RT-AK 之 RISC-V 支持初体验

应广大开发者要求，我们加班加点推出了 RT-AK 支持的第二个插件：支持基于 K210 芯片的一些开发板，

目前 RT-AK 能够在嘉楠堪智的 KD233 和亚博 YB-DKA01 上正常工作。

说明1：一直致力于推出保姆级教程

说明2：RT-AK 之 K210 插件仓库地址：https://github.com/RT-Thread/RT-AK-plugin-k210

说明3：本文章所用的项目代码地址：https://github.com/EdgeAIWithRTT/Project4-Mnist_RT-AK_K210

在该片文章引用的例程中，没有用到摄像头和 LCD。但是在项目中，有包含 LCD 的例程。

克隆下载即可使用，欢迎 fork、star、watch 三连~

1. 运行 RT-AK 前的准备工作

准备以下几份份重要重要重要的材料：

Index	Prepare	Example
1	硬件以及 BSP 以及交叉编译工具链	K210 BSP xpack-riscv-none-embed-gcc-8.3.0-1.2
2	RT-AK	RT-AK 代码克隆到本地
3	神经网络模型	./rt_ai_tools/Model/mnist.tflite
4	K210 原厂工具	NNCase：模型转换工具 KFlash：固件下载工具

1.1 BSP

• 硬件

  嘉楠堪智的 KD233 或者亚博 YB-DKA01，或其它基于 K210 芯片的开发板(可能需要定制 BSP，请与我们联系)

• 这里，我们准备好了一份 BSP，

  下载地址：http://117.143.63.254:9012/www/RT-AK/sdk-bsp-k210.zip

• 交叉编译工具链 (Windows)

  xpack-riscv-none-embed-gcc-8.3.0-1.2-win32-x64.zip | Version: v8.3.0-1.2

1.2 RT-AK 准备

将 RT-AK 克隆到本地

$ git clone https://github.com/RT-Thread/RT-AK.git edge-ai

1.3 神经网络模型

由于 k210 原厂工具仅支持三种模型格式： TFLite、Caffe、ONNX

所以提前将 keras 神经网络模型转换成了 tflite 模型，位于 RT-AK/rt_ai_tools/Models/mnist.tflite

如果没有找到该模型，请更新 RT-AK 仓库

或者在此处可见：

https://github.com/EdgeAIWithRTT/Project5-Mnist_RT-AK_K210/tree/master/models

1.4 原厂工具

1. NNCase：已经提前下载好，位于 RT-AK/rt_ai_tools/platforms/plugin_k210/k_tools 路径下

2. K-Flash 烧录工具，下载请选择 K-Flash.zip

   Github 下载地址: https://github.com/kendryte/kendryte-flash-windows/releases

2. 执行步骤

代码将会自动使用 NNCase 模型转换工具，获得一个集成了 AI 的 BSP

内部的流程请看源码或者 plugin_k210 仓库下的 readme 文档

2.1 基础运行命令

请在 edge-ai/RTAK/tools 路径下运行该程序。

在 RT-AK 运行的过程中

1. 会自动拉取 K210 插件的仓库到 RT-AK/rt_ai_tools/platforms 路径下
2. 在 BSP 基础上将会集成 AI 模型的，不包括模型推理等应用代码，应用代码请看下文
3. 在 RT-AK/rt_ai_tools/platforms/plugin_k210 路径下会生成 <model_name>.kmodel 和 convert_report.txt 两个文件
   • <model_name>.kmodel AI 模型转换之后的 kmodel 模型
   • convert_report.txt AI 模型转换过程的 log 日志

# 基础运行命令
python aitools.py --project=<your_project_path> --model=<your_model_path> --model_name=<your_model_name> --platform=k210 --clear# 示例
$ D:\Project\edge-ai\RT-AK\rt_ai_tools>python aitools.py --project=D:\Project\K210_Demo\k210_rthread_bsp --model=.\Models\mnist.tflite --model_name=mnist --platform=k210 --embed_gcc=D:\Project\k210_third_tools\xpack-riscv-none-embed-gcc-8.3.0-1.2\bin --dataset=.\platforms\plugin_k210\datasets\mnist_datasets

RT-AK 之 K210 插件示例 Demo 运行成功界面：

2.2 其他运行命令补充说明

# 非量化，不使用 KPU 加速， --inference_type
$ python aitools.py --project=<your_project_path> --model=<your_model_path> --platform=k210  --inference_type=float# 非量化，指定交叉编译工具链路径
$ python aitools.py --project=<your_project_path> --model=<your_model_path> --platform=k210 --embed_gcc=<your_RISCV-GNU-Compiler_path> --inference_type=float# 量化为 uint8，使用 KPU 加速，量化数据集为图片
$ python aitools.py --project=<your_project_path> --model=<your_model_path> --platform=k210 --embed_gcc=<your_RISCV-GNU-Compiler_path> --dataset=<your_val_dataset># 量化为 uint8，使用 KPU 加速，量化数据集为音频之类非图片，--dataset_format
$ python aitools.py --project=<your_project_path> --model=<your_model_path> --platform=k210 --embed_gcc=<your_RISCV-GNU-Compiler_path> --dataset=<your_val_dataset> --dataset_format=raw# 示例(量化模型，图片数据集)
$ python aitools.py --project="D:\Project\k210_val" --model="./Models/facelandmark.tflite" --model_name=facelandmark --platform=k210 --embed_gcc="D:\Project\k210_third_tools\xpack-riscv-none-embed-gcc-8.3.0-1.2\bin" --dataset="./platforms/plugin_k210/datasets/images"

2.3 运行参数说明

RT-AK 中的参数包含了两部分，

• 基础参数
• K210 插件参数

基础参数详见 https://github.com/RT-Thread/RT-AK/tree/main/RT-AK/rt_ai_tools 中的 0x03 参数说明

插件参数详见 https://github.com/RT-Thread/RT-AK-plugin-k210/README.md 中的 3. 命令行参数详细说明

上述示例命令行的参数说明

Parameter	Description
–project	OS+BSP 项目工程文件夹，默认为空，需要用户指定
–model	神经网络模型文件路径，默认为 ./Models/keras_mnist.h5
–model_name	神经网络模型转换后新的模型名，默认是 network
–platform	指定目标平台信息，目前支持：stm32、k210，默认是 example，具体体可用的目标平台由 platforms/xxx.json 注册
–embed_gcc	交叉编译工具链路径，非必须。如果有，则会更改 rt_config.py 文件，如果无指定，则需要在编译的时候指定该工具链路径
–dataset	模型量化过程中所需要用到的数据集，只需要在设置 --inference-type 为 uint8 时提供这个参数

3. 编译 & 下载

如果在执行 RT-AK 得过程中添加了 --embed_gcc 这个参数，可跳过以下部分：

• 设置编译环境
  • 方法一： set RTT_EXEC_PATH=<your_toolchains>
  • 方法二：修改 rtconfig.py 文件，在第22行新增 os.environ['RTT_EXEC_PATH'] = r'your_toolchains'

编译：

scons -j 6	

如果编译正确无误，会产生 rtthread.elf、rtthread.bin文件。

其中 rtthread.bin 需要烧写到设备中进行运行。

下载：

​ 可以看到，下载后得显示界面并没有什么变化，

​ 那是因为 RT-AK 内部不提供应用程序代码，想要让 AI 模型成功运行，需要开发者们自行编写，在本文得末尾，我们提供了一份示例代码。

4. 示例应用代码说明

我们提供了一份运行模型推理的示例应用代码，

下载地址: http://117.143.63.254:9012/www/RT-AK/mnist_app_k210.zip

下载解压，放置到 <BSP>/applications 路径下

编译烧录即可。

4.1 代码流程

系统内部初始化：

• 系统时钟初始化

RT-AK Lib 模型加载并运行：

• 注册模型（代码自动注册，无需修改）
• 找到注册模型
• 初始化模型，挂载模型信息，准备运行环境
• 运行（推理）模型
• 获取输出结果

4.2 核心代码

// main.c
/* Set CPU clock */
sysctl_clock_enable(SYSCTL_CLOCK_AI);  // 使能系统时钟（系统时钟初始化）
...// 注册模型的代码在 rt_ai_mnist_model.c 文件下的第31行，代码自动执行
// 模型的相关信息在 rt_ai_mnist_model.h 文件
/* AI modol inference */
mymodel = rt_ai_find(MY_MODEL_NAME);  // 找到注册模型
if (rt_ai_init(mymodel, (rt_ai_buffer_t *)IMG9_CHW) != 0)  // 初始化模型，传入输入数据
...
if(rt_ai_run(mymodel, ai_done, NULL) != 0)    // 模型推理一次
...
output = (float *)rt_ai_output(mymodel, 0);  // 获取模型输出结果/* 对模型输出结果进行处理，该实验是Mnist，输出结果为10个概率值，选出其中最大概率即可 */
for(int i = 0; i < 10 ; i++)
{// printf("pred: %d, scores: %.2f%%\n", i, output[i]*100);if(output[i] > scores  && output[i] > 0.2){prediction = i;scores = output[i];}
}

如何更换模型输入数据补充说明：

示例数据在 applications 文件夹下，模型不用重新训练，只需更改第18行和第51行即可

详细得 Mnist Demo 工程链接，包括训练和数据处理。

• Github: https://github.com/EdgeAIWithRTT/Project4-Mnist_RT-AK_K210

4.3 结果显示