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大家好，我是极智视界，本文介绍一下 PaddlePi-K210 硬件架构。
PaddlePi-K210 是为百度 PaddlePaddle 平台定制开发的终端运算模块，外型紧凑小巧，性能优越，可用于AI核心运算处理单元。这里介绍 PaddlePi-K210 硬件架构。
1. 片上系统架构
来看 K210 的片上系统架构，上图：
其中各模块的功能如下：
| 功能分类 | 片上系统 | 对应功能 | 是否有引脚 |
|---|---|---|---|
| 运算单元 | FPU | CPU 主控芯片 | x |
| - | KPU | AI加速芯片 | x |
| - | APU | 音频处理器 | x |
| - | FFT | 快速傅里叶变换加速模块 | x |
| 通信接口 | UART | 包含 uart0~3 总共 4 个 uart 接口 | y |
| - | SPI | 0、1、3 为 master，2 为 slave | y |
| - | I2S | 音频数据接入 | y |
| - | I2C | 两线式穿行总线 | y |
| - | JTAG | 嵌入式调试技术 | y |
| 特殊接口 | DVP | 摄像头接口 ( 8 位并口) | y |
| - | FPIOA | 现场可编程 IO 阵列, 用于将芯片内部功能映射到 48 物理 IO | y |
| - | GPIO | 通用 IO | y |
| 功能模块 | RTC | 计时模块 | x |
| - | AES | 高级加密解密加速器 | x |
| - | SHA256 | 哈希计算模块 | x |
| - | Timer | 定时器，可中断 | x |
| - | PWM | PWM 定时器模块，可被 Timer 配置 | x |
| - | WDT | 看门狗定时器 | x |
| - | SRAM | 8M片上内存 | x |
注：以上有部分的带有引脚的模块，其引脚可能是通过 FPIOA 进行配置的，从而进行引出的。
2. 部分接口详解
2.1 UART 通信接口
一种全双工双向传输的通用串行数据总线，用于异步通信。具体有三种通讯协议：RS232、RS485、RS422，不同协议引脚不同。
以下是简化的 通讯模型：
该模型只需要两条通信电路和共地，也就是最少三条线，就可以实现相互的通讯。
2.2 SPI 通信接口
一种全双工双向传输的通用串行数据总线，同步通信，时钟信号由 Master 生成，也就是主设备。SPI 中只有一个主设备 Master 以及 多个从设备 Slave。
以下是简化的通讯模型：
- MOSI: 信号线，主机输出，从机输入；
- MISO: 信号线，主机输入，从机输出；
- SCLK: 时钟信号线，主机输出，从机输入；
- SS/CS: 片选信号；
当含有多个片选信号的时候，可以采用以下的通讯模型：
当只有一个片选信号的时候，可以采用以下的通讯模型：
2.3 I2C 通信
两线式串行总线，半双工，同步通信。只需要两个总线：一条是双向的串行数据线 SDA，一条是串行时钟线SCL。也是分为了 主机 和 从机 的通信模式。
2.4 JTAG 调试接口
对于 K210，其支持 JTAG 硬件调试功能。而对于 PaddlePi-K210，其配套的 PaddlePi-K210-Debugger 调试器通过一头通过 USB 连接主机，一头使用 JTAG 连接 PaddlePi-K210，实现了 USB2JTAG 的功能，该调试器的具体原理图可见相关资料。另外，在 PaddlePi-K210 中，JTAG 的连接线最终体现在了 BANK0 的 IO_0、IO_1、IO_2、IO_3 这几个接口上。
其具体的接口说明如下：
| 仿真器接口A | 目标板接口B | 信号描述 |
|---|---|---|
| 5V supply | VCC | 电源正极A->B |
| TDI | TDI | 数据输入A->B |
| TMS | TMS | 模式选择A->B |
| TCK | TCK | 时钟信号A->B |
| TDO | TDO | 数据输出A<-B |
| GND | GND | 电源负极A--B |
2.5 USB 接口
PaddlePi-K210 不包含 USB 接口，本意是想要安装一个 TYPE-C 接口，可能需要专门去了解以下 USB 接口的通讯协议。很有可能需要进行通讯协议的转换 USB2UART，使用 CP2102-GMR 转换模块实现。
3 各个模块介绍
3.1 POWER 模块
实现了 5V 的 VIN 电压到 0.9V 和 1.8V 和 3.3V 的电压转换，主要是通过 RY1303 这个 DC-DC 转换器实现。输出的三个不同电压值，后续会接入到 K210 的 POWER 相关引脚上。
实际的原理图如下：
简化的功能图如下：
3.2 TF 卡接口模块
该处改用了 TF卡 的 SPI 操作模式进行接口连接，最终跟 WIFI 的 SPI 接口，分别作为 SPI 的 slave 从机，而 K210 作为 SPI 的 master 主机，同时 master 通过 TF_CS 片选线联通 TF 卡，之后继续相应的通信。
实际的原理图如下：
简化的功能图如下：
3.3 WIFI 模块
W600 是一个 IOT-WIFI 芯片，是一个完整的单片机。这里作为专门的 WIFI 收发处理器，用来实现 WIFI 功能。 作为 SPI 中的 slave 从机跟 K210 进行通信。
实际的原理图如下：
简化的功能图如下：
3.4 DVP 相机模块
使用了 DVP 这种传统的 Sensor 传感器接口，用于并行数据传输。实际的原理图如下所示，其中两个SGM2036 是 DC-DC 转换器，用于产生对 DVP 摄像头专门的供电电压：
简化的功能图如下所示：
其中 Sensor 是相机传感器模块，ISP 是 主机模块:
- VSYNC: vertical synchronization，帧同步信号 (DVP_VSYNC)；
- HSYNC: horizonal synchronization，行同步信号；
- PCLK: pixel clock ,像素时钟，每个时钟对应一个像素数据 (DVP_PCLK)；
- DATA: 像素数据，视频数据，具体位宽要看 ISP 是否支持 (DVP_D0-D7)；
- XCLK: 或者 MCLK，ISP 芯片输出给驱动 sensor 的时钟 (DVP_XCLK)；
- SCL、SDA: IIC 用来读写 sensor 的寄存器，配置 sensor；
好了，以上分享了 PaddlePi-K210 硬件架构。希望我的分享能对你的学习有一点帮助。
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