Maix Bit（K210）保姆级入门上手教程系列

Maix Bit（K210）保姆级入门上手教程—环境搭建

Maix Bit（K210）保姆级入门上手教程—外设基本使用

这是K210快速上手系列文章，主要内容是，介绍MaixHub这个线上训练模型的使用，以及如何部署到K210中。

阅读本文的前提：读者对基本的监督式学习有一定的了解，之道学习率、迭代次数、网络模型等有一定的概念。没有的话，自行补充啦或者点这里，阅读官方文档学习相关基础~

本文内容多来自官方文档，目的是为了帮助读者快速上手训练自己的模型，侵权删！

文章目录

• Maix Bit（K210）保姆级入门上手教程系列
• 一、K210硬件介绍
• • 1、内存介绍
  • 2、KPU介绍
• 二、MaixHub介绍
• 三、获取图片数据
• • 1、网上获取
  • 2、线下获取
• 四、训练模型
• 五、部署模型
• • 1、普通模型部署
  • 2、大模型部署
  • • a、修改gc内存
    • b、加载mini的固件
    • c、kpu.load_flash加载模型
• 五、参考资料

一、K210硬件介绍

一般来说运行神经网络模型有两种方式。一种是直接通过CPU进行运行，一种是通过KPU或者GPU加速运行。K210中使用KPU的方式加速运行网络模型，使得其运行速度得到加快。

1、内存介绍

MaixPy 中的存储介质主要由 Flash，SD 卡组成，分为三块区域，分别是 MaixPy.bin 固件区，xxx.kmodel 模型区，文件系统区：Flash 上为 spiffs（SPI Flash File System），SD 卡为 Fatfs（FAT file system）。

通常起始于 0x300000，模型文件之所以一般不烧录在 Flash 的文件系统，原因有下：

Flash 中文件系统拥有的内存并不够大，不足以放入大模型，更大的模型可以放入 SD 卡中。直接读取模型文件比经过文件系统读取速率更快。

但是也会有以下原因会将模型烧录在flash中，就是模型本身比较大，就需要烧录到flash中，而不是SD卡中。因为模型大，SD卡加载模型可能会出现内存不足的情况。

内存管理：
在 MaixPy 中， 目前使用了两种内存管理， 一种是 GC（垃圾回收）， 另一种是系统堆内存， 两者同时存在。

比如：芯片有 6MiB 内存，加入固件使用了前面的 2MiB， 还剩 4MiB， 默认 GC使用 512KiB， 剩下的给系统堆内存管理。

注意：
GC 内存的总大小是可以设置的， 所以，根据具体的使用情况可以适当修改GC内存大小， 比如：

为了加载更大的模型，可以把 GC内存设置小一点
如果分配新的变量提示内存不足， 可以适当将GC内存设置大一点即可。如果都不够了， 就要考虑缩减固件大小，或者优化代码了。

2、KPU介绍

KPU是通用的神经网络处理器，它可以在低功耗的情况下实现卷积神经网络计算，时时获取被检测目标的大小、坐标和种类，对人脸或者物体进行检测和分类。KPU 实现了 卷积、批归一化、激活、池化 这 4 种基础操作的硬件加速， 但是它们不能分开单独使用，是一体的加速模块。KPU使用也有一些限制。

内存限制

• K210 有 6MB 通用 RAM 和 2MB KPU 专用 RAM。模型的输入和输出特征图存储在 2MB KPU RAM 中。权重和其他参数存储在 6MB 通用 RAM 中。

加速限制
加速限制比较多，有一些算子是能完全加速，有一些不能，大概知道这个就行了。具体哪些可以，哪些不可以自己上官方查啦~

二、MaixHub介绍

MaixHub网站提供模型训练功能和模型分享功能， 只需要准备好需要训练的数据集， 不需要搭建训练环境和代码， 上传训练数据即可快速训练出模型，方便快速制作你的 AI 应用，或者入门学习 AI 训练的流程和原理。

三、获取图片数据

1、网上获取

获取图片数据，可以自己爬虫获取，也可以从实际运行的开发环境中获取。如果是实际运行的环境获取的话（建议采用这个方式，用自己获取到的图片训练，精度会更高），可以参考下面的代码。如果是爬虫获取，可以参考
百度爬取图片

2、线下获取

我这里写了一个简单从摄像头获取数据的代码，可以参考一下。目前支持两种获取图片的方式，定时获取或者按键获取。

但是由于个人水平实在有限，不能解决python中使用uos.mkdri()创建的目录不能正常使用python进行删除的问题（建议通过相关接口修改字典的内容,因为创建的目录不能正常删除，除非在PC上操作）。

如果出现目录或者文件异常，可能是没有正常关闭文件导致的。可以在PC上面把创建的东西删除就可以。

注意，需要SD卡，文件都是在SD卡中操作的。

基本流程的话，首先调用init（）创建索引文件。之后会根据字典的内容创建相应的目录存放文件。例如：init()创建的字典文格式如下。

会自动创建目录/pic/sit/right和/pic/sit/error，之后会自动读取以及保存right或者error的值作为图片名词。

dictx={'sit': {'right': 0, 'error': 0}, 'object': {'portable_battery': 0, 'Instant_noodles': 0,'mouse': 0}}

如果是使用Maix Bit板子，下面代码能直接运行：按键就是开发板上的按键

from machine import Timer
from Maix import GPIO 
from fpioa_manager import fmimport sensor, lcd
import uos,sysdef create_dir(dir,chdir='/sd'):try:if(uos.stat(dir)):print("PATH existed")except:uos.mkdir(dir)
# 函数整个字典读取,文件默认名字是index.txt
def read_pic_index(file_path='/sd/pic'):uos.chdir('/sd/pic')file = open('index.txt','r+',encoding='utf-8')index= eval(file.read())   #读取的str转换为字典file.close()return index
# 添加一个字典,第一次创建，写key=='none'
def add_pic_index(key,dict_value,file_path='/sd/pic'):if(key!='none' ):index = read_pic_index(file_path)file = open('index.txt',"w+",encoding='utf-8')index[key]=dict_valuefile.write(str(index))      #把字典转化为strfile.close()else:# 第一次创建create_dir('pic',file_path)uos.chdir(file_path)#print(uos.getcwd())file = open('index.txt',"w+",encoding='utf-8')file.write(str(dict_value))      #把字典转化为strfile.close()# 删除一个字典
def del_pic_index(key,file_path='/sd/pic'):import sysglobal index   # 声明全局索引index = read_pic_index('index.txt')file = open('index.txt','w+')try:del index[str(key)]except KeyError:print('key :'+key +' have been del or without this key')   #file.close()else:passfile.write(str(index))      #把字典转化为strfile.close()# 打印所有的索引
def print_pic_index(file_path='sd/pic'):cat_index=read_pic_index('index.txt')for key in cat_index:print("key:%s value:%s"%(key,str(cat_index[key])))# 获取key的索引
def get_pic_key_index(key,file_path='sd/pic'):cat_index=read_pic_index('index.txt')for fkey in cat_index:if fkey==key:return cat_index[key];
# 设置某一个key的index
def set_pic_key_index(key,dict_value,file_path='sd/pic'):add_pic_index(key,dict_value,file_path)
# 清楚所有的index
def clear_pic_index(file_path='sd/pic'):cat_index=read_pic_index(file_path)for key in cat_index:del_pic_index(key,file_path)# 这里解释以下，init()创建一个索引文件，保存标签图片
# 比如，/sd/pic/index.txt中的数据就是dictx的数据，使用前需要先调用init()
# 存放图片也跟这个有关系，存放图片的路径会是，/sd/pic/sit/right或者
# /sd/pic/sit/error
def init():# init()执行一次就行了，之后屏蔽掉就OKdictx={'sit': {'right': 0, 'error': 0}, 'object': {'portable_battery': 0, 'Instant_noodles': 0,'mouse': 0}}try:if uos.stat('/sd/pic'):print("PATH existed")except:uos.mkdir('/sd/pic')add_pic_index('none',dictx)index=read_pic_index()print(index)# 初始化摄像头
def sensor_init():sensor.reset()sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)sensor.set_framesize(sensor.QVGA)sensor.run(1)sensor.skip_frames()# 获取一帧图片
def get_frame_pic():img = sensor.snapshot()return img# 获取获取图片计数和图片设置路径
pic_num=1
save_path=''# 保存图片设置
def save_pic(timer):global pic_numglobal save_pathimg=get_frame_pic()lcd.display(img)file_name=save_path+'/'+str(pic_num)+'.jpg'print(file_name)img.save(file_name, quality=95)pic_num+=1#开发板上RST的按键IO
KEY=16 # 保存图片,保存的数量，1张图片拍摄的时间间隔（ms），这里使用计时器的方式
# 参数：ikey是字典类标签，iikey是某一个标签
# 参数：num是保存图片数量，file_index_path就是标签保存途径
# 参数：interval是’period‘获取一张图片间隔,推荐300~500ms
# 参数：mode是模式，按键’key‘，模式’period‘
# 注意：使用按键的方式，interval将不再起作用
def start_obtain(ikey,iikey,file_index_path='/sd/pic/index.txt',num=100,interval=300,mode='period'):global pic_numglobal save_pathprint('sensor_init & lcd')pic_index=get_pic_key_index(ikey,file_index_path)print(pic_index)sensor_init()lcd.init()if mode=='period':if interval < 150:interval = 150# 配置定时器print('init irq')tim = Timer(Timer.TIMER0, Timer.CHANNEL0, mode=Timer.MODE_PERIODIC, period=interval, unit=Timer.UNIT_MS, callback=save_pic, arg=save_pic, start=False, priority=1, div=0)elif mode=='key':# 配置按键外部中断fm.register(KEY, fm.fpioa.GPIOHS0)key = GPIO(GPIO.GPIOHS0, GPIO.IN, GPIO.PULL_NONE)key.irq(save_pic, GPIO.IRQ_RISING, GPIO.WAKEUP_NOT_SUPPORT,1)    else:print('input mode error please input mode = period or key')return 0# 获取索引pic_index=get_pic_key_index(ikey,file_index_path)print(pic_index)# 根据索引的进行处理for pkey in pic_index:if iikey==pkey:save_path='/sd/pic/'+ikey+'/'+pkey # 保存文件目录create_dir('/sd/pic/'+ikey) # 创建相应路径的文件夹create_dir(save_path) # 创建相应路径的文件夹last_num=pic_index[pkey] #获取上次已经保存到的数量pic_num=last_num #设置当前数量while(pic_num

PATH existed
sensor_init & lcd
{'error': 101, 'right': 9}
init i2c:2 freq:100000
[MAIXPY]: find ov5642
[MAIXPY]: find ov sensor
init irq
{'error': 101, 'right': 9}
PATH existed
PATH existed
have done = 0.000000
/sd/pic/sit/right/9.jpg
have done = 0.002000
/sd/pic/sit/right/10.jpg
have done = 0.004000
/sd/pic/sit/right/11.jpg
have done = 0.006000
/sd/pic/sit/right/12.jpg

if __name__ == "__main__":try:# main(labels=labels, model_addr=0x300000)# 修改模型所在路径main(labels=labels, model_addr="/sd/model/model-32464.kmodel")except Exception as e:sys.print_exception(e)lcd_show_except(e)finally:gc.collect()

cd C:\Users\13029\Desktop\Used\Online-training\code\load_big_modelpython model_le2be.py demo_load_big_model.py

#task = kpu.load(model_addr)
task = kpu.load_flash (model_addr,1, 0xC000, 60000000)