Fundamentos básicos de NVIDIA Jetso Nano E-Book

José Marcos Arroyo Ruiz

• Herausgeber: Marcombo
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Spanisch
• Veröffentlichungsjahr: 2022

Seitenzahl: 86

Beschreibung

Si está interesado en la tecnología y en la inteligencia artificial, y quiere adentrarse con éxito en estas materias, ha dado con el libro indicado: la única guía completa que existe sobre NVIDIA Jetson Nano. Fundamentos básicos de NVIDIA Jetson Nano proporciona a lo largo de sus páginas un contenido que le resultará fácil, útil e imprescindible. Gracias a su lectura: 1.Sabrá qué hacer cuando elija NVIDIA Jetson Nano. 2.Aprenderá a instalar, configurar y utilizar esta placa con distintos sistemas operativos y lenguajes de programación, de forma fluida. 3.Sabrá todo lo relativo sobre esta placa, componentes, periféricos, etc. 4.Disfrutará de imágenes reales que le ayudarán gráficamente en todo momento. 5.Podrá solucionar cualquier duda o problema que le surja. 6.Podrá desarrollar distintos proyectos, desde los más asequibles y sencillos hasta los más sofisticados. Además, en la parte inferior de la primera página del libro encontrará el código de acceso que le permitirá descargar de forma gratuita los contenidos adicionales del libro en www.marcombo.info. Su autor, José Marcos Arroyo Ruiz, es una persona muy implicada en el sector de la tecnología y de la inteligencia artificial. Fue galardonado con el primer premio nacional de robótica con tan solo 26 años. Asimismo, pertenece a la Fundación E-nable y es el representante de la Fundación E-nable de España. Ahora José Marcos pone a su disposición todos sus conocimientos sobre inteligencia artificial, así que no tiene excusa. Está a su alcance la guía completa, detallada y de fácil comprensión que le permitirá convertirse en un magnífico conocedor en NVIDIA Jetson Nano. Sin duda, tanto si es un neófito como un experto en la materia, este libro no le defraudará.

Leseprobe

Fundamentos básicos de NVIDIA Jetso Nano

© 2022 José Marcos Arroyo Ruiz

Primera edición, 2022

© 2022 MARCOMBO, S. L.

www.marcombo.com

Diseño de cubierta: ENEDENÚ DISEÑO GRÁFICO

Corrección: Haizea Beitia

Directora de producción: M.a Rosa Castillo

Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra solo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Diríjase a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos, www.cedro.org) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra.

ISBN: 978-84-267-3507-2

D.L.: B 12446-2022

Impreso en Servicepoint

Printed in Spain

Para Logan

Antes de comenzar a leer este libro

En este libro se utiliza la tipografía Courier en los casos en que se hace referencia a código o a acciones por realizar en el ordenador, ya sea en un ejemplo o cuando se refiere a alguna función mencionada en el texto. También se usa para indicar menús de programas, teclas, URL, grupos de noticias o direcciones de correos electrónicos.

Los términos y definiciones, que se utilizan mayormente en lengua inglesa, se mantienen en este libro en dicho idioma, y en cursiva.

El código fuente de los ejemplos, así como todos los recursos didácticos y de programación que se utilizan en este libro, podrán descargarse a medida que se avanza en la lectura.

Estos recursos están disponibles en www.marcombo.info con el código NVIDIA22.

Contenido

Prólogo

CAPÍTULO 1NVIDIA Jetson Nano

1.1. Introducción

1.2. Tipos de NVIDIA Jetson

1.2.1. Jetson AGX ORIN

1.2.2. Jetson ORIN NX

1.2.3. Jetson AGX XAVIER

1.2.4. Jetson XAVIER NX

1.2.5. Jetson TX2

1.3. Características del kit de desarrollo NVIDIA Jetson Nano de 2 GB y 4 GB

1.3.1. Vistas de las placas de desarrollo NVIDIA Jetson Nano de 2 GB y 4 GB

1.4. NVIDIA Jeston Nano vs. Raspberry Pi 4 Modelo B

CAPÍTULO 2Configuración de NVIDIA Jetson Nano

2.1. Configuración del software

2.2. Empezar a trabajar con NVIDIA Jetson Nano

2.2.1. Configuración del hardware

2.3. Características y comandos básicos de Linux

CAPÍTULO 3Python para NVIDIA Jetson Nano

3.1. Introducción

3.2. Lenguaje Python

3.2.1 El intérprete de Python

3.2.2. Analizar un programa en Python

3.2.3. Estructuras de control en Python

3.2.4. Funciones en Python

3.3. Periféricos de la NVIDIA Jetson Nano

CAPÍTULO 4Inteligencia artificial

4.1. Definición de inteligencia artificial

4.1.1. Breve historia de la inteligencia artificial

4.1.2. Tipos de inteligencia artificial

4.2 Conceptos básicos de la inteligencia artificial

4.3. Presente y futuro de la inteligencia artificial

CAPÍTULO 5Proyectos con la NVIDIA Jetson Nano

5.1. Introducción

5.2. Proyecto de pose humana en tiempo real

5.3. Proyecto de reconocimiento facial

5.4. Proyecto de cámara detectora de mascarillas

Bibliografía

Prólogo

La intención del autor de esta obra no es otra que acercar al lector los conocimientos necesarios para usar el kit NVIDIA Jetson Nano de forma teórica y práctica. La idea surgió cuando el autor tomaba sus propias notas mientras utilizaba dicho kit, ya que no encontró ningún material que le ayudase a comprenderlo y utilizarlo.

A la vista de que no encontró nada parecido a este libro, recabó la información necesaria y, tras mucha reflexión, se decidió a compartir sus conocimientos.

La finalidad principal es que el libro resulte útil a todas las personas interesadas en el tema, tanto si tienen conocimientos de tecnología como si no los tienen. Es decir, va dirigido y es apto para todo el mundo.

Además, el autor incorpora ilustraciones, convencido de que no son un mero adorno, sino una poderosa ayuda.

En este libro se habla de placas. Estas placas están orientadas a usar y desarrollar proyectos de inteligencia artificial. En concreto, están centradas en el kit de desarrollo NVIDIA Jetson Nano.

Espero y deseo que el esfuerzo del autor haya merecido la pena y, sobre todo, que merezca el favor del público.

Ana Sánchez Rodríguez

Agradecimientos

Quisiera darles las gracias a Ana Sánchez Rodríguez, por su apoyo en esta investigación y por su paciencia; a mis padres, Marcos y Prado; a mi hermana Esther, y a mis sobrinos Álvaro y Gonzalo (¡siento no haberos dedicado mucho tiempo!). A todos, muchas gracias.

CAPÍTULO 1NVIDIA Jetson Nano

1.1 Introducción

La placa NVIDIA Jetson Nano es un pequeño ordenador potente para el aprendizaje de la inteligencia artificial y la robótica que interactúa con todo aquello que lo rodea en tiempo real. Esta placa hace posible que la inteligencia artificial sea accesible a todo el mundo gracias a sus prestaciones, lo que permite crear productos bastante avanzados.

La gama NVIDIA ofrece productos muy específicos y variados para trabajar con la inteligencia artificial, pero a precios un poco caros. Por eso se ha creado la Jetson Nano, un pequeño ordenador bastante potente con unas características que ofrecen un rendimiento muy aceptable.

Este libro se centrará en dos tipos de kits de desarrollo, la NVIDIA Jetson Nano de 2 GB y la NVIDIA Jetson Nano de 4 GB. También haremos referencia a otros tipos de placas para que el lector tenga constancia de la variedad que tiene NVIDIA.

A modo de introducción, especificaré algunas de las principales características de estos dos kits de desarrollo que más adelante explicaré con detenimiento.

• Características de NVIDIA Jetson Nano 2 GB:

− GPU: 128-core MaxwellTM GPU

− CPU: ARM A57 de cuatro núcleos a 1,43G Hz

− Memoria: 2 GB 64 bits LPDDR4 | 25.6 GB/s

− Almacenamiento microSD. La tarjeta no viene incluida. Se recomienda utilizar como mínimo una tarjeta de 32 GB o mayor.

− Codificación de vídeo: 4Kp30 | 4x 1080p30 | 9x 720p30 (H.264 / H.265)

− Decodificación de vídeo: 4Kp60 | 2x 4Kp30 | 8x 1080p30 | 18x 720p30 (H.264 / H.265)

− Conectividad: Gigabit Ethernet, 802.11ac inalámbrico. La opción inalámbrica solo está disponible para algunas regiones, necesitaremos un adaptador wifi en caso de no tenerlo disponible en placa.

− Cámara: 1x conector MIPI CSI-2

− Monitor: HDMI

− USB: 1x USB 3.0 tipo A, 2x USB 2.0 tipo A, USB 2.0 Micro-B

− Otros: Cabezal de 40 pines (GPIO, I2C, I2S, SPI, UART), cabezal de 12 pines, cabezal de ventilador de 4 pines.

− Voltaje de alimentación: 5V a 3ª

• Características de NVIDIA Jetson Nano 4 GB:

− GPU: 128-core MaxwellTM GPU

− CPU: Quad-core ARM A57

− Memoria: 4 GB 64-bit LPDDR4 | 25.6 GB/s

− Conectividad: 10/100/1000BASE-T Ethernet

− Almacenamiento: microSD. La tarjeta no viene incluida. Se recomienda utilizar un mínimo de 32 GB.

− Codificación de vídeo: 4Kp30 | 4x 1080p30 | 9x 720p30 (H.264 / H.265)

− Decodificación de vídeo: 4Kp60 | 2x 4Kp30 | 8x 1080p30 | 18x 720p30 (H.264 / H.265)

− Conector Micro-USB 5V 2A

− DC power adapter 5V 4A

− USB 3.0 Tipo A

− USB 2.0 Micro-B

− HDMI/DisplayPort

− M.2 Key E

− GPIOs, I2C, I2S, SPI, UART

− MIPI-CSI cámara conector

− Conector de ventilador

− Conector PoE (tecnología para cable Ethernet LAN que permite que la corriente eléctrica necesaria para el funcionamiento de cada dispositivo sea transportada por los cables de datos).

1.2 Tipos de NVIDIA Jetson

Existen dos tipos de kit de desarrollo de NVIDIA Jetson Nano: la NVIDIA Jetson Nano de 2 GB y la NVIDIA Jetson Nano de 4 GB, pero también existen módulos de desarrollo de inteligencia artificial de NVIDIA. Estos módulos son los siguientes:

• Jetson AGX ORIN

• Jetson ORIN NX

• Jetson AGX XAVIER

• Jetson XAVIER NX

• Jetson TX2

Veamos brevemente algunas características y especificaciones de estos módulos para que quede constancia de la variedad de productos de NVIDIA.

1.2.1 Jetson AGX ORIN

El módulo Jetson AGX ORIN tiene unas dimensiones de 100 x 87 mm y ofrece un rendimiento mayor que el Jetson AGX XAVIER. Es perfecto para robots logísticos y de reparto, sistemas de fabricación y aviones no tripulados.

Figura 1.1 Módulo Jetson AGX ORIN. Fuente: Cortesía de NVIDIA Corp.

Este módulo cuenta con una GPU con arquitectura NVIDIA Ampere y una CPU Arma Cortex-A78AE. La E/S es de alta velocidad, y tiene 204 GB/s de ancho de banda y una memoria de 32 GB de RAM. Consume solo 15 W con un máximo de 50 W y tiene compatibilidad con los pines de la Jetson AGX XAVIER, lo que proporciona un rendimiento seis veces mayor.

• Especificaciones técnicas del módulo Jetson AGX ORIN:

Rendimiento de IA

200 TOPS (INT8)

GPU

Arquitectura NVIDIA Ampere con 2048 núcleos NVIDIA® CUDA® y 64 Tensor Cores

Frecuencia máxima de la GPU

1 GHz

CPU

CPU Arm® Cortex®-A78AE v8.2 de 12 núcleos y 64 bits3 MB L2 + 6 MB L3

Frecuencia máxima de la CPU

2 GHz

Acelerador DL

2 NVDLA v2.0

Acelerador de visión

PVA v2.0

Memoria

LPDDR5 de 32 GB y 256 bits 204,8 GB/s

Almacenamiento

eMMC 5.1 de 64 GB

Cámara CSI

Hasta 6 cámaras (16 a través de canales virtuales*)16 vías MIPI, CSI-2D-PHY 1.2 (hasta 40 GB/s) | C-PHY 1.1 (hasta 164 GB/s)

Codificación de vídeo

2 4K60 | 4 4K30 | 8 1080p60 | 16 1080p30 (H.265)

Descodificación de vídeo

1 8K30 | 3 4K60 | 6 4K30 | 12 1080p60| 24 1080p30 (H.265)

UPHY

2 x8 (o 1x8 + 2x4), 1 x4, 2 x1 (PCIe Gen4, puerto raíz y punto final)3 USB 3.2UFS de vía única

Redes

1 GbE4 10 GbE

Pantalla

1 8K60 DP 1.4a (+MST)/eDP 1.4a/HDMI 2.1 multimodo

Otras E/S

4 USB 2.0 4 UART, 3 SPI, 4 I2S, 8 I2C, 2 CAN, DMIC & DSPK, GPIO

Potencia

15 W | 30 W | 50 W

Mecánicas

100 mm x 87 mmConector Molex Mirror Mezz de 699 patillas Placa de transferencia térmica integrada

1.2.2 Jetson ORIN NX

El módulo Jetson ORIN NX tiene unas dimensiones de 70 x 45 mm. Es de gran potencia y su rendimiento es cinco veces superior al del NVIDIA Jetson XAVIER NX. Es perfecto para drones y dispositivos portátiles.

Figura 1.2 Módulo Jetson ORIN NX. Fuente: Cortesía de NVIDIA Corp.

El módulo Jetson ORIN NX cuenta con una GPU con arquitectura NVIDIA Ampere y una CPU Arm Cortex-A78AE. Las E/S son de alta velocidad, y tiene 102 GB/s de ancho de banda y una memoria de 12 GB de RAM. El módulo consume desde 10 W hasta un máximo de 25 W.

• Especificaciones técnicas del módulo Jetson ORIN NX:

Rendimiento de IA

100 TOPS (INT8)

GPU

Arquitectura NVIDIA Amperecon 1024 núcleos NVIDIA® CUDA® y 32 Tensor Cores

Frecuencia máxima de la GPU

1 GHz

CPU

CPU Arm® Cortex®-A78AE v8.2 de 8 núcleos y 64 bits2 MB L2 + 4 MB L3

Frecuencia máxima de la CPU

2 GHz

Acelerador DL

2x NVDLA v2.0

Acelerador de visión

PVA v2.0

Memoria

LPDDR5 de 12 GB y 128 bits 102,4 GB/s

Almacenamiento

Compatible con NVMe externo

Cámara CSI

Hasta 4 cámaras (8 a través de canales virtuales*)8 vías MIPI, CSI-2D-PHY 1.2 (20 Gbps)

Codificación de vídeo

1x 4K60 | 2x 4K30 | 6x 1080p60 | 14x 1080p30(H.265)

Descodificación de vídeo

1x 8K30 | 2x 4K60 | 6x 4K30 | 12x 1080p60 | 24x 1080p30 (H.265)

UPHY

3 x1 + 1 x4 PCIe Gen 43x USB 3.2 Gen2

Redes

1x GbE

Pantalla

1x 8K60 DP 1.4a (+MST)/eDP 1.4a/HDMI 2.1 multimodo

Otras E/S