Raspberry Pi AI Kit - Hướng dẫn Sử dụng (Giới thiệu, Lắp đặt và Chạy thử) - Hướng Dẫn

Raspberry Pi AI Kit là một bộ công cụ phát triển các dự án sử dụng AI từ Raspberry Pi. Bộ sản phẩm bao gồm Mạch tăng tốc AI Hailo 8L, với khả năng tính toán 13TOPS, được lắp đặt sẵn trên mạch mở rộng Raspberry Pi M.2 HAT+, với chức năng chính là chuyển đổi tín hiệu PCIe từ Raspberry Pi sang khe cắm M.2.

Điểm mạch của Raspberry Pi AI Kit là nhà phát triển Hailo đã xây dựng sẵn thư viện và chương trình mẫu. Thông qua đó, bạn có thể chạy thử các ứng dụng mẫu mà không cần tốn nhiều thời gian cấu hình và cài đặt. Bạn cũng có thể dựa vào chương trình mẫu này để phát triển ứng dụng của riêng mình. Một số chương trình nhận diện tiêu biểu có thể kể đến như:

Nhận diện Vật thể

Nhận diện Tư thế

Tách biệt Vật thể / Chủ thể

Trong bài viết này, Cytron Việt Nam sẽ hướng dẫn bạn cách sử dụng Raspberry Pi AI Kit trên Raspberry Pi 5. Cụ thể, chúng ta sẽ tìm hiểu các mục chính sau:

Phần cứng sử dụng với Raspberry Pi AI Kit
Lắp đặt Raspberry Pi AI Kit trên Raspberry Pi 5
Cài đặt hệ điều hành Raspberry Pi OS, bật PCIe Gen 3
Cài đặt bộ thư viện / phần mềm Hailo AI
Chạy thử chương trình nhận diện mẫu: Nhận diện vật thể, Nhận diện tư thế, Tách biệt vật thể / chủ thể

Bạn có thể xem qua video bên dưới trước khi bắt tay vào lắp đặt & sử dụng Raspberry Pi AI Kit.

Phần cứng sử dụng với Raspberry Pi AI Kit

Để thiết bị vận hành trơn tru, ngoài bo mạch Raspberry Pi 5 và Raspberry Pi AI Kit, bạn sẽ cần nguồn điện chính hãng 5V/5A 27W, và tản nhiệt Active Cooler để tản nhiệt cho CPU. Ngoài ra, tùy theo yêu cầu của dự án, bạn có thể sử dụng module Camera từ Raspberry Pi, ví dụ như Raspberry Pi Camera Module 2, Raspberry Pi Camera Module 3 hoặc sử dụng Webcam USB.

1. Lắp đặt Raspberry Pi AI Kit trên Raspberry Pi 5

Việc lắp đặt Raspberry Pi AI Kit rất đơn giản.

Gắn header mở rộng 40 chân GPIO lên Raspberry Pi 5
Gắn trụ đệm bằng nhựa lên mạch Raspberry Pi 5
Gắn Raspberry Pi M.2 HAT+ (đã lắp sẵn mạch Hailo 8L) lên Raspberry Pi 5. Bạn đừng quên bóc cáp FPC PCIe ra nếu nó được cố định bằng băng dính ở mặt dưới bo mạch.
Cố định Raspberry Pi M.2 HAT bằng 4 vít còn lại
Gắn cáp FPC PCIe vào cổng PCIe trên Raspberry Pi 5

Sau đó, hãy kết nối cáp mico-HDMI, chuột và bàn phím, thẻ nhớ (đã cài sẵn Raspberry Pi OS) đến Raspberry Pi 5. Bạn có thể gắn Raspberry Pi Camera hoặc USB Webcam để làm nguồn hình ảnh. Và cuối cùng, kết nối nguồn điện 27W, nhấn nút nguồn để khởi động hệ thống. Nếu bạn chưa cài đặt hệ điều hành, hãy tham khảo bước tiếp theo.

2. Cài đặt hệ điều hành Raspberry Pi OS

Việc cài đặt hệ điều hành Raspberry Pi OS rất đơn giản vì đã có phần mềm Raspberry Pi Imager. Bạn có thể tải nó tại đây.

Tải xong, hãy kết nối thẻ nhớ microSD tới máy tính với adapter phù hợp. Sau đó, chạy phần mềm Raspberry Pi Imager.

Tại mục Devices, chọn kiểu bo mạch là Raspberry Pi 5

Chọn tiếp Raspberry Pi OS (64-bit). Tại thời điểm viết bài hướng dẫn này, phiên bản mới nhất được dựa trên Debian Bookworm

Tiếp theo, nhấn vào Choose Stoage và chọn thiết bị USB bạn vừa kết nối lúc nãy. Sau đó nhấn Next

Tại đây, bạn có thể nhấn Edit Settings để bật SSH, cấu hình để Raspberry Pi tự động kết nối tới WiFi. Nếu không cần cài đặt sẵn (bạn sử dụng Raspberry Pi với bàn phím, chuột và màn hình, hãy chọn No)

Để bật SSH, hãy di chuyển sang Tab Service và chọn Enable SSH

Sau khi điền xong các thông số, nhấn Save để đóng hộp thoại OS Customisation, và nhấn Yes để xác nhận sẽ sử dụng thông tin này để ghi lên thẻ nhớ.

Cuối cùng, nhấn Yes một lần nữa để phần mềm tiến hành viết Raspberry Pi OS lên thẻ nhớ.

Sau khi OS được viết lên thẻ nhớ, hãy gắn nó lên Raspberry Pi 5 và cấp nguồn. Sau đó nhấn nút nguồn để khởi động. Bạn có thể kết nối SSH tới Raspberry Pi 5, hoặc dùng bàn phím, chuột để nhập các lệnh bên dưới để tiếp tục cài đặt.

3. Cập nhật Raspberry Pi OS lên bản mới nhất

sudo apt update
sudo apt full-upgrade

4. Chuyển PCIe sang Gen3

sudo raspi-config

Chọn: “6 Advanced Options -> “A8 PCIe Speed”. Chọn “Yes” để bật PCIe Gen 3.

Sau đó chọn “Finish” để thoát.

Và cuối cùng, hãy khởi động lại Raspberry Pi với

sudo reboot

5. Cài đặt bộ thư viện / phần mềm Hailo AI

Việc cài đặt bộ phần mềm & thư viện Hailo rất đơn giản. Bạn chỉ cần chạy các lệnh sau:

sudo apt install hailo-all

Dòng lệnh này sẽ tự động cài các thứ sau

Firmware cho Hailo 8L
HailoRT runtime
Hailo TAPPAS Core
rpicam-apps

Cài đặt xong, hãy khởi động lại hệ thống với

sudo reboot

Cuối cùng, bạn có thể kiểm tra xem chip Hailo đã được Raspberry Pi OS nhận dạng chưa, thông quan dòng lệnh này:

hailortcli fw-control identify

Nếu bạn thấy thông tin như bên dưới, mọi thứ đã sẵn sàng để qua bước kế tiếp. Nếu thấy lỗi, bạn có thể kiểm tra lại kết nối cáp PCIe, hoặc 40 chân header.

Executing on device: 0000:01:00.0
Identifying board
Control Protocol Version: 2
Firmware Version: 4.17.0 (release,app,extended context switch buffer)
Logger Version: 0
Board Name: Hailo-8
Device Architecture: HAILO8L
Serial Number: HLDDLBB234500128
Part Number: HM21LB1C2LAE
Product Name: HAILO-8L AI ACC M.2 B+M KEY MODULE EXT TMP

Bạn cũng có thể kiểm tra TAPPAS Core với lệnh

gst-inspect-1.0 hailotools

Hoặc kiểm tra Hailonet

gst-inspect-1.0 hailo

6. Tải chương trình mẫu & Khởi tạo môi trường ảo

Hailo RPi5 Basic Pipelines là các chương trình mẫu được Hailo chuẩn bị sẵn. Để chạy được nó, bạn cần cài đặt một số thứ

Clone repository

git clone https://github.com/hailo-ai/hailo-rpi5-examples.git

Di chuyển đến thư mục chứa repository

cd hailo-rpi5-examples

Cài đặt & cấu hình environment

source setup_env.sh

Cài đặt các chương trình cần thiết cho môi trường vừa thiết lập

pip install -r requirements.txt

Tải các tài nguyên

./download_resources.sh

Compile các chương trình cần thiết

./compile_postprocess.sh

7. Chạy thử các chương trình nhận diện

Nhận diện vật thể

python basic_pipelines/detection.py --input resources/detection0.mp4

Để đóng cửa sổ nhận diện, hãy nhấn Ctrl + C.

Nhận diện tư thế

python basic_pipelines/pose_estimation.py --input resources/detection0.mp4

Tách biệt chủ thể

python basic_pipelines/instance_segmentation.py --input resources/detection0.mp4

Chạy nhận dạng với nguồn video khác nhau

Bạn có thể sử dụng nguồn từ Raspberry Pi Camera Module 3, USB Webcam bằng cách thêm tùy chọn –input:

Chạy nhận dạng với nguồn hình ảnh từ Raspberry Pi Camera (Raspberry Pi Camera Module 2, Module 3, High Quality):

python basic_pipelines/detection.py --input rpi

Chạy nhận dạng với nguồn hình ảnh từ Webcam USB

python basic_pipelines/detection.py --input /dev/video0

Xin lưu ý: Không phải lúc nào Webcam USB cũng sẽ là /dev/video0. Bạn có thể dùng lệnh này để kiểm tra

ls /dev/video*

Nếu thiết bị Webcam là /dev/video0, bạn có thể dùng lệnh này để kiểm tra

ffplay -f v4l2 /dev/video0

Chúc bạn thành công!