0006 MPTPU(M.2 E)

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关键词

树莓派5、PCIe、TPU、DTPU、驱动安装、操作演示、AI、google、Coral

一、简介

MPTPU是一款专为树莓派5设计的TPU扩展板，通过PCIe 1x Gen2驱动来自Coral的TPU模组。树莓派系统下使用TPU模块需要安装驱动以及操作环境配置，本文操作演示基于MPTPU扩展板（单TPU），对于双TPU的驱动安装也适用。

注意：此操作演示需要确保能稳定连通外网（需自备方法），否则许多文件无法下载或下载不全，最后可能会造成代码运行失败。

二、硬件资源

2.1 专为树莓派5的PCIe接口设计；

2.2 采用M.2 E-KEY接口，支持Google Coral Edge TPU；

2.3 预留CSI/DSI穿线槽：支持0.5mm间距的22Pin线缆和1mm间距的15Pin线缆；

2.4 板载一路电源指示灯("PWR")；

2.5 采用优质电子元件，无铅生产，沉金工艺，PCB板通过UL认证和RoHS认证；

2.6 四个M2.5固定孔，板子上方内凹设计，方便40Pin GPIO的操作使用，不影响树莓派5的40Pin GPIO使用；

三、系统烧写

3.1 本文档使用的镜像为2024-07-04-raspios-bookworm-arm64.img.xz（树莓派OS，Raspberry Pi OS with desktop）。

树莓派OS下载地址：

https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit

3.2 系统烧写在SD（TF）卡上，点击直达烧写方法说明。

注意：烧写系统用的TF卡的容量至少为16G，否则可能会在安装配置过程中报空间不足！

四、驱动安装与配置

4.1 配置config.txt

系统启动后打开树莓派终端输入命令：

sudo nano /boot/firmware/config.txt

或者：

sudo mousepad /boot/firmware/config.txt

在文件最下方添加以下代码：

dtparam=pciex1

kernel=kernel8.img

dtoverlay=pineboards-hat-ai

代码添加成功后，保存并重启系统：

sudo reboot

4.2 确认软件环境

系统重启后打开打开树莓派终端输入命令：

uname -r

确保内核版本大于4.18后输入：

lsmod | grep apex

确保没有输出则可以开始安装TPU驱动。

4.3 安装必要软件

确保网络能连通外网（需自备方法）后，添加Google TPU软件库：

echo "deb https://packages.cloud.google.com/apt coral-edgetpu-stable main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/coral-edgetpu.list

curl https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -

添加完成后更新软件列表：

sudo apt-get update

更新完成后安装必要的软件：

sudo apt-get install cmake libedgetpu1-std devscripts debhelper dkms dh-dkms

4.4 安装Gasket Driver

依次输入以下命令安装Gasket Driver：

git clone https://github.com/google/gasket-driver.git

cd gasket-driver

sudo debuild -us -uc -tc -b

cd ..

sudo dpkg -i gasket-dkms_1.0-18_all.deb

安装完成后输入以下命令确保驱动以及软件安装成功：

sudo apt-get install gasket-dkms libedgetpu1-std

接下来添加udev rule去获得设备操作权限：

sudo sh -c "echo 'SUBSYSTEM==\"apex\", MODE=\"0660\", GROUP=\"apex\"' >> /etc/udev/rules.d/65-apex.rules"

添加用户到apex：

sudo groupadd apex

sudo adduser $USER apex

设置完成后重启系统：

sudo reboot

4.5 验证模块检测以及驱动安装

系统启动后验证模块检测以及驱动安装：

lspci -nn | grep 089a

ls /dev/apex_0

这里板载单TPU，因此可以看到一个TPU模块。

输入sudo lspci -v可以看到驱动加载：

4.6 代码运行环境配置

Google TPU模块代码运行需要在Python3.6-3.9之间，而树莓派最新系统的Python版本为3.11，因此我们需要使用Pyenv来下载老版本Python。

首先进行依赖安装：

sudo apt-get install -y make build-essential libssl-dev zlib1g-dev \libbz2-dev libreadline-dev libsqlite3-dev wget curl llvm libncurses5-dev \libncursesw5-dev xz-utils tk-dev libffi-dev liblzma-dev python3-openssl

依赖安装完成后进行pyenv的安装：

curl https://pyenv.run | bash

输入：

sudo nano ~/.bashrc

或者：

sudo mousepad ~/.bashrc

在文件最下面添加以下代码：

export PYENV_ROOT="$HOME/.pyenv"

[[ -d $PYENV_ROOT/bin ]] && export PATH="$PYENV_ROOT/bin:$PATH"

eval "$(pyenv init -)"

添加完成后保存退出并重新加载shell：

exec "$SHELL"

接下来我们可以利用pyenv安装老系统版本Python：

pyenv install -v 3.8.8

等待安装成功后我们将系统Python版本更改为3.8.8：

pyenv global 3.8.8

更改成功后可以查看当前Python使用版本为3.8.8：

pyenv versions

python3 -V

五、下载和运行演示代码

5.1 下载代码和运行模组

依次输入以下命令进行下载：

mkdir coral && cd coral

git clone https://github.com/google-coral/pycoral.git

cd pycoral

cd test_data

git clone https://github.com/google-coral/test_data.git

接下来下载代码运行模组

pip3 install numpy

pip3 install Pillow

pip3 install --extra-index-url https://google-coral.github.io/py-repo/ pycoral

5.2 运行代码

模组下载完成后返回 coral/pycoral路径下

cd ..

输入以下代码进行代码运行

python3 examples/classify_image.py \

--model test_data/test_data/mobilenet_v2_1.0_224_inat_bird_quant_edgetpu.tflite \

--labels test_data/test_data/inat_bird_labels.txt \

--input test_data/test_data/parrot.jpg

鉴于本开发板的测试需要在外网下载大量数据，为了方便用户进行测试，用户在购买本开发板后，可以联系我司获取已经配置完毕的树莓派OS镜像。

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