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內容簡介:結合人工智慧與超低功耗嵌入式裝置,讓這個世界更聰明
本書介紹TinyML這項快速發展的技術,結合了機器學習與嵌入式系統,讓微控制器這類超低功耗裝置上得以實現AI。在開頭會先針對這個整合了諸多學科的領域進行了相當實用的介紹,讓您可快速理解要在Arduino Nano 33 BLE Sense與Raspberry Pi Pico上部署智能應用的關鍵點。
本書可以幫助你了解如何處理在製作微處理器原型時所碰到的各種問題,例如透過GPIO腳位來控制LED狀態、讀取按鈕狀態,以及透過電池來對微處理器供電。並且會帶著你實作與溫度、濕度與三V感測器(語音、視覺與振動)有關的專題,並從中理解在不同情境中實作端對端智能應用的必要技術。接著,告訴你如何為記憶體有限的微處理器來建置微型模型的最佳方案。最後會介紹兩項最新的技術:microTVM 與microNPU,讓你在TinyML領域中更上一層樓。
看完本書之後,可以幫助你建立各種最佳實作方案與機器學習框架的基本概念,知道如何輕鬆在各種微控制器上部署機器學習app,並且對於開發階段所要考量的關鍵因素有清楚的理解。
本書精彩內容包括:
.理解微控制器程式設計的重要基礎觀念
.操作真實感測器,包含麥克風、照相機與加速度計
.運用TensorFlow Lite for Microcontrollers框架在各種裝置上執行機器學習應用
.使用Edge Impulse開發可回應人類語音的app
.操作Arduino Nano 33 BLE Sense並搭配遷移學習技術來分類室內環境。
.使用Raspberry Pi Pico來製作手勢辨識app
.設計可用於記憶體受限之微控制器的CIFAR-10模型
.在虛擬的Arm Ethos-U55 microNPU上搭配microTVM來執行影像分類器
本書介紹TinyML這項快速發展的技術,結合了機器學習與嵌入式系統,讓微控制器這類超低功耗裝置上得以實現AI。在開頭會先針對這個整合了諸多學科的領域進行了相當實用的介紹,讓您可快速理解要在Arduino Nano 33 BLE Sense與Raspberry Pi Pico上部署智能應用的關鍵點。
本書可以幫助你了解如何處理在製作微處理器原型時所碰到的各種問題,例如透過GPIO腳位來控制LED狀態、讀取按鈕狀態,以及透過電池來對微處理器供電。並且會帶著你實作與溫度、濕度與三V感測器(語音、視覺與振動)有關的專題,並從中理解在不同情境中實作端對端智能應用的必要技術。接著,告訴你如何為記憶體有限的微處理器來建置微型模型的最佳方案。最後會介紹兩項最新的技術:microTVM 與microNPU,讓你在TinyML領域中更上一層樓。
看完本書之後,可以幫助你建立各種最佳實作方案與機器學習框架的基本概念,知道如何輕鬆在各種微控制器上部署機器學習app,並且對於開發階段所要考量的關鍵因素有清楚的理解。
本書精彩內容包括:
.理解微控制器程式設計的重要基礎觀念
.操作真實感測器,包含麥克風、照相機與加速度計
.運用TensorFlow Lite for Microcontrollers框架在各種裝置上執行機器學習應用
.使用Edge Impulse開發可回應人類語音的app
.操作Arduino Nano 33 BLE Sense並搭配遷移學習技術來分類室內環境。
.使用Raspberry Pi Pico來製作手勢辨識app
.設計可用於記憶體受限之微控制器的CIFAR-10模型
.在虛擬的Arm Ethos-U55 microNPU上搭配microTVM來執行影像分類器
- 前言
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CHAPTER 1 TinyML 入門
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技術需求
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TinyML 簡介
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什麼是TinyML ?
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為什麼要在微控制器上使用ML ?
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為什麼要在區域網路執行ML ?
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TinyML 的發展機會與挑戰
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TinyML 的部署環境
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tinyML 基金會
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深度學習概要
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深度神經網路
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卷積神經網路
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量化
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認識功率與能量的差異
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電壓與電流
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功率與能量
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微控制器的程式設計
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記憶體架構
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週邊
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認識Arduino Nano33 BLE Sense 與RPi Pico
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設定Arduino Web Editor、TensorFlow 和Edge Impulse
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Arduino Web Editor 之事前準備
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TensorFlow 之事前準備
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Edge Impulse 之事前準備
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實作步驟
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於Arduino Nano 和RPi Pico 上執行草稿碼
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事前準備
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實作步驟
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CHAPTER 2 用微控制器開發原型
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技術需求
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基本程式碼除錯
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事前準備
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實作步驟
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補充
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於麵包板實作LED 狀態指示燈
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事前準備
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實作步驟
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用GPIO 腳位控制外接LED
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事前準備
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實作步驟
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用按鈕開關控制LED
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事前準備
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實作步驟
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利用中斷讀取按鈕狀態
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事前準備
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實作步驟
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透過電池供電
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事前準備
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實作步驟
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補充
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CHAPTER 3 建立氣象站
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技術需求
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從WorldWeatherOnline 匯入天氣資料
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事前準備
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實作步驟
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準備資料集
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事前準備
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實作步驟
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用TF 訓練模型
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事前準備
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實作步驟
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評估模型的有效性
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事前準備
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實作步驟
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使用TFLite 轉換器量化模型
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事前準備
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實作步驟
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使用Arduino Nano 內建的溫度與濕度感測器
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事前準備
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實作步驟
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在RPi Pico 上使用DHT22 感測器
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事前準備
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實作步驟
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為模型推論準備輸入特徵
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事前準備
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實作步驟
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使用TFLu 於裝置上執行推論
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事前準備
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實作步驟
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CHAPTER 4 透過Edge Impulse 聲控LED
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技術需求
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使用智慧型手機收集語音資料
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事前準備
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實作步驟
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從語音樣本擷取MFCC 特徵
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事前準備
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實作步驟
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設計與訓練神經網路模型
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事前準備
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實作步驟
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使用EON Tuner 調整模型性能
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事前準備
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實作步驟
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使用智慧型手機進行即時分類
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事前準備
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實作步驟
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使用Arduino Nano 進行即時分類
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事前準備
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實作步驟
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在Arduino Nano 上連續推論
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事前準備
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實作步驟
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使用RPi Pico 建立電路以聲控LED
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事前準備
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實作步驟
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在RPi Pico 上藉由ADC 和計時器中斷進行語音抽樣
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事前準備
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實作步驟
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補充
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CHAPTER 5 室內場景分類
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技術需求
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使用OV7670 攝影機模組來拍照
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事前準備
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實作步驟
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使用Python 由序列埠取得攝影機影格
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事前準備
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實作步驟
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將QQVGA 影像由YCbCr422 轉換為RGB888
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事前準備
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實作步驟
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建置用於室內場景分類的資料集
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事前準備
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實作步驟
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使用Keras 進行遷移學習
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事前準備
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實作步驟
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準備並測試量化後的TFLite 模型
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事前準備
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實作步驟
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降低RAM 的使用量
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事前準備
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實作步驟
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CHAPTER 6 製作YouTube Playback 的手勢互動介面
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技術需求
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透過I2C 介面與MPU-6050 IMU 溝通
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事前準備
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實作步驟
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取得加速度計資料
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事前準備
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實作步驟
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使用Edge Impulse data forwarder 來建立資料集
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事前準備
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實作步驟
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設計與訓練ML 模型
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事前準備
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實作步驟
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使用Edge Impulse Data forwarder 進行即時分類
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事前準備
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實作步驟
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RPi Pico 搭配Arm Mbed OS 進行手勢辨識
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事前準備
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實作步驟
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使用PyAutoGUI 建置以手勢為基礎的介面
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事前準備
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實作步驟
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CHAPTER 7 使用Zephyr OS 執行Tiny CIFAR-10 模型
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技術需求
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認識Zephyr OS
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事前準備
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實作步驟
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設計與訓練微型 CIFAR-10 模型
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事前準備
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實作步驟
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評估TFLite 模型的準確率
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事前準備
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實作步驟
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將 NumPy 影像轉換為C 位元組陣列
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事前準備
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實作步驟
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-
準備TFLu 專案的架構
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事前準備
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實作步驟
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在QEMU 上建置與執行TFLu 應用程式
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事前準備
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實作步驟
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CHAPTER 8 與microNPU 一同邁向TinyML 新世代
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技術需求
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設定Arm Corstone-300 FVP
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事前準備
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實作步驟
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安裝可支援Arm Ethos-U 的TVM
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事前準備
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實作步驟
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安裝Arm 工具鏈與Ethos-U 驅動程式堆疊
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事前準備
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實作步驟
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-
使用TVM 產生C 程式碼
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事前準備
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實作步驟
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針對輸入、輸出與標籤生成C 位元組陣列
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事前準備
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實作步驟
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在Arm Ethos-U55 上建置與執行模型
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事前準備
-
實作步驟
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- 出版地 : 臺灣
- 語言 : 繁體中文
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