，以此为论EPC－R7200确为理想的选择。

关于研华（Advantech）

研华成立于1983年，以“智能地球的推手”作为企业品牌愿景，一直专注深耕于工业物联网、嵌入式物联网、智慧城市三大市场。为迎接物联网、大数据与人工智能的大趋势，研华提出以边缘智能和研华工业云平台为核心的物联网软、硬件解决方案，协助客户伙伴串接产业链。研华业务分布全球28个国家，拥有近8，560名员工，以强大的技术服务及营销网络，为客户提供本土化响应的便捷服务。此外，研华也积极协同伙伴共创产业生态圈，加速实践产业智能化的目标。

关于研华IoT嵌入式平台事业群（EIoT ， Advantech Embedded IoT Group）

研华嵌入式物联网平台事业群提供全系列嵌入式计算机板卡、智能系统、外围模块、软件服务经销以及客制化设计导入服务，涵盖全产品研发设计、制造与全球销售与服务，并专注垂直产业发展。为迎接物联网、大数据与人工智的发展，我们还提供从边缘运算（EdgeComputing）到云服务（Cloud Services） 的物联网整合解决方案，包含AIW无线解决方案、IoT Gateway 网关、EIS边缘智能服务器及WISE－PaaS／DeviceOn智能化设备维运管理软件、WISE－PaaS物联网软件平台及主流第三方云服务平台，更针对人工智能应用推出一系列Edge AI模块，推理系统及产业解决方案，专注产业物联网解决方案开发及区域深耕。