本項目以通用嵌入式計算機GEC為基礎,以構件化為核心,以集成開發環境AHL-GEC-IDE為樞紐,以云偵聽、Web、微信小程序模板為框架,形成了集硬件構件、軟件構件、工程模板、開發工具、RTOS等為一體的嵌入式人工智能與物聯網應用開發生態系統,為“照葫蘆畫瓢”地進行具體應用開發提供共性技術,可有效地降低開發門檻、減少開發成本、縮短開發周期。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、技術分析
嵌入式智能系統設計涵蓋傳感器電路、終端編程、邊緣計算、云偵聽、人機交互系統等技術,技術人員往往從“零”做起,具有門檻高、成本大、周期長等特征,是許多企業技術轉型的重要瓶頸之一。
本項目通過長期深耕嵌入式終端的軟硬件構件化理論與實踐研究,經過上百個嵌入式與物聯網應用項目的實踐,提煉嵌入式人工智能與物聯網應用開發的共性技術,從技術科學范疇,遵循人的認識過程由個別到一般,又由一般到個別的哲學原理,提出了通用嵌入式計算機GEC(General Embedded Computer,GEC)概念,并進行了有效實踐。在硬件上把MCU硬件最小系統及面向具體應用的共性電路封裝成一個整體,為用戶提供SOC芯片級的可重用GEC硬件實體; 在軟件上,把嵌入式軟件分為BIOS與User兩部分,通過較復雜內部機制,為用戶提供基于知識要素的符合軟件工程基本原理的函數原型級調用接口API,研制具有自主知識產權的集成開發環境AHL-GEC-IDE,完成了國產實時操作系統RT-Thread的駐留,制訂了不同RTOS統一API,較大幅度地降低智能終端的開發難度。在GEC概念與實踐基礎上,針對廣域物聯網的通信系統,提出信息郵局(Mssage Post Office,MPO)概念,設計出云偵聽模板;針對人機交互系統,設計Web、微信小程序等模板。
本項目以通用嵌入式計算機GEC為基礎,以構件化為核心,以集成開發環境AHL-GEC-IDE為樞紐,以云偵聽、Web、微信小程序模板為框架,形成了集硬件構件、軟件構件、工程模板、開發工具、RTOS等為一體的嵌入式人工智能與物聯網應用開發生態系統,為“照葫蘆畫瓢”地進行具體應用開發提供共性技術,可有效地降低開發門檻、減少開發成本、縮短開發周期。
實踐表明,該生態系統在有效降低開發門檻及縮短開發周期前提下,可節約80%研發成本,已經成功應用于工廠設備智能化、涵養農業、橋梁監測、智能路燈、NB-IoT燃氣表等系統,是嵌入式人工智能與物聯網的共性基礎技術。
以硬件構件為基礎,以快速軟硬件開發為目標,借鑒通用計算機發展模式,研究應用于先進制造業的嵌入式計算機共性技術,形成面向不同應用領域的通用嵌入式計算機GEC系列。一個具有特定功能的通用嵌入式計算機體現在兩個硬件與軟件兩個側面,在硬件上,把MCU硬件最小系統及面向具體應用的共性電路封裝成一個整體,為用戶提供SoC級芯片的可重用的硬件實體,并按照硬件構件要求進行原理圖繪制、文檔撰寫及硬件測試用例設計。在軟件上,把嵌入式軟件分為BIOS程序與User程序兩部分。BIOS程序先于User程序固化于MCU內的非易失存儲器(如Flash)中,啟動時,BIOS程序先運行,隨后轉向User程序。BIOS提供工作時鐘及面向知識要素的底層驅動構件,并為User程序提供函數原型級調用接口。與MCU對比,GEC具有硬件直接可測性、用戶軟件編程快捷性與可移植性三個基本基本特點。GEC概念的實質是把面向寄存器編程提高到面向知識要素編程,提高了編程顆粒度。通過GEC,從“零”開始的編程,將逐步分化為構件制作與構件使用兩個不同層次,也為嵌入式人工智能提供先導基礎。
以構件為基礎,以低代碼為目標,在BIOS駐留基礎上,構建嵌入式集成開發環境、實時操作系統駐留、構件駐留、動態命令、遠程調試、編譯型嵌入式Python等于一體的User應用開發生態系統,大幅度地降低嵌入式人工智能的開發難度;以共性技術為基礎,涵蓋嵌入式智能終端、云平臺、人機交互系統等應用要素的“六分熟”原型系統,大幅度地減少開發工作量;以EAI算法為基礎,以快速應用實踐為目標,封裝人工智能訓練與推理構件于GEC之中,實現快速開發于應用。這些工作的完成,將可對智能產業鏈產生極大的推動作用。
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