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[筆記] RAG 檢索增強生成的技術概念

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Q :為何需要 RAG 資料檢索? A :光靠 LLM 大語言模型無法準確回答問題,反而出現一本正經地胡說八道,專業術語稱為 LLM 的幻覺 (Hallucination) 。為了解決這問題,有兩種方法:第一種是對 LLM 的預訓練模型進行微調訓練,第二種是加入 RAG 做資料檢索和 LLM 的語句生成。前者需要花費硬體設備進行訓練,後者採用 LLM+RAG 架構可大幅節省成本,市面上比較接受後者方案。其系統架構如下: Q : RAG 的開發與架構? A :初期 RAG 開發階段,需要對資料進行多模態的處理,比如對 PDF 檔案擷取文字、表格、圖片 … 等多種模態,過程包含資料清洗,剔除一些符號、重複語句、無意義文字 … 等。然後,對清洗後的資料進行分塊和向量化,最後寫入向量資料庫。這裡的分塊和向量化會使用到現有的演算法來實現,向量資料庫也有現有的架構可使用。 前面是前期 RAG 的資料處理階段,後期是指 RAG 運行階段,需要對接到 LLM 模型,如下圖。 Q :如何資料擷取與清洗? A :客戶提供技術文件,可能是 TXT 或 PDF 檔案。首先,將檔案的文字擷取下來存放成自訂格式 (JSON) ,對於 PDF 檔案而言,內容包含文字、表格、圖片都必須分別寫 python 程式處理。即使把文字從檔案取出,在這一大堆文字裡面包含換行符號,語句切割不連續,無意義的詞或標題數字 … 等問題,這些問題需要靠程式來做清洗後才能進到下階段。 Q :如何向量化? A :資料清洗後,資料要進行切塊 (chunk) ,再將其向量化,這過程稱為 embedding 。有人研究中文 embedding 的檢索能力,參考 https://ihower.tw/blog/archives/12167 ,需要導入有支援多語言的 embedding model 效果最好。 切塊採用 Jieba 分詞的算法,文本會切成小的詞彙,以便之後檢索。這些詞彙換算成向量,而典型檢索的演算法為 BM25 ,優點為方法簡單效果不錯,因此使用廣泛,缺點是單純根據詞頻等統計和關鍵字檢索做判斷,無法理解語意。而 Word2Vec 使用高維向量來表示單詞,能分辨細微語意之差別。 向量化的數據要存放在向量資料庫,基礎型的有 ChromaDB 、 MilvusDB… 等可本地部署。

[筆記] 製作一個 STM32H750 的外部 Flash 燒錄器

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        STM32H750這顆晶片是 Cortex-M7 核心,內部時脈 480MHz,在同級的 STM32 系列中屬於高效能晶片。不過,它有個問題就是內部 Flash 容量太小,只有 128MB 而已,為了解決這問題,通常外部會掛一顆 Flash 晶片。此時,我們需要自製一個燒錄程式,如下圖所示,紅線標示的 On-chip Flash 是官方提供的燒錄程式,而另一紅線標示的 Ext Flash SPI 就是我們要提供給 Keil IDE 的燒錄程式。         如何自製一套燒錄程式給 Keil IDE 使用呢?放心,IDE 有提供一個範例項目,放在 \Keil_v5\ARM\Flash\_Template 目錄底下,我們工作就是將 FlashDev.c 和 FlashPrg.c 兩個檔案的函數給實現了即可。在 FlashDev.c,我們填入外掛 Flash 的屬性,比如容量大小﹑STM32 存取的位址﹑Sector size, Sector Addr...等,如下。         在 FlashPrg.c,我們必須實現底下幾個函式的驅動。由於外掛 Flash 晶片型號為 W25Q256,也就是寫一套驅動這顆晶片的程式碼。不必擔心!這部分可以從網路的開源找到相關的驅動程式碼 ( https://pan.baidu.com/s/1LuH_zhXgZMqHJcKoLcepdQ   提取码:kmbf )。         筆者下載後,還是會遇上驅動的問題,必須再進行 debug 後才能使用。這裡有一點要注意的,W25Q256 預設的 SPI 通訊指令是 3-byte Address Mode,但是整個驅動程式都採用 4-byte 模式,於是在初始化過程要先設定為 4-byte Addr Mode 才能成功使驅動程式執行,如下圖。         最後,將這個 Flash 項目編譯後,產生的 .axf  複製成 .FLM 檔案,再把這檔案放到  \Keil_v5\ARM\Flash 目錄底下,這樣就完成自製外部燒錄器的功...

[筆記] STM32H750 如何宣告一塊外部記憶體? 而不發生 HardFault 異常。

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        STM32H750 內部記憶體不到 1MB,在記憶空間使用大的情況下,我們需要在晶片外部增加外部 SRAM 以滿足空間需求。如何宣告一個變數映射到這外部記憶體?對於編譯器版本 AC5 或 AC6 最安全的做法是底下這樣宣告:                 uint16_t    *myTest = (uint16_t *) 0xC0000000;   直接將變數的位址映射到外部記憶體位址上,然後計算好這個變數的 array 長度大小。 另一個宣告方式,如下,但僅適用於 AC5 版本,                     uint8_t myTest[128] __attribute__((section(" .exsram "))); 這樣宣告後,需要在 Keil IDE 的 scatter 檔案中,添加一個記憶體空間,如下圖所示。上面變數宣告的 section 名稱為 .exsram ,正好對應到下面 scatter 檔裡面的定義空間。如此一來,變數與外部記憶體的綁在一起了。 不過,光這樣做還不夠,因為在系統 SystemInit 函數執行後,跳到 main 函數前會對變數進行初始化,此時的外部記憶體與晶片之間的介面還未配置好,系統就直接存取外部記憶體會發生硬體異常,掉進 HardFault_Handler( ) 中斷裡面。因此,在 跳到 main 函數前必須執行 FMC 介面的初始化,把外部 SRAM 介面參數配置好,這樣就能存取外部空間了,而不發生異常情況。

[筆記] 兩款 STM32H7xx 攝影模組開發板 (H750XBH6 / H743VIT6)

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        最近動手研究兩款 STM32H7xx 系列的開發板,去年已經做過 STM32H750 相關的案子,這次是研究攝像頭模組。購買一塊是 H750XBH6,另一塊是 H743VIT6,兩款的核心都是 Cortext-M7,最高時脈 480MHz ,屬於 STM32 系列的高效能晶片,開發板適合實現照相﹑攝影﹑記錄...等功能。兩款的主要差別在於 Flash 和 SRAM 容量的大小,如下圖。Flash 128kB vs 2MB ,H743可以用來開發更大型複雜的程式。內部可使用的 SRAM 都是 864kB ,透過擴充介面,可以外部再增加 SRAM 容量,H750 開發板外部又多了 16MB SRAM,可惜 H743 開發板沒有外增 SRAM。         若要開發邊緣運算的功能,所占用的 Flash 和 SRAM 空間都不少,這兩款開發板以 STM32H743 最為適合,但是需要再外增 SRAM 容量才行。實際上,STM32 市面上的開發板還沒看到帶有特大的記憶空間,反觀 ESP32-S3 Cam 模組很容易買到 Flash 8MB / SRAM 8MB 的型號板子,因此未來想要開發影像方面的功能,或許用 ESP32 做為前期研究較為適合,且價格更便宜。

[筆記] ARM Compiler 6 且不勾選 MicroLIB,晶片無法開機運行?

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問題:STM32晶片用 ARM compiler 6 版本編譯,不勾選 MicroLIB,如下圖設定。燒錄後,晶片不會自動運行? 1. 使用 C++ 編譯,不能再勾選 MicroLIB,因為組譯會出現錯誤。由於 MicroLIB 不支援C++。 2. 改回 ARM Compiler 5,勾選 MicroLIB。 3. 或者使用 C++ 編譯,但需要重新定義一些 stdio 的函數,參考  keil MDK AC5向AC6迁移后如何重定向printf_ac6 printf-CSDN博客 。然後,勾選 MicroLIB,全部重新編譯。 4. 使用 C++ 編譯的解決方式,新增 Compiler I/O,如下圖。如果有用到 File or TTY,就勾選起來。

STM32H743VIT6 開發板並帶有 CAM 和 LCD 模組

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        STM32H743 開發板帶有 DCMI 的鏡頭模組和 LTDC 控制器可外接 LCD 顯示模組,晶片的內部時脈最高可達 480MHz,內建 Flash 和 SRAM 記憶體,開發板的正背面,如下圖所示。開發板上面還有 SD 卡槽和 USB 接口,在應用方面可開發為照相機﹑攝影機﹑行車紀錄器...等終端產品。         晶片開機啟動機制:STM32H7x 系列晶片有一根 BOOT 接腳,當腳位電壓為低時,開機通電後,系統會從 Flash 的 0x08000000 位址開始執行,這塊區域正是我們所存放的應用程式碼。萬一我們程式碼寫得不夠完整而造成晶片系統陷入異常的時候,此時可能我們也無法透過 ST-Link 燒錄或除錯,遇到這種情況,必須將 BOOT 腳位電壓拉高,再開機通電,讓晶片進入 Bootloader。晶片在生產期間,ST會將官方的 Bootloader 燒錄在 Flash 的 0x1FF00000 位址,於是通電後進入這段程式後,我們就可以透過官方工具 STM32CubeProgrammer 從 USB 端口進行燒錄下載。 開發板生產商提供鏡頭與顯示模組的範例程式碼,連結如下 http://www.fdiot.top/forum.php?mod=forumdisplay&fid=52 ,我們用 Keil IDE 環境就能編譯並除錯運行。所提供的範例不帶 RTOS 架構,為了往後擴展便利,我將此範例架構修改為 RTOS 系統。首先,在 Keil 環境下需添加三個部分:CMSIS-RTOS2 ﹑  Device-Startup ﹑  RTOS,如下所示。 然後,程式碼呼叫 osKernelInitialize() 初始化函數,再創建新的線程函數 osThreadNew ( Routine, NULL, &osAttr ),最後呼叫 osKernelStart() 啟動函數,開發板就能運行 RTOS 架構了。 操作影片 https://youtube.com/shorts/LuNI9CanfJ4?feature=share

初學 ESP32-S3 攝像模組的開發

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        ESP32-S3模組的核心是 XTensa 雙核的處理器,運行最高時脈為 240MHz。這個無線模組具備 WiFi 2.4G 無線網路,還有低功耗的藍芽 BLE。模組外觀如下圖一,晶片本身帶有兩組 USB 介面,其中一組是 USB_UART 通訊介面,另一組為 USB OTG。圖一的右邊 type-C USB 是 serial 通訊端口,用來接 Arduino IDE 或者 debug 之用,圖一的左邊 type-C USB 則是 OTG 之用。 圖一:攝像模組的外觀         ESP32-S3 模組的硬體規格能從晶片命名來得知,我們從外觀圖知道這是 N16R8 編號,再根據技術文件的命名規則(下圖二),因此這顆模組帶有 Flash 16MB (Quad SPI) 以及 PSRAM 8MB (Octal SPI),這項資訊會用在稍後的 Arduino IDE 的環境設定。 圖二:晶片模組的命名規則         依據上述的規格,開啟 Arduino IDE,在工具欄位底下設定相關的參數,如下圖三。開發板選擇"ESP32S3 Dev Module",然後記憶體分配的模式設為Huge APP,這樣才有足夠的空間存放攝像模組的APP程式碼。 圖三:Arduino IDE 的環境配置         接下來,我們要驗證攝像模組是否能不能正常運作。因此,開啟範例選項,如下圖四,選擇 CameraWebServer 的參考範例。在範例的程式碼中,先要選擇這個模型,下面這段定義要被採用,編譯過程便會將模組對應的腳位啟用。最後,我們再填入無線網路的 ssid 與 password,並且檢驗編譯範例有沒有出現錯誤。                #define CAMERA_MODEL_ESP32S3_EYE    // Has PSRAM 圖四:攝像模組的參考範例         成功編譯後,再進行燒錄。在圖一的模組外觀,上面有兩顆小按鈕,左邊是 rese...