解鎖高速潛力：Advantech 實測 Jetson Orin Nano PCIe Endpoint 模式，讓嵌入式系統與 PC 閃電互連！

本文章內容係以參考技術文件為基礎，經由人工智慧（AI）技術進行改寫及重整，旨在提供讀者更清晰易懂之內容呈現。如有任何技術細節上的疑義或需進一步確認，建議讀者參考原始技術文件或與相關技術人員聯繫。

嘿！各位對邊緣運算、AI 技術充滿好奇的朋友們，以及我們最給力的 AE 和銷售夥伴們！

想像一下，您手邊有一台功能強大的嵌入式系統，比如 NVIDIA Jetson Orin Nano，它正在處理複雜的 AI 推論或高速資料採集。現在，您需要將這些寶貴的資料或運算結果，以最快、最有效率的方式傳送到另一台主控電腦（可能是您的工業 PC 或標準工作站）進行後續處理或分析。您會怎麼做？傳統上，我們可能會想到乙太網路、USB 或其他介面。但如果需要的是「閃電般」的速度和極低的延遲呢？

這時候，PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) 這個電腦內部的「高速公路」就派上用場了！通常，PCIe 是用來連接顯示卡、SSD 或擴充卡的，主控端是您的 PC (Root Port)，而這些裝置則是「端點」(Endpoint)。但如果我們能讓像 Orin Nano 這樣的嵌入式系統，也扮演這個「端點」的角色，直接連上主控 PC 的 PCIe 高速公路呢？這聽起來是不是很酷，而且充滿無限可能？

在 Advantech，我們的工程師們總是對各種新技術充滿探索精神！最近，我們就進行了一項有趣的實驗：測試 NVIDIA Jetson Orin Nano 在 PCIe Endpoint 模式下的表現，並嘗試讓一台標準的 X86 Windows PC 成功偵測到它，甚至將它辨識為一個網路裝置！

這項實驗的目標很明確：驗證 Orin Nano 作為 PCIe Endpoint 的可行性，並探索這種高速連接方式在實際應用中的潛力。對於需要嵌入式系統與主控端進行大量、低延遲資料交換的場景，這絕對是一條值得深入研究的「高速通道」！

實驗環境大公開！

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這次實驗的主角非常簡單：

1. PCIe 端點 (Endpoint): NVIDIA Jetson Orin Nano 開發套件 (想像成我們的「聰明小裝置」)
2. PCIe 主控端 (Host): 一台搭載 X86 處理器的 Windows 電腦 (想像成我們的「指揮中心」)

我們的任務就是讓 Orin Nano 透過 PCIe 線纜連接到 Windows PC 後，能被 PC 成功「看見」並「溝通」。

實驗過程：工程師的魔法步驟！

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要讓 Orin Nano 從一個獨立運作的嵌入式系統，搖身一變成為 PC 的 PCIe 端點，需要一些特別的設定。這就像是為它準備一張特殊的「高速公路通行證」。我們的工程師們按照 NVIDIA 提供的指引，進行了以下關鍵步驟：

首先，是準備 Orin Nano 的系統軟體：

1. 修改系統設定檔： 編輯 jetson-orin-nano-devkit.conf 這個檔案，加入一行特定的設定來覆寫 ODMDATA。這一步是告訴系統如何配置硬體的 PCIe 通道。

   ODMDATA="gbe-uphy-config-8,hsstp-lane-map-3,hsio-uphy-config-41";
   

2. 應用補丁並建構 BSP： 根據 NVIDIA 提供的文件，應用必要的軟體補丁，並重新編譯 BSP (Board Support Package)。這確保系統軟體能支援 PCIe Endpoint 模式。 https://docs.nvidia.com/jetson/archives/r35.5.0/DeveloperGuide/SD/Communications/PcieEndpointMode.html#bringing-up-an-ethernet-interface-over-pcie
3. 重新燒錄裝置： 使用特定的指令將修改後的系統軟體燒錄到 Orin Nano 中。

   $ sudo ./tools/kernel_flash/l4t_initrd_flash.sh  --external-device nvme0n1p1 -c tools/kernel_flash/flash_l4t_external.xml -p "-c bootloader/t186ref/cfg/flash_t234_qspi.xml" --showlogs --network usb0 jetson-orin-nano-devkit internal
   

   這些步驟確保 Orin Nano 在硬體層面已經準備好進入 PCIe Endpoint 模式。

接著，是啟動 Orin Nano 並配置 PCIe Endpoint 功能：

1. 啟動 Orin Nano： 將經過特殊燒錄的 Orin Nano 開機。
2. 進入系統並執行指令： 登入 Orin Nano 的系統，執行以下指令來啟用並配置 PCIe Endpoint 模式，特別是將其模擬為一個網路介面 (tvnet)。

   $ cd /sys/kernel/config/pci_ep/
   $ mkdir functions/pci_epf_tvnet/func1
   $ echo 16 > functions/pci_epf_tvnet/func1/msi_interrupts
   $ ln -s functions/pci_epf_tvnet/func1 controllers/14160000.pcie_ep/
   $ echo 1 > controllers/14160000.pcie_ep/start
   

   這些指令告訴 Orin Nano 的作業系統：嘿，我現在要扮演 PCIe Endpoint 的角色，而且我要模擬成一個網路裝置，請準備好！

最後，是驗證成果：在 Windows PC 上偵測 Orin Nano！

1. 啟動 Windows 主控端： 開啟我們的 X86 Windows 電腦。
2. 檢查裝置管理員： 打開 Windows 的「裝置管理員」。

最令人興奮的時刻來了！如果一切順利，您會在「網路介面卡」或「其他裝置」類別下，看到一個新的「網路控制器」赫然出現！

這代表什麼？ 這表示我們的 Windows PC 成功地透過 PCIe 連接線，偵測到了扮演 Endpoint 角色的 Orin Nano，並且將它辨識為一個可用的網路裝置！雖然這只是一個基礎的偵測，但它成功驗證了 Orin Nano 在 Advantech 平台上實現 PCIe Endpoint 功能的可行性！

實驗成果與應用展望

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這次實驗的成功，證明了我們有能力在 Advantech 的 Jetson Orin Nano 相關產品上，實現並驗證 PCIe Endpoint 這樣的進階連接模式。這項技術的突破，為許多需要高速、低延遲通訊的應用場景打開了大門：

• 工業自動化： 機器視覺系統可以透過 PCIe 將高解析度影像或處理結果快速傳送給主控 PC 進行分析或決策，實現更即時的控制。
• 醫療影像： 醫療設備中的嵌入式系統可以將大量的影像資料（如超音波、X光）高速傳輸到工作站進行診斷。
• AI 邊緣運算： 將部分運算任務卸載到 Orin Nano 執行，然後透過 PCIe 將結果快速回傳給主系統，提升整體系統效能。
• 資料採集與處理： 高速感測器採集的資料可以直接透過 PCIe 傳輸到主系統進行儲存或分析，避免傳統介面的瓶頸。

相較於傳統的乙太網路，PCIe Endpoint 模式理論上可以提供更高的頻寬和更低的通訊延遲，尤其適合對即時性要求極高的應用。這也展現了 Advantech 在嵌入式系統連接技術上的持續投入與創新能力。

結論與未來展望

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這次成功的 PCIe Endpoint 模式偵測實驗，是 Advantech 在探索嵌入式系統高速連接技術上的一個重要里程碑。它不僅驗證了 Orin Nano 在我們平台上的技術可行性，更為未來的產品開發和客戶解決方案提供了新的可能性。

我們將持續深入研究 PCIe Endpoint 技術，探索更複雜的應用場景，例如實現真正的網路通訊（ping、TCP/IP）、更高頻寬的資料傳輸，甚至是將 Orin Nano 作為一個協同處理器，讓主控 PC 可以直接透過 PCIe 存取其記憶體或硬體資源。

在 Advantech，我們不只提供硬體平台，更致力於探索和驗證前沿技術，幫助我們的客戶在快速發展的邊緣運算和 AI 領域取得成功。敬請期待我們未來更多關於高速連接和嵌入式創新的分享！

如果您對這項技術感興趣，或是您的應用需要高速、低延遲的嵌入式系統連接方案，歡迎隨時與我們的 AE 或銷售團隊聯繫，我們很樂意與您深入探討！