🧑 👉🏿 👩🏽‍🚀 पोर्टिंग Qt से STM32 तक 🗿 🦁 🎾

शुभ दोपहर हम Embox प्रोजेक्ट में STM32F7-Discovery पर Qt को लॉन्च करते हैं और इसके बारे में बताना चाहेंगे। इससे पहले, हमने पहले ही बताया कि हम OpenCV को कैसे लॉन्च करने में कामयाब रहे।

क्यूटी एक क्रॉस-प्लेटफ़ॉर्म फ्रेमवर्क है जिसमें न केवल ग्राफिकल घटक शामिल हैं, बल्कि क्यूटीएन नेटवर्क्स जैसी चीजें भी हैं, डेटाबेस के साथ काम करने के लिए कक्षाओं का एक सेट, ऑटोमेशन के लिए क्यूटी (आईओटी के कार्यान्वयन सहित), और भी बहुत कुछ। क्यूटी टीम के डेवलपर्स ने एम्बेडेड सिस्टम में क्यूटी के उपयोग की कल्पना की है, इसलिए पुस्तकालयों को बहुत अच्छी तरह से कॉन्फ़िगर किया गया है। हालांकि, हाल ही में, कुछ लोगों ने Qt को माइक्रोकंट्रोलर में पोर्ट करने के बारे में सोचा था, शायद क्योंकि यह कार्य जटिल दिखता है - Qt बड़ा है, MCU छोटे हैं।

दूसरी ओर, इस समय मल्टीमीडिया के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए माइक्रोकंट्रोलर हैं और पहले पेंटियम से बेहतर हैं। लगभग एक साल पहले, Qt ब्लॉग पर एक पोस्ट दिखाई दी। डेवलपर्स ने RTEMS OS के तहत एक Qt पोर्ट बनाया, और stm32f7 चलाने वाले कई बोर्डों पर विजेट्स के साथ उदाहरण लॉन्च किए। इसने हमें दिलचस्पी दी। यह ध्यान देने योग्य था, और डेवलपर्स खुद इस बारे में लिखते हैं कि क्यूटी एसटीएम 32 एफ 7-डिस्कवरी पर धीमा हो जाता है। हमें आश्चर्य हुआ कि क्या हम Embox के तहत Qt चला सकते हैं, और न केवल एक विजेट बना सकते हैं, बल्कि एनीमेशन शुरू कर सकते हैं।

Embt लंबे समय से Qt 4.8 को पोर्ट कर रहा है, इसलिए हमने इसे आजमाने का फैसला किया। हमने मूवब्लॉक एप्लिकेशन को चुना - स्प्रिंगली एनीमेशन का एक उदाहरण।

QtU पर Qt मूव करता है

आरंभ करने के लिए, हम क्यूटी को कॉन्फ़िगर करते हैं, यदि संभव हो तो एनीमेशन का समर्थन करने के लिए आवश्यक घटकों के न्यूनतम सेट के साथ। इसके लिए विकल्प "-qconfig minimal, small, medium ..." है। इसमें कई मैक्रोज़ के साथ Qt की कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल शामिल है - सक्षम / अक्षम करने के लिए क्या। इस विकल्प के बाद, यदि हम कुछ और अक्षम करना चाहते हैं, तो कॉन्फ़िगरेशन में अन्य ध्वज जोड़ें। यहाँ हमारे विन्यास का एक उदाहरण है।

क्यूटी को काम करने के लिए, आपको एक ओएस संगतता परत जोड़ने की आवश्यकता है। एक तरीका यह है कि QPA (Qt Platform Abstraction) को लागू किया जाए। आधार क्यूटी के हिस्से के रूप में तैयार प्लगइन fb_base था, जिसके आधार पर लिनक्स काम करता है। परिणाम एक छोटा सा emboxfb प्लगइन है जो Embox Qt को फ्रेमबफ़र प्रदान करता है, और फिर यह बिना किसी मदद के पहले से ही वहाँ आ जाता है।

इस तरह प्लगइन निर्माण दिखता है

QEmboxFbIntegration::QEmboxFbIntegration() : fontDb(new QGenericUnixFontDatabase()) { struct fb_var_screeninfo vinfo; struct fb_fix_screeninfo finfo; const char *fbPath = "/dev/fb0"; fbFd = open(fbPath, O_RDWR); if (fbPath < 0) { qFatal("QEmboxFbIntegration: Error open framebuffer %s", fbPath); } if (ioctl(fbFd, FBIOGET_FSCREENINFO, &finfo) == -1) { qFatal("QEmboxFbIntegration: Error ioctl framebuffer %s", fbPath); } if (ioctl(fbFd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo) == -1) { qFatal("QEmboxFbIntegration: Error ioctl framebuffer %s", fbPath); } fbWidth = vinfo.xres; fbHeight = vinfo.yres; fbBytesPerLine = finfo.line_length; fbSize = fbBytesPerLine * fbHeight; fbFormat = vinfo.fmt; fbData = (uint8_t *)mmap(0, fbSize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fbFd, 0); if (fbData == MAP_FAILED) { qFatal("QEmboxFbIntegration: Error mmap framebuffer %s", fbPath); } if (!fbData || !fbSize) { qFatal("QEmboxFbIntegration: Wrong framebuffer: base = %p," "size=%d", fbData, fbSize); } mPrimaryScreen = new QEmboxFbScreen(fbData, fbWidth, fbHeight, fbBytesPerLine, emboxFbFormatToQImageFormat(fbFormat)); mPrimaryScreen->setPhysicalSize(QSize(fbWidth, fbHeight)); mScreens.append(mPrimaryScreen); this->printFbInfo(); }

और इसलिए यहां रिडर्विंग दिखेगा

 QRegion QEmboxFbScreen::doRedraw() { QVector<QRect> rects; QRegion touched = QFbScreen::doRedraw(); DPRINTF("QEmboxFbScreen::doRedraw\n"); if (!compositePainter) { compositePainter = new QPainter(mFbScreenImage); } rects = touched.rects(); for (int i = 0; i < rects.size(); i++) { compositePainter->drawImage(rects[i], *mScreenImage, rects[i]); } return touched; }

नतीजतन, मेमोरी साइज़-ओनर्स के लिए कंपाइलर के सम्मिलित अनुकूलन के साथ, लाइब्रेरी की छवि 3.5 एमबी की हो गई, जो निश्चित रूप से STM32F746 की मुख्य मेमोरी में फिट नहीं होती है। जैसा कि हमने OpenCV के बारे में अपने दूसरे लेख में पहले ही लिखा है, इस बोर्ड में है:

1 एमबी रोम
320 Kb रैम
8 एमबी एसडीआरएएम
16 एमबी QSPI

चूंकि QSPI से कोड निष्पादित करने के लिए समर्थन OpenCV के लिए पहले ही जोड़ा जा चुका है, इसलिए हमने QSPI में संपूर्ण Embox c Qt छवि को लोड करके शुरू करने का निर्णय लिया। और तूफान, लगभग सब कुछ तुरंत QSPI से शुरू हुआ! लेकिन OpenCV के साथ, यह बहुत धीमी गति से निकला।

इसलिए, हमने ऐसा करने का फैसला किया - पहले छवि को क्यूएसपीआई में कॉपी करें, फिर इसे एसडीआरएएम में लोड करें और वहां से निष्पादित करें। एसडीआरएएम से यह थोड़ा तेज़ हो गया, लेकिन अभी भी क्यूईएमयू से बहुत दूर है।

अगला एक अस्थायी बिंदु को शामिल करने का विचार था - क्योंकि क्यूटी एनीमेशन में वर्गों के निर्देशांक की कुछ गणना करता है। उन्होंने इसकी कोशिश की, लेकिन उन्हें दृश्य त्वरण नहीं मिला, हालांकि क्यूटी डेवलपर्स ने लेख में दावा किया कि एफपीयू टचस्क्रीन पर "एनीमेशन खींचने" के लिए गति में एक महत्वपूर्ण वृद्धि देता है। शायद मूलांक में बहुत कम फ्लोटिंग पॉइंट गणनाएँ हैं, और यह एक विशिष्ट उदाहरण पर निर्भर करता है।

सबसे प्रभावी विचार एसडीआरएएम से फ़्रेमबफ़र को आंतरिक मेमोरी में स्थानांतरित करना था। ऐसा करने के लिए, हमारे पास 480x272 का स्क्रीन आकार नहीं था, लेकिन 272x272 था। हमने A8R8G8B8 से R5G6B5 तक रंग की गहराई को कम किया, इस प्रकार एक पिक्सेल का आकार 4 से 2 बाइट्स तक कम कर दिया। हमें फ्रेमबफ़र का आकार 272 * 272 * 2 = 147968 बाइट्स मिला। इसने महत्वपूर्ण त्वरण दिया, शायद सबसे अधिक ध्यान देने योग्य, एनीमेशन लगभग चिकनी हो गया।

अंतिम अनुकूलन रैम से एमबॉक्स कोड और एसडीआरएएम से क्यूटी का निष्पादन था। ऐसा करने के लिए, हम सबसे पहले, हमेशा की तरह, Qt के साथ स्टेटिक रूप से Embox को लिंक करते हैं, लेकिन हम QSPI में टेक्स्ट, रॉडटा, डेटा और bss लाइब्रेरी के सेगमेंट को रखते हैं, ताकि बाद में हम उन्हें SDRAM में कॉपी कर सकें।

 section (qt_text, SDRAM, QSPI) phdr (qt_text, PT_LOAD, FLAGS(5)) section (qt_rodata, SDRAM, QSPI) phdr (qt_rodata, PT_LOAD, FLAGS(5)) section (qt_data, SDRAM, QSPI) phdr (qt_data, PT_LOAD, FLAGS(6)) section (qt_bss, SDRAM, QSPI) phdr (qt_bss, PT_LOAD, FLAGS(6))

कोड के निष्पादन के कारण, ROM से Embox को भी मूर्त त्वरण प्राप्त हुआ। नतीजतन, एनीमेशन काफी सुचारू हो गया:

पहले से ही बहुत अंत में, एक लेख तैयार करते समय और Embox के विभिन्न विन्यासों की कोशिश करते हुए, यह पता चला कि Qt मूवब्लॉक SDRAM में एक फ्रेमबफ़र के साथ QSPI से ठीक काम करता है, और फ्रेमबफ़र का आकार अड़चन था! जाहिरा तौर पर, शुरुआती "स्लाइड शो" पर काबू पाने के लिए, फ्रेमबफ़र आकार की प्रतिबंधात्मक कमी के कारण 2 गुना तक त्वरण पर्याप्त था। लेकिन विभिन्न फास्ट मेमोरी में केवल एमबॉक्स कोड को स्थानांतरित करके ऐसा परिणाम प्राप्त करना संभव नहीं था (त्वरण 2 से नहीं, बल्कि लगभग 1.5 गुना प्राप्त किया गया था)।

इसे खुद कैसे आजमाएं

यदि आपके पास STM32F7-Discovery है, तो आप खुद Embox के तहत Qt चला सकते हैं। आप हमारी विकि पर यह कैसे करें, पढ़ सकते हैं।

निष्कर्ष

नतीजतन, हम क्यूटी लॉन्च करने में कामयाब रहे! हमारी राय में, कार्य की जटिलता कुछ हद तक अतिरंजित है। स्वाभाविक रूप से, आपको माइक्रोकंट्रोलर्स की बारीकियों को ध्यान में रखना होगा और आम तौर पर कंप्यूटिंग सिस्टम की वास्तुकला को समझना होगा। अनुकूलन परिणाम एक प्रसिद्ध तथ्य को इंगित करते हैं कि कंप्यूटिंग सिस्टम में अड़चन प्रोसेसर नहीं है, बल्कि मेमोरी है।

इस साल हम TechTrain उत्सव में भाग लेंगे। वहां हम और अधिक विस्तार से बताएंगे और माइक्रोकंट्रोलर्स और हमारी अन्य उपलब्धियों पर क्यूटी, ओपनसीवी को दिखाएंगे।

पोर्टिंग Qt से STM32 तक

इसे खुद कैसे आजमाएं

निष्कर्ष

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