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TinyML技术在微控制器上实现机器学习模型的方法 时间:2025-02-06      来源:华清远见

TinyML(微型机器学习)是一个将机器学习模型部署到资源受限的嵌入式设备(如微控制器)中的领域。下面我们分点介绍TinyML最简单的项目实现流程。

1. 确定TinyML的基本概念和应用场景

TinyML 的核心是将机器学习模型压缩到足够小,以便在资源受限的设备上运行。这些设备通常具有有限的内存、计算能力和功耗。TinyML 的应用场景包括智能家居、可穿戴设备、工业自动化、环境监测等。

2. 选择一个适合初学者的TinyML项目

对于初学者来说,一个简单的声音识别项目是一个很好的起点。例如,我们可以创建一个基于声音识别的LED指示灯项目,当检测到特定的声音(如掌声)时,LED灯会亮起。

3. 准备项目所需的硬件和软件环境

硬件环境:

· 一块支持TinyML的微控制器开发板,如Arduino Nano 33 BLE Sense。

· 一个LED灯和必要的连接线。

软件环境:

· Arduino IDE:用于编写和上传代码到微控制器。

· Edge Impulse:一个在线平台,用于训练和部署TinyML模型。

4. 编写和调试TinyML项目的代码

步骤一:在Edge Impulse上创建项目并收集数据

1. 在Edge Impulse上注册并登录。

2. 创建一个新项目,并命名(例如“声音识别LED灯”)。

3. 使用麦克风连接开发板,并通过Edge Impulse收集不同声音的数据样本(如掌声、其他声音等)。

步骤二:在Edge Impulse上训练模型

1. 在Edge Impulse上上传收集到的声音数据。

2. 使用Edge Impulse的自动机器学习功能来训练一个声音分类模型。

3. 调整模型参数以优化性能。

步骤三:部署模型到开发板

1. 在Edge Impulse上下载训练好的模型文件。

2. 将模型文件集成到Arduino代码中。

以下是一个简单的Arduino代码示例,用于在检测到特定声音时点亮LED灯:

cppCopy Code

#include <EdgeImpulse.h>

 

// 定义LED引脚

const int ledPin = 13;

 

void setup() {

  // 初始化LED引脚为输出模式

  pinMode(ledPin, OUTPUT);

  

  // 初始化Edge Impulse库

  ei_init();

}

 

void loop() {

  // 从Edge Impulse获取分类结果

  ei_classification_t classification = ei_classify_sample();

  

  // 检查分类结果是否为特定声音(假设为“clap”)

  if (strcmp(classification.label, "clap") == 0) {

    // 点亮LED灯

    digitalWrite(ledPin, HIGH);

    delay(1000); // 保持LED灯点亮1秒

    digitalWrite(ledPin, LOW); // 关闭LED灯

  }

}

在这个示例中,ei_classify_sample() 函数用于从Edge Impulse获取声音分类结果。如果分类结果为“clap”,则点亮LED灯并保持1秒,然后关闭。

5. 部署和测试TinyML项目

1. 将编写好的Arduino代码上传到开发板上。

2. 使用不同的声音进行测试,确保LED灯在检测到特定声音时能够正确亮起。

通过以上步骤,你可以创建一个简单的TinyML声音识别项目。随着你对TinyML的深入了解,你可以尝试更复杂的项目和算法。

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