集成NNIE使用说明
目录结构
模型转换工具converter目录结构说明
mindspore-lite-{version}-runtime-linux-x64
└── tools
└── converter
└── providers
└── Hi3516D # 嵌入式板型号
├── libmslite_nnie_converter.so # 集成NNIE转换的动态库
├── libmslite_nnie_data_process.so # 处理NNIE输入数据的动态库
├── libnnie_mapper.so # 构建NNIE二进制文件的动态库
└── third_party # NNIE依赖的三方动态库
├── opencv-4.2.0
│ └── libopencv_xxx.so
└── protobuf-3.9.0
├── libprotobuf.so
└── libprotoc.so
上述是NNIE的集成目录结构，转换工具converter的其余目录结构详情，见模型转换工具。
模型推理工具runtime目录结构说明
mindspore-lite-{version}-linux-aarch32
└── providers
└── Hi3516D # 嵌入式板型号
└── libmslite_nnie.so # 集成NNIE的动态库
└── libmslite_proposal.so # 集成proposal的样例动态库
上述是NNIE的集成目录结构，推理工具runtime的其余目录结构详情，见目录结构。
工具使用
转换工具converter
概述
MindSpore Lite提供离线转换模型功能的工具，将多种类型的模型转换为可使用NNIE硬件加速推理的板端专属模型，可运行在Hi3516板上。
通过转换工具转换成的NNIEms模型，仅支持在关联的嵌入式板上，使用与该嵌入式板配套的Runtime推理框架执行推理。关于转换工具的更一般说明，可参考推理模型转换。
环境准备
使用MindSpore Lite模型转换工具，需要进行如下环境准备工作。
下载NNIE专用converter工具，当前仅支持Linux
解压下载的包
tar -zxvf mindspore-lite-{version}-linux-x64.tar.gz
{version}是发布包的版本号。
将转换工具需要的动态链接库加入环境变量LD_LIBRARY_PATH
export LD_LIBRARY_PATH=${LD_LIBRARY_PATH}:${PACKAGE_ROOT_PATH}/tools/converter/lib:${PACKAGE_ROOT_PATH}/runtime/lib:${PACKAGE_ROOT_PATH}/tools/converter/providers/Hi3516D/third_party/opencv-4.2.0:${PACKAGE_ROOT_PATH}/tools/converter/providers/Hi3516D/third_party/protobuf-3.9.0
${PACKAGE_ROOT_PATH}是解压得到的文件夹路径。
扩展配置
在转换阶段，为了能够加载扩展模块，用户需要配置扩展动态库路径。扩展相关的参数有plugin_path，disable_fusion。参数的详细介绍如下所示：
参数 |
属性 |
功能描述 |
参数类型 |
默认值 |
取值范围 |
|---|---|---|---|---|---|
plugin_path |
可选 |
第三方库加载路径 |
String |
- |
如有多个请用 |
disable_fusion |
可选 |
是否关闭融合优化 |
String |
off |
off、on |
fusion_blacklists |
可选 |
关闭指定融合算子名称 |
String |
- |
如有多个请用 |
发布件中已为用户生成好默认的配置文件（converter.cfg）。文件内保存着NNIE动态库的相对路径，用户需要依据实际情况，决定是否需要手动修改该配置文件。该配置文件内容如下：
[registry]
plugin_path=../providers/Hi3516D/libmslite_nnie_converter.so
如果用户需要关闭指定算子融合优化，关闭指定名单融合配置如下所示：
[registry]
# 当参数disable_fusion=off时，可通过配置fusion_blacklists关闭指定融合优化，当参数disable_fusion=on时，关闭所有融合优化，参数fusion_blacklists不生效。
disable_fusion=off
fusion_blacklists=ConvActivationFusion,MatMulActivationFusion
融合算子名单如下所示：
序号 |
融合算子名称 |
|---|---|
1 |
AddConcatActivationFusion |
2 |
SqueezeFusion |
3 |
TransposeFusion |
4 |
ReshapeReshapeFusion |
5 |
ConvBiasaddFusion |
6 |
ConvBatchNormFusion |
7 |
ConvScaleFusion |
8 |
GroupNormFusion |
9 |
TfNormFusion |
10 |
OnnxLayerNormFusion |
11 |
OnnxLayerNormFusion2 |
12 |
BatchMatMulFusion |
13 |
BatchNormToScaleFusion |
14 |
SigmoidMulFusion |
15 |
ActivationFusion |
16 |
ConvActivationFusion |
17 |
ConvTupleGetItemFusion |
18 |
ConvTupleActivationFusion |
19 |
TfliteLstmCellFusion |
20 |
TfLstmCellFusion |
21 |
TfBidirectionGruFusion |
22 |
TfGeLUFusion |
23 |
OnnxGeLUFusion |
24 |
TfliteRelPosMultiHeadAttentionFusion |
25 |
GLUFusion |
26 |
ConstFoldPass |
27 |
AffineFusion |
28 |
AffineActivationFusion |
29 |
ConvConvFusion |
30 |
ConvPadFusion |
31 |
MatMulAddFusion |
32 |
MatMulMulFusion |
33 |
TransposeMatMulFusion |
34 |
MulAddFusion |
35 |
ScaleActivationFusion |
36 |
ScaleScaleFusion |
37 |
FullConnectedFusion |
38 |
FullconnectedAddFusion |
39 |
TensorDotFusion |
40 |
MatMulActivationFusion |
NNIE配置
NNIE模型可以使用NNIE硬件以提高模型运行速度，用户还需要配置NNIE自身的配置文件。用户需参照海思提供的《HiSVP 开发指南》中表格nnie_mapper 配置选项说明来进行配置，以nnie.cfg指代此配置文件：
nnie.cfg文件的示例参考如下：
[net_type] 0
[image_list] ./input_nchw.txt
[image_type] 0
[norm_type] 0
[mean_file] null
input_nchw.txt为被转换CAFFE模型的浮点文本格式的输入数据，详情请参照《HiSVP 开发指南》中的image_list说明。在配置文件中，配置选项caffemodel_file、prototxt_file、is_simulation、instructions_name不可配置，其他选项功能可正常配置。
执行converter
进入转换目录
cd ${PACKAGE_ROOT_PATH}/tools/converter/converter
配置环境变量（可选）
若已执行第1步，进入到转换目录，则此步无需配置，默认值将使能。若用户未进入转换目录，则需在环境变量中声明转换工具所依赖的so和benchmark二进制执行程序的路径，如下所示：
export NNIE_MAPPER_PATH=${PACKAGE_ROOT_PATH}/tools/converter/providers/Hi3516D/libnnie_mapper.so export NNIE_DATA_PROCESS_PATH=${PACKAGE_ROOT_PATH}/tools/converter/providers/Hi3516D/libmslite_nnie_data_process.so export BENCHMARK_PATH=${PACKAGE_ROOT_PATH}/tools/benchmark
${PACKAGE_ROOT_PATH}是下载得到的包解压后的路径。
将nnie.cfg拷贝到转换目录并设置如下环境变量
export NNIE_CONFIG_PATH=./nnie.cfg
如果用户实际的配置文件就叫nnie.cfg，且与converter_lite在同级路径上，则可不用配置。
执行converter，生成NNIE
ms模型./converter_lite --fmk=CAFFE --modelFile=${model_name}.prototxt --weightFile=${model_name}.caffemodel --configFile=./converter.cfg --outputFile=${model_name}
${model_name}为模型文件名称，运行后的结果显示为：
CONVERT RESULT SUCCESS:0
用户若想了解converter_lite转换工具的相关参数，可参考参数说明。
推理工具runtime
概述
得到转换模型后，可在关联的嵌入式板上，使用板子配套的Runtime推理框架执行推理。MindSpore Lite提供benchmark基准测试工具，它可以对MindSpore Lite模型前向推理的执行耗时进行定量分析（性能），还可以通过指定模型输出进行可对比的误差分析（精度）。 关于推理工具的一般说明，可参考benchmark。
环境准备
以下为示例用法，用户可根据实际情况进行等价操作。
下载NNIE专用模型推理工具，当前仅支持Hi3516D
解压下载的包
tar -zxvf mindspore-lite-{version}-linux-aarch32.tar.gz
{version}是发布包的版本号。
在Hi3516D板上创建存放目录
登陆板端，创建工作目录
mkdir /user/mindspore # 存放benchmark执行文件及模型 mkdir /user/mindspore/lib # 存放依赖库文件
传输文件
向Hi3516D板端传输benchmark工具、模型、so库。其中libmslite_proposal.so为MindSpore Lite提供的proposal算子实现样例so，若用户模型里含有自定义的proposal算子，用户需参考proposal算子使用说明生成libnnie_proposal.so替换该so文件，以进行正确推理。
scp libmindspore-lite.so libmslite_nnie.so libmslite_proposal.so root@${device_ip}:/user/mindspore/lib scp benchmark ${model_path} root@${device_ip}:/user/mindspore
${model_path}为转换后ms模型文件路径
设置动态库路径
NNIE模型的推理，还依赖海思提供NNIE相关板端动态库，包括：libnnie.so、libmpi.so、libVoiceEngine.so、libupvqe.so、libdnvqe.so。
用户需在板端保存这些so，并将路径传递给LD_LIBRARY_PATH环境变量。 在示例中，这些so位于/usr/lib下，用户需按实际情况进行配置：
export LD_LIBRARY_PATH=/user/mindspore/lib:/usr/lib:${LD_LIBRARY_PATH}
构建图片输入（可选）
若converter导出模型时喂给mapper的校正集用的是图片，则传递给benchmark的输入需是int8的输入数据，即需要把图片转成int8传递给benchmark。 这里采用python给出转换示范样例：
import sys import cv2 def usage(): print("usage:\n" "example: python generate_input_bin.py xxx.img BGR 224 224\n" "argv[1]: origin image path\n" "argv[2]: RGB_order[BGR, RGB], should be same as nnie mapper config file's [RGB_order], default is BGR\n" "argv[3]: input_h\n" "argv[4]: input_w" ) def main(argvs): if argvs[1] == "-h": usage() print("EXIT") exit() img_path = argvs[1] rgb_order = argvs[2] input_h = int(argvs[3]) input_w = int(argvs[4]) img = cv2.imread(img_path) if rgb_order == "RGB": img = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB) img_hwc = cv2.resize(img, (input_w, input_h)) outfile_name = "1_%s_%s_3_nhwc.bin" %(argvs[3], argvs[4]) img_hwc.tofile(outfile_name) print("Generated " + outfile_name + " file success in current dir.") if __name__ == "__main__": if len(sys.argv) == 1: usage() print("EXIT") exit() elif len(sys.argv) != 5: print("Input argument is invalid.") usage() print("EXIT") exit() else: main(sys.argv)
执行benchmark
cd /user/mindspore
./benchmark --modelFile=${model_path}
model_path为转换后ms模型文件路径
执行该命令，会生成模型的随机输入，并执行前向推理。有关benchmark的其他使用详情，如耗时分析与推理误差分析等，见Benchmark使用。
有关模型的输入数据格式要求，见SVP工具链相关功能支持及注意事项（高级选项）。
集成使用
得到转换模型后，可在关联的嵌入式板上，使用板子配套的MindSpore Lite推理框架进行集成推理。 在阅读本节前，用户需对MindSpore Lite的C++接口集成开发有一定了解，用户可通过使用C++接口执行推理来了解MindSpore Lite的集成使用基本用法。 针对NNIE的集成使用，有如下几条注意事项：
编译时链接libmslite_nnie.so动态库
MindSpore Lite对NNIE的集成，是通过注册MindSpore Lite自定义算子的方式进行开发，开发完成的自定义算子(
NNIE自定义算子)被编译为libmslite_nnie.so。 故用户想要通过MindSpore Lite集成使用NNIE推理，必须在编译时链接该so，以完成NNIE自定义算子的注册。按需使用配置项（可选）
MindSpore Lite提供
mindspore::Model::LoadConfig和mindspore::Model::UpdateConfig接口，接收配置参数或者配置文件，从而让用户通过他们向所有算子（包括自定义算子）传递配置项。 NNIE(NNIE自定义算子)开放了四个配置项，如下所示：KeepOriginalOutput：保持原始NNIE硬件推理输出结果。
NNIE硬件芯片推理的输出为量化的int32数据（实际数值乘以4096），在给出模型输出时会将芯片推理结果反量化为真实浮点值输出，当该选项被配置为
on时，模型的输出会保持为量化的int32输出。在默认情况下，该选项为off。MaxROINum：单张图片ROI区域的最大数量，正整数。
若用户模型含有proposal算子，需根据proposal算子实现情况，配置MaxROINum，若未配置，则采用默认值300。 若用户模型未含有proposal算子，无需配置该项。
TimeStep：循环或lstm网络运行的step数，正整数。
若用户模型为循环或lstm网络，需根据实际网络运行情况，配置TimeStep，若未配置，采用默认值1。 若用户模型不是循环或lstm网络，则无需配置该项，对于多图片batch运行及多step运行的情况，参考多图片batch运行及多step运行。
CoreIds：NNIE运行内核id，支持模型分段独立配置，使用逗号分隔。
若板端含有多个NNIE硬件，用户可通过CoreIds指定模型运行在哪个NNIE设备上。 若模型被分段（用户可用netron打开模型，观察模型被分段情况，其中算子类型为Custom，属性type值为NNIE的算子，就是运行在NNIE上的分段），可依序分别配置每个Custom分段运行在哪个NNIE设备上，未被配置分段运行在默认NNIE设备0上。
接口配置流程如下所示：
使用
mindspore::Model::LoadConfig接口进行配置在加载模型之后，在用户调用
mindspore::Model::Build接口进行模型编译前，通过调用mindspore::Model::LoadConfig接口，将配置文件路径传入实现配置，一个nnie配置文件内容示例如下：[nnie] TimeStep=1 MaxROINum=0 CoreIds=0 KeepOriginalOutput=off
使用
mindspore::Model::UpdateConfig接口进行配置在加载模型之后，在用户调用
mindspore::Model::Build接口进行模型编译前，通过调用mindspore::Model::UpdateConfig接口，也可以配置以上配置项，如下示例所示：// ms_model是`mindspore::Model`类的一个实例 ms_model.UpdateConfig("nnie", std::make_pair("TimeStep", "1")); ms_model.UpdateConfig("nnie", std::make_pair("MaxROINum", "0")); ms_model.UpdateConfig("nnie", std::make_pair("CoreIds", "0")); ms_model.UpdateConfig("nnie", std::make_pair("KeepOriginalOutput", "off"));
SVP工具链相关功能支持及注意事项（高级选项）
在模型转换时，由NNIE_CONFIG_PATH环境变量声明的nnie.cfg文件，提供原先SVP工具链相关功能，支持除caffemodel_file、prototxt_file、is_simulation、instructions_name外其他字段的配置，相关注意实现如下：
板端运行输入Format须是NHWC
转换后的ms模型只接受NHWC格式的数据输入，若image_type被声明为0，则接收NHWC格式的float32数据，若image_type被声明为1，则接收NHWC的uint8数据输入。
image_list说明
nnie.cfg中image_list字段含义与原先不变，当image_type声明为0时，按行提供chw格式数据，无论原先模型是否是nchw输入。
image_type限制
MindSpore Lite不支持image_type为3和5时的网络输入，用户设为0或1。
image_list和roi_coordinate_file个数说明
用户只需提供与模型输入个数相同数量的image_list，若模型中含有ROI Pooling或PSROI Pooling层，用户需提供roi_coordinate_file，数量与顺序和prototxt内的ROI Pooling或PSROI Pooling层的个数与顺序对应。
prototxt中节点名_cpu后缀支持
SVP工具链中，可通过在prototxt文件的节点名后使用_cpu后缀来，声明cpu自定义算子。MindSpore Lite中忽略_cpu后缀，不做支持。用户若想重定义MindSpore Lite已有的算子实现或新增新的算子，可通过自定义算子注册的方式进行注册。
prototxt中Custom算子支持
SVP工具链中，通过在prototxt中声明custom层，实现推理时分段，并由用户实现cpu代码。在MindSpore Lite中，用户需在Custom层中增加op_type属性，并通过自定义算子注册的方式进行在线推理代码的注册。
Custom层的修改样例如下：
layer {
name: "custom1"
type: "Custom"
bottom: "conv1"
top: "custom1_1"
custom_param {
type: "MY_CUSTOM"
shape {
dim: 1
dim: 256
dim: 64
dim: 64
}
}
}
在该示例中定义了一个MY_CUSTOM类型的自定义算子，推理时用户需注册一个类型为MY_CUSTOM的自定义算子。
prototxt中top域的_report后缀支持
MindSpore Lite在转换NNIE模型时，会将大部分的算子融合为NNIE运行的二进制文件，用户无法观察到中间算子的输出，通过在top域上添加”_report“后缀，转换构图时会将中间算子的输出添加到融合后的层输出中，若原先该算子便有输出（未被融合），则维持不变。
在推理运行时，用户可通过回调运行得到中间算子输出。
MindSpore Lite解析_report的相应规则，及与inplace机制的冲突解决，参照《HiSVP 开发指南》中的定义说明。
inplace机制
使用Inplace层写法，可运行芯片高效模式。转换工具默认将Prototxt中符合芯片支持Inplace层的所有层进行改写，用户如需关闭该功能，可通过如下环境声明：
export NNIE_DISABLE_INPLACE_FUSION=off # 设置为on或未设置时，使能Inplace自动改写
当自动改写被关闭时，若需对个别层使能芯片高效模式，可手动改写Prototxt里面的相应层。
多图片batch运行及多step运行
用户若需同时前向推理多个输入数据（多个图片），可通过输入维度Resize将模型输入的第一维resize为输入数据个数。NNIE模型只支持对第一个维度（’n’维）进行resize，其他维度（’hwc’）不可变。
对于循环或lstm网络，用户需根据step值，配置TIME_STEP环境变量，同时resize模型输入。 设一次同时前向推理的数据的个数为input_num，对于序列数据输入的节点resize为input_num * step，非序列数据输入的节点resize为input_num。
含有proposal算子的模型，不支持batch运行，不支持resize操作。
节点名称的变动
模型转换为NNIE模型后，各节点名称可能发生变化，用户可通过netron打开模型，得到变化后的节点名。
proposal算子使用说明
MindSpore Lite提供Proposal算子的样例代码，在该样例中，以自定义算子注册的方式实现proposal算子及该算子infer shape的注册。用户可将其修改为自身模型匹配的实现后，进行集成使用。
分段机制说明及8段限制
由于NNIE芯片支持的算子限制，在含有NNIE芯片不支持的算子时，需将模型分段为可支持层与不可支持层。 板端芯片支持最多8段的可支持层，当分段后的可支持层数量大于8段时，模型将无法运行，用户可通过netron观察Custom算子（其属性中含有type:NNIE），得到转换后的NNIE支持层数量。