MIRO एक ओपन इनडोर रोबोट प्लेटफॉर्म है। भाग 4 - सॉफ्टवेयर घटक: ARDUINO (AVR)

हम MIRO प्लेटफ़ॉर्म के सॉफ़्टवेयर घटक को अलग करना जारी रखते हैं। मैं एवीआर के तहत सॉफ्टवेयर के बारे में अधिक विस्तार से जांच करना चाहूंगा। इसलिए, हम इस मुद्दे को दो भागों में समर्पित करेंगे। पहले में, हम पुस्तकालय की सामान्य संरचना का वर्णन करते हैं, और दूसरे में, कुछ प्रमुख वर्ग विधियों के कार्यान्वयन का।

सामग्री की तालिका: भाग 1 , भाग 2 , भाग 3 , भाग 4 , भाग 5

ARDUINO के अंतर्गत आने वाला सॉफ्टवेयर स्व-लिखित सबसे बड़ा निकला। सामान्य तौर पर, रोबोट के एक्ट्यूएटर्स और सेंसर के साथ सीधे काम करने के लगभग सभी तर्क AVR के साथ होते हैं। और इस स्तर पर, एपीआई को लागू किया गया है - एमआईआरओ के लिए एक त्वरित विकास सॉफ्टवेयर लाइब्रेरी।

एपीआई संरचना को संबंधित रिपॉजिटरी के विकी अनुभाग में वर्णित किया गया है । अब तक, केवल रूसी में। और अब हम अधिक विस्तार से कोड का विश्लेषण करेंगे। मैं जानबूझकर पूर्ण वर्ग की घोषणाएं नहीं करूंगा, इसे दीर्घवृत्त "..." के साथ संक्षिप्त करके, केवल उन चीजों को छोड़ दें जो इस समय महत्वपूर्ण हैं।

हमारे सॉफ्टवेयर मॉडल में, प्रत्येक एमआईआरओ रोबोट में एक चेसिस और जुड़े उपकरणों का एक सेट होता है। डिजाइन करते समय, यह मान लिया गया था कि रोबोट चेसिस - यह हमेशा किसी प्रकार की चेसिस होगी - चलने वाले रोबोट या रोबोट जो आंदोलन के कुछ अन्य सिद्धांतों का उपयोग करते हैं, उन्हें अलग से माना जाना चाहिए।

class Miro : public Robot { public: Miro(byte *PWM_pins, byte *DIR_pins); #if defined(ENCODERS_ON) Miro(byte *PWM_pins, byte *DIR_pins, byte *ENCODER_pins); #endif ~Miro(); ... }; 

मायरो क्लास एक शीर्ष-स्तरीय वर्ग है और रोबोट के पूर्ण कॉन्फ़िगरेशन का वर्णन करता है। यह वर्ग रोबोट वर्ग का वंशज है, जो केवल रोबोट की सबसे बुनियादी कार्यक्षमता का वर्णन करता है।

 class Robot { public: Robot(byte *PWM_pins, byte *DIR_pins); #if defined(ENCODERS_ON) Robot(byte *PWM_pins, byte *DIR_pins, byte *ENCODER_pins); #endif ~Robot(); Chassis chassis; void Sync(); int attachDevice(Device *dev); int dettachDevice(Device *dev); ... protected: Device* _devices[ROBOT_MAX_DEVICES]; byte _device_count; }; 

डिजाइनर चेसिस पिंस के प्रारंभिक सेटअप और रोबोट के कॉन्फ़िगरेशन के प्रारंभिक मूल्यों का प्रदर्शन करता है।

सिंक () विधि चेसिस और रोबोट से जुड़े सभी उपकरणों के लिए, एआरओडीनो स्केच के मुख्य लूप () चक्र के प्रत्येक चरण के लिए आवश्यक संचालन को लागू करती है। Miro वर्ग के Miro सिंक () तरीके चेसिस के संबंधित सिंक () तरीके और रोबोट से जुड़े सभी उपकरणों को लागू करते हैं।

रोबोट वर्ग में रोबोट से जुड़े उपकरणों की एक सरणी के लिए एक सूचक भी होता है, इस सरणी के साथ काम करने के तरीके (एक नया डिवाइस कनेक्ट करें, डिस्कनेक्ट करें, इंडेक्स और नाम से ढूंढें)। रोबोट क्लास में चेसिस क्लास का एक ऑब्जेक्ट भी शामिल है - चेसिस।

लेकिन चलो कुछ सरल से शुरू करें - उपकरणों के साथ। प्रत्येक उपकरण जो रोबोट से जोड़ा जा सकता है, यह एक एलईडी, एक सेंसर, या एक एक्चुएटर हो सकता है जो सीधे चेसिस (ट्रॉली) से संबंधित नहीं है, इसके उत्तराधिकारी वर्ग द्वारा वर्णित किया गया है, जो वर्चुअल डिवाइस वर्ग में सभी उपकरणों के लिए आम है:

 class Device { public: virtual void Sync(); virtual void setParam(byte pnum, byte *pvalue); virtual void getParam(byte pnum, byte *pvalue); virtual byte getPinsCount(); virtual char* getName(); virtual byte getParamCount(); protected: byte *pins[2]; }; 

वर्चुअल पैरामीटर सेटपराम, गेटपराम, गेटपरामाउंट डिवाइस पैरामीटर की संख्या को निर्धारित करने, प्राप्त करने और निर्धारित करने के साथ जुड़े हुए हैं। पैरामीटर कोई भी संपत्ति हो सकती है: एलईडी की चमक, सर्वो ड्राइव की स्थिति, आदि। प्रत्येक डिवाइस का उत्तराधिकारी वर्ग इन तरीकों को अपने तरीके से लागू करता है। GetName, getPinsCount मेथड का उद्देश्य, मुझे लगता है, नाम से स्पष्ट है। नई सामना की गई सिंक विधि गैर-अवरोधक डिवाइस नियंत्रण और कुछ डिवाइस संचालन के स्वचालन के लिए एक विशेष विधि है जिसे नियमित रूप से प्रदर्शन किया जाना चाहिए, मुख्य लूप के प्रत्येक पुनरावृत्ति।

आइए अब वंशज वर्ग के कुछ अधिक या कम सामान्य कार्यान्वयन को देखें।

 class MIROUsonic : virtual public Device { public: void Sync(); void setParam(byte bnum, byte *pvalue); void getParam(byte bnum, byte *pvalue); byte getPinsCount(); char* getName(); byte getParamCount(); void Init(byte trig_pin, byte echo_pin); void On(unsigned int max_dist); void On(); void Off(); int getDist(unsigned int max_dist); unsigned int getMesCount(); private: bool _isOn; unsigned int _mesCount; unsigned int _dist; unsigned int _max_dist; }; 

माता-पिता के तरीकों के अलावा, एक अल्ट्रासोनिक रेंजफाइंडर (ऊपर) के वर्ग का निर्धारण करने में, कुछ विधियां भी हैं:

• Init - आरंभीकरण;
• चालू और बंद - डिवाइस चालू करें (रेंजफाइंडर);
• गेटडिस्ट - रेंज फाइंडर द्वारा मापी गई दूरी को लौटाता है;
• getMesCount - डिवाइस चालू होने के बाद से की गई माप की संख्या लौटाता है।

डिवाइस की आंतरिक स्थिति को संग्रहीत करने के लिए, निम्नलिखित फ़ील्ड का उपयोग किया जाता है:

• _isOn (TRUE - उपकरण चालू और बंद विधियों द्वारा नियंत्रित किया जाता है);
• _mesCount (getMesCount विधि में उपयोग किए जाने वाले आयामों की संख्या संग्रहीत करता है);
• _max_dist - माप के लिए अधिकतम आवश्यक दूरी *;
• _dist वास्तविक मापी गई दूरी है।

और अब सिंक विधि की व्याख्या के लिए। यदि डिवाइस में स्थिति _isOn == TRUE (चालू) है, तो माप चक्र स्वयं सिंक विधि में किया जाएगा, और माप परिणाम _dist फ़ील्ड में दर्ज किया जाएगा। इस स्थिति में, जब आप गेटडिस्ट को कॉल करते हैं, तो विधि तुरंत _dist में दर्ज मूल्य वापस कर देगी, कोई माप चक्र नहीं होगा। यदि _isOn == FALSE (बंद), माप चक्र, इसके विपरीत, केवल गेटडिस्ट को कॉल के दौरान किया जाता है, तो सिंक विधि में कुछ भी मापा नहीं जाएगा। यह माना जाता है कि प्रोग्रामर पूरे रोबोट के सिंक विधि को कॉल करेगा, जो बदले में रोबोट से जुड़े सभी उपकरणों के एक ही नाम के सिंक तरीकों और चेसिस क्लास (चेसिस) के एक ऑब्जेक्ट को कॉल करेगा।

एपीआई में उपकरणों में से, केवल उन चीजों को जो एमआईआरओ अब लागू किया गया है: एलईडी, अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर, फोटो-प्रतिरोधक लाइट सेंसर, सर्वो ड्राइव, लाइन सेंसर।

हल्के से चेसिस को स्पर्श करें। यह वर्ग रोबोट के "अमूर्त कार्ट" को लागू करता है। इसमें ऐसी विधियाँ हैं जो आपको मूवर्स को नियंत्रित करने की अनुमति देती हैं।

 class Chassis { public: Chassis(byte *PWM_pins, byte *DIR_pins); #if defined(ENCODERS_ON) Chassis(byte *PWM_pins, byte *DIR_pins, byte *ENCODER_pins); #endif ~Chassis(); void Sync(); float getVoltage(); int wheelRotatePWMTime(int *speedPWM, unsigned long time); int wheelRotatePWM(int *speedPWM); bool wheelIsMoving(byte wheel) {return this->_wheel_move[wheel];} byte getWheelCount() { return WHEEL_COUNT; } #if defined(ENCODERS_ON) int wheelRotateAng(float *speed, float *ang, bool en_break); unsigned long wheelGetEncoder(byte wheel); ... #endif //ENCODERS_ON private: float _vbat; //Battery volgage bool _wheel_move[WHEEL_COUNT]; char _wheelDir[WHEEL_COUNT]; byte _wheel_PWM_pins[WHEEL_COUNT]; byte _wheel_DIR_pins[WHEEL_COUNT]; void _init(byte *PWM_pins, byte *DIR_pins); #if defined(ENCODERS_ON) byte _wheel_ENCODER_pins[WHEEL_COUNT]; bool _wheel_sync_move; float _wheelAngSpeed[WHEEL_COUNT]; float _wheelSetAng[WHEEL_COUNT]; float _wheelSetAngSpeed[WHEEL_COUNT]; ... #endif //ENCODERS_ON }; 

अगर हम एन्कोडर के बिना और आम तौर पर प्रतिक्रिया के बिना एक गाड़ी पर विचार करते हैं, तो पीडब्लूएम सिग्नल का उपयोग करके इसके लिए सरल नियंत्रण विधियां हैं। यदि ट्रॉली में एनकोडर हैं, तो कक्षा बहुत अधिक जटिल हो जाती है। उपयोगकर्ता के जीवन को सरल बनाने के लिए, इस तरह के तरीके दिखाई देते हैं:

• WheelRotateAng - दिए गए कोणीय वेग के साथ पूर्व निर्धारित रोटेशन कोण पर पहिया रोटेशन;
• WheelGetPath - प्रत्येक पहिया द्वारा ट्रैवर्स किए गए पथ की लंबाई लौटाता है;
• WheelGetLinSpeed ​​- प्रत्येक पहिया की वर्तमान रैखिक गति देता है;
• WheelGetAngSpeed ​​- प्रत्येक पहिया की वर्तमान कोणीय गति लौटाता है;
• WheelGetEncoder - प्रत्येक पहिया के एन्कोडर्स की प्रतिक्रियाओं की संख्या लौटाता है।

और कई सहायक विधियां। साथ ही एक प्रणोदन अंशांकन विधि। लेकिन अधिक विस्तार से चेसिस क्लास के प्रमुख तरीकों पर अगली बार विचार किया जाएगा।

थोड़ा आगे बढ़ते हुए, यह इस जगह पर है कि यह नोटिस करना उचित होगा कि इस पूरे मिरो लाइब्रेरी को दो-पहिया अंतर योजना के साथ किसी अन्य रोबोट के साथ आसानी से अनुकूलित या पूरक किया जा सकता है। और एक निश्चित प्रयास के साथ - और अन्य प्रणोदन और स्टीयरिंग कॉन्फ़िगरेशन के लिए। एक अंतर सर्किट के मामले में, आपको config.h कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल को सही ढंग से वर्णन करने की आवश्यकता है। और बिना किसी आरपीआई के। उदाहरण के लिए, एक घंटे से भी कम समय में, हमने अपने क्षेत्रीय BlackMirrorCTF-2019 साइबर स्पेस टूर्नामेंट के लिए हमारे विश्वविद्यालय ( लिंक ) में ऐसे छोटे लोगों के लिए सब कुछ लॉन्च किया।



रोबोट के पास TELNET के माध्यम से पहुँच के लिए एक इंटरफ़ेस और रिमोट कंट्रोल के लिए एक कमांड सिस्टम था। कमांड सिस्टम के साथ दस्तावेज़ कहीं छिपा हुआ या एन्कोडेड था। प्रतिभागियों ने आईपी पते को स्कैन किया और खुद रोबोटों पर पोर्ट खोल दिए। एक सफल कनेक्शन के साथ, रोबोटों ने एक निमंत्रण जारी किया, और प्रतिभागियों ने समझा कि वे "प्रवेश" कर चुके हैं। खैर, फिर टीमों ने राजमार्ग के साथ रोबोटों को फिनिश लाइन पर लाया। प्रारंभ में, वे आईपी कैमरा स्थापित करने के साथ एक अलग कमरे में रोबोट के साथ पूरे ट्रैक बनाना चाहते थे, लेकिन आयोजकों को आईपी कैमरा के साथ कुछ समस्याएं थीं और कुछ आकर्षण खो गए थे।


अभी के लिए बस इतना ही। यह संभव है कि विकास के दौरान, कार्यक्रम मॉडल परिवर्तनों से गुजरना होगा। वैसे, हाल ही में इसे थोड़ा संशोधित किया गया है, क्योंकि कोड थोड़ा अधिक अनुभवी OOP-shchik लग रहा था।

पांचवें भाग से आगे - चलो एनकोडर, कोण और अंशांकन के बारे में बात करते हैं।