इलेक्ट्रिक मोटर नियंत्रण मॉड्यूल की एक खुली परियोजना। सॉफ्टवेयर विकास तकनीक

आधुनिक एम्बेडेड इलेक्ट्रॉनिक्स के अंदरूनी हिस्सों के लिए फर्मवेयर लिखना खरोंच से लिखना व्यावहारिक रूप से असंभव है। वे सिर्फ इसके लिए समय नहीं देते हैं। इसलिए, एम्बेडेड सिस्टम के लिए सॉफ्टवेयर पर आधारित है
तैयार सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म - चौखटे। जितनी अधिक रूपरेखा विकसित हुई, उतनी ही तेजी से विकास हुआ। यहां हम उस रूपरेखा के बारे में बात करेंगे जो मैंने विशेष रूप से मोटर नियंत्रण मॉड्यूल के लिए बनाई थी और अब कुछ समय के लिए इसका सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है।

ढांचे की वास्तुकला।

फ्रेमवर्क को यूनिवर्सल मोटर कंट्रोल मॉड्यूल DMC v2.0 के खुले मंच पर काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

फ्रेमवर्क की तार्किक वास्तुकला को नीचे दिखाए गए ब्लॉक आरेख के रूप में दर्शाया जा सकता है। फ़्लोचार्ट में, फ्रेमवर्क के सभी घटकों की एक पूरी सूची को छोड़ दिया जाता है, क्योंकि यह स्पष्टता को नुकसान पहुंचाएगा, लेकिन एक सामान्य विचार के लिए, मुझे लगता है, विस्तार करना पर्याप्त है।


(विस्तार के लिए क्लिक करें)

फ्रेमवर्क का कोई संस्करण नहीं है, यह निरंतर विकास में है, और यहां मैंने बस इसकी वर्तमान स्थिति को ठीक करने की कोशिश की, जो कि GitHub पर पोस्ट किया गया है।

सॉफ्टवेयर मॉड्यूल के दृष्टिकोण से, फ्रेमवर्क में निम्नलिखित प्रमुख भाग हैं:

- अनुप्रयोग स्तर समर्थन मॉड्यूल का एक सेट
- वास्तविक समय ऑपरेटिंग सिस्टम MQX ।
- मिडिलवेयर: फाइल सिस्टम, कमांड शेल, कम्यूनिकेशन प्रोटोकॉल स्टैक्स आदि।
- एक निम्न-स्तरीय बोर्ड सपोर्ट पैकेज (बीएसपी), जिसमें BLEZ66V1 मॉड्यूल बोर्ड और पावर मॉड्यूल के बाह्य उपकरणों तक पहुंच शामिल है।
- निगरानी, ​​डिबगिंग और डायग्नोस्टिक्स के लिए सॉफ्टवेयर पैकेज - फ्रीमास्टर ।
- RTT , ITM टूल ट्रेसिंग , लॉगर, VT100 टर्मिनल सहित डिबगिंग टूल।
- पैरामीटर फाइल बनाने के लिए मॉड्यूल।
- मतलाब में एल्गोरिदम के आधार पर उत्पन्न स्रोत कोड के मॉड्यूल।

MQX को क्यों चुना गया है?

वास्तविक समय ऑपरेटिंग सिस्टम (RTOS) MQX लंबे समय से ज्ञात है, लेकिन
कुछ साल पहले सार्वजनिक डोमेन में दिखाई दिया था। NXP द्वारा उन्हें खरीदने से पहले यह ऑपरेटिंग सिस्टम फ्रिस्कल द्वारा अपलोड किया गया था। शुरुआत में RTOS के पास केवल Freescale microcontrollers में उपयोग के लिए लाइसेंस था, अब यह लाइसेंस NXP उत्पादों तक भी फैला हुआ है। RTOS विस्फोटक लोकप्रियता से बच गया, कई उन्नयनों के माध्यम से संस्करण 4.2 में चला गया, जिसके बाद फ्रीस्केल ने अपने बाद के संस्करणों को फिर से वाणिज्यिक बनाने का फैसला किया। तो यह दो संस्करण निकला, एक खुला और विकास में जमे हुए MQX क्लासिक (उर्फ MQX v4.2) और एक बंद वाणिज्यिक MQX 5.0।

वर्णित रूपरेखा में, MQX क्लासिक v4.2 शाखा का उपयोग किया जाता है। यह एक स्थिर, अच्छी तरह से परीक्षण किया गया संस्करण है। लाइसेंस डेवलपर को एमक्यूएक्स क्लासिक के स्रोत कोड को संशोधित करने और वाणिज्यिक उत्पादों में इसका उपयोग करने की अनुमति देता है, हालांकि, यह स्रोत रूप में एमक्यूएक्स क्लासिक के प्रकाशन की अनुमति नहीं देता है। लेकिन यह एक समस्या नहीं होनी चाहिए, क्योंकि एमक्यूएक्स क्लासिक मुफ्त डाउनलोड के लिए उपलब्ध है।

सामान्य शब्दों में RTOS की संरचना इस प्रकार है:

मुझे RTOS की आवश्यकता क्यों है?

एक जटिल अनुप्रयोग, जहां, विशेष रूप से, मोटर नियंत्रण की आवश्यकता होती है, काफी जटिल होता है और इसमें कई अतुल्यकालिक कार्य होते हैं, प्रत्येक का पुनरावृत्ति चक्र और इसकी सक्रियता और घटनाओं को रोकना होता है। यदि हम इन सभी कार्यों को एक सुपर साइकिल में करते हैं, तो हम अनिवार्य रूप से अन्य कार्यों द्वारा कुछ कार्यों के निष्पादन में देरी की समस्या का सामना करते हैं।
आरटीओएस का उपयोग करना, जैसे कि एमक्यूएक्स, उन्हें फिर से लिखना या यहां तक ​​कि उनके स्रोत कोड को देखने के बिना समय के अक्ष पर व्यक्तिगत कार्यों की अन्योन्याश्रयता से छुटकारा पाना संभव है।

उदाहरण के लिए, हमारा लकड़हारा कार्य अपनी प्रतिक्रिया की प्रतीक्षा में एक लंबे समय तक एक एसडी कार्ड पर वांछित संदेश लिखने की कोशिश कर सकता है, यूएसबी कार्य सभी एक कंप्यूटर में बड़ी मात्रा में डेटा स्थानांतरित करने में जा सकते हैं, लेकिन एक ही समय में मोटर एल्गोरिथ्म के पीआईडी ​​कार्य को एक निर्दिष्ट अंतराल पर सख्ती से किया जाएगा, और गति माप कार्य रोटेशन एक एनकोडर सिग्नल परिवर्तन घटना को याद नहीं करेगा।

यद्यपि मुझे स्वीकार करना चाहिए, एक चिप पर जटिलता से छुटकारा पाने का एक और तेजी से लोकप्रिय तरीका है - मल्टीप्रोसेसिंग पर स्विच करना, लेकिन इस मामले में आरटीओएस एक अच्छी सेवा प्रदान करेगा।

RTOS MQX के मुख्य लाभ।

- सिस्टम की कर्नेल एक विस्तृत श्रृंखला के साथ आती है जिसमें फ़ाइल सिस्टम, टीसीपी / आईपी स्टैक, यूएसबी स्टैक, कमांड शेल आदि शामिल हैं। स्रोत कोड में सब कुछ।

- अपने स्वयं के परिधीय काम पुस्तकालयों को लिखने की आवश्यकता को समाप्त करते हुए, विभिन्न बोर्डों के लिए तैयार बीएसपी सेट।
- आसान नेविगेशन के साथ पीडीएफ फाइलों में विस्तृत प्रलेखन।
- आरटीओएस की आंतरिक संरचनाओं के बारे में बहुत विस्तृत जानकारी के साथ आईडीई आईएआर एम्बेडेड कार्यक्षेत्र के लिए प्लग-इन की उपस्थिति अन्य प्रसिद्ध आरटीओएस - यूकोस और फ्रीआरटीओएस की तुलना में बहुत अधिक विस्तृत है।
- RTOS आवेदन उदाहरण और परीक्षण मामलों के बहुत सारे।

जब आरटीओएस के बारे में बात की जाती है, तो वे हमेशा समय पर कार्यों को पूरा करने की उनकी क्षमता पर जोर देते हैं, लेकिन मात्रात्मक अनुमानों को अक्सर अलग-अलग चुने हुए तीसरे पक्ष के प्लेटफार्मों के लिए सबसे अधिक बार दिया या दिया नहीं जाता है। यह स्पष्ट रूप से RTOS का उपयोग करके कठिन वास्तविक समय नियंत्रण को लागू करने के लिए पर्याप्त नहीं है। और इंजनों को नियंत्रित करने के लिए आपको बिल्कुल कठिन वास्तविक समय की आवश्यकता होती है।

एमक्यूएक्स के पास इस संबंध में एक अद्भुत परीक्षण मामला है, जो आपको उस प्लेटफॉर्म पर सभी सेवाओं के निष्पादन समय की एक विस्तृत तालिका प्राप्त करने की अनुमति देता है जिस पर आपने परीक्षण शुरू किया था।

नीचे हमारे मोटर नियंत्रण मॉड्यूल के माइक्रोकंट्रोलर पर सेवाओं के निष्पादन समय की एक तालिका है, जिसमें कंपाइलर में शामिल कोड निष्पादन गति के लिए अधिकतम अनुकूलन है।


तालिका यह भी बताती है कि कौन सी सेवाएं आरटीओएस द्वारा समर्थित हैं और कौन से विकल्प उपलब्ध हैं। आईडीई आईएआर में परीक्षण परियोजना प्रकाशित ढांचे में शामिल है।

परियोजना निर्देशिका संरचना

रूपरेखा की मूल निर्देशिका इस प्रकार है:


APP_SRC - एक निर्देशिका जिसमें एमक्यूएक्स वितरण से संबंधित सभी स्रोतों को छोड़कर।
FreeMaster_apps - FreeMaster वातावरण में निष्पादन के लिए प्रोजेक्ट फाइलें।
IAR_proj - एआरएम v7.70.2 पर्यावरण के लिए IAR एम्बेडेड कार्यक्षेत्र के लिए कार्यक्षेत्र और परियोजना फाइलें। इस वातावरण में, अंतिम अनुप्रयोग संकलित और डीबग किया गया है।
MQX_SRC एक निर्देशिका है जिसमें MQX के सभी स्रोतों और मिडकवेयर की आपूर्ति MQX के साथ की जाती है। चूंकि लाइसेंस MQX वितरण से खुले स्रोत को प्रकाशित करने की अनुमति नहीं देता है, इसलिए इस निर्देशिका में कोई ' .s' और ' .s' फाइलें नहीं हैं। लेकिन जो लोग NXP लाइसेंस शर्तों से सहमत हैं, उन्हें लापता फाइलें भेजी जा सकती हैं।
पैरामीटर प्रबंधक - पैरामीटर प्रबंधक प्रोग्राम की निर्देशिका। इस कार्यक्रम का उपयोग करते हुए, आवेदन मापदंडों की सूची बनाई जाती है और आवेदन में एम्बेड करने के लिए पैरामीटर घोषणाओं के साथ ' .s' और ' .h' फाइलें तैयार की जाती हैं।
TESTS - फ्रेमवर्क परीक्षण परियोजनाओं के साथ एक निर्देशिका। यहाँ MQX समय के साथ एक रिपोर्ट बनाने के लिए MQX_benchmark प्रोजेक्ट है।

फ़ाइलें MQX_LIBRARY_O0.a और MQX_LIBRARY_O3.a क्रमशः MQX_SRC निर्देशिका की सामग्री हैं जो न्यूनतम अनुकूलन और अधिकतम अनुकूलन के साथ पुस्तकालयों में संकलित की गई हैं।

IAR_proj निर्देशिका की सामग्री

U3HB_full.eww और U3HB_MQXLib.eww फाइलें IAR कार्यक्षेत्र की फाइलें हैं।
जब तक MQX निर्देशिका में कोई स्रोत नहीं हैं, तब तक केवल U3HB_MQXLib.eww फ़ाइल काम करेगी। यह कार्यक्षेत्र संकलित MQX पुस्तकालयों का उपयोग करता है। U3HB_full.eww कार्यक्षेत्र में, पूर्ण MQX स्रोतों को संकलित किया जाता है। OUT निर्देशिका उस जगह के रूप में कार्य करती है जहां IAR अपने कार्य उत्पादों को विशेष रूप से मानचित्र और हेक्स फाइलों में रखता है।

सेटिंग्स निर्देशिका स्वचालित रूप से IAR द्वारा बनाई गई है। यह विशेष रूप से डीबगर सेटिंग्स को संग्रहीत करता है। यदि IAR में डीबगिंग के दौरान कुछ कॉन्फ़िगर नहीं किया जा सकता है, तो कभी-कभी यह निर्देशिका को मिटाने के लायक है।

INT_FLASH_MK66FX1M0LVQ18.icf फ़ाइल IAR लिंकर कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल है। यह मेमोरी क्षेत्रों के पते को निर्धारित करता है जहां लिंकर कोड, डेटा, इंटरप्ट वैक्टर, स्टैक आदि रखता है।

MQX_SRC निर्देशिका की सामग्री

कार्यक्षेत्र फ़ाइलें MQX_LIBRARY.eww का उपयोग MQX लाइब्रेरी बनाने के लिए किया जाता है। जब तक ' .s ' और ' .s' फाइलें निर्देशिकाओं में नहीं रखी जाती हैं, तब तक यह परियोजना संकलित नहीं की जाएगी।
config - MQX कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइलों के साथ निर्देशिका। MQX सेवाओं और ड्राइवरों की संरचना user_config.h कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल में निर्दिष्ट है।
mfs - MQX फाइल सिस्टम में FAT32 और RAM FS शामिल हैं
mqx - MQX कोर में निम्नलिखित उपनिर्देशिकाएँ शामिल हैं:


rtcs - TCP / IP स्टैक। इसमें निम्नलिखित उपनिर्देशिकाएँ शामिल हैं:


शेल - शेल फ़ाइलों के साथ एक निर्देशिका।
usb - USB स्टैक फ़ाइलों के साथ निर्देशिका

प्रत्येक MQX सॉफ्टवेयर मॉड्यूल की कार्यक्षमता निर्माता द्वारा अच्छी तरह से प्रलेखित है। एक उदाहरण के रूप में, मैं दो दस्तावेजों के लिंक प्रदान करूंगा:

→ MQX का उपयोग करने के लिए निर्देश ।
→ MQX संदर्भ गाइड।
शेष वितरण में मांगा जाना चाहिए, जो एनएक्सपी वेबसाइट पर उपलब्ध है ।

ढांचा ही यहाँ भंडार में है ।

सॉफ्टवेयर और एप्लिकेशन के उदाहरणों के साथ काम करने का और वर्णन निम्नलिखित लेखों में पाया जा सकता है।