AurixRacer User Guide

Objectives

사용자 관점에서 AurixRacer를 이해하고 활용할 수 있는 능력을 기른다.

References

/docs/PinsApi.xlsx

SW Architecture

AurixRacer SW Platform은 다음의 그림과 같은 3개의 계층으로 구성되어 있다.

iLLD: 최하단 계층으로 AURIX의 저수준 입출력 기능을 담당하는 드라이버
SnsAct: 센서와 액츄에이터의 추상화 모델 제공과 편의 서비스 제공 + BasicGtmTom: DC Motor, Servo, (Beeper) + BasicPort: On-board LED 와 Digital Input, DC Motor Driver 활성화 + BasicLineScan: LineScan Camera(TSL1401) + BasicVadcBgScan: Analog Input + BasicGpt12Enc: Encoder + BasicStm: Static Cyclic Scheduler + ShellInterface: 직렬통신과 사용자 Shell 환경 제공
Algorithm: 센서정보로 인지하고 동작을 결정하는 제어
- SnsAct 계층에서 추상화된 정보를 활용(BasicModule API 참고)
- 수동 코드와 자동 코드 (Mathwork의 Embedded Real-Time Target) 선택적 활용 가능 (Algorithm: Hand-Code vs. ERT 참고)

UserGuide_SwArch

각 계층은 폴더와 파일명으로 형상관리
- Algorithm 계층: AppSw/Tricore/Algorithm/
- SnsAct 계층: AppSw/Tricore/SnsAct/, AppSw/Tricore/Cfg_Illd
- iLLD 계층: BaseSw/

UserGuide_ProjectExplorer

사용자가 간단하게 사용할 수 있는 스케쥴러를 제공 (Scheduler 참고)
- 해당 모듈의 동작 주기와 순서 조정 가능
정적인 설정 정보 변경: 조건부 컴파일을 사용하여 프로젝트의 설정 정보 관리
여러 보드를 사용할 수 있도록 형상관리하기: 하나의 소스코드가 여러개의 프로젝트, 예를 들어 AK_TC23A와 SB_TC27D,에서 동시에 개발하며 관리할 수 있도록 구성
선택적으로 소스코드 빌드하기: 하나의 프로젝트에서 모듈 시험 코드와 최종 릴리즈 코드를 동시에 개발하며 관리할 수 있도록 구성

Basic Module Structure & API

8bit, 16bit 급 마이크로컨트롤러를 활용하기 위해서는
- 데이터북을 보고 각 서브시스템 특징을 이해하고
- 메모리 공간상의 레지스터 맵에 직접 프로그래밍 하였다.
AURIX와 같은 32bit 급 마이크로컨트롤러는 전통적인 방법으로 개발하기는 어렵다.
- 데이터북을 모두 읽고 일을 하기에는 너무 분량이 많고
- 서브시스템이 막강하여 다양한 기능을 수행할 수 있으므로 다양한 사용예들이 존재하고
- 레지스터의 개수가 너무 많다
BasicModule의 역할: iLLD를 활용하여 센서 및 액츄에이터를 추상화 한다.
- 개발자의 수고를 덜어주기 위하여 잘 다듬어져 있는 iLLD를 제공하고 있다.
- 물론 iLLD를 활용해서 사용예에 맞도록 설정하고 필요한 함수를 찾아서 호출해야 하지만, 레지스터를 직접 프로그래밍하는 것과는 비교할 수 없을 정도로 노력을 덜어준다.
센서와 액츄에이터의 값을 언제든지 접근 가능한 변수와 이 변수를 읽고 쓰는 함수를 제공한다.
- iLLD를 이와 같이 추상화하여 사용자는 해당 센서와 액츄에이터의 값을 쉽게 접근할 수 있게 된다.
- API 변수명: IR_SnsName, IR_ActName
- API 함수명: IR_getSnsName(), IR_setActName(type)
- 내부동작함수:
- BasicModuleName_init(void): 초기화 태스크 appTaskfu_init()에서 호출한다.
- BasicModuleName_run(void): 주기적인 태스크 appTaskfu_xxxms()에서 주기적으로 실행한다.

UserGuide_BasicModuleArch

Sensor Actuator	BasicModule	IR_Variables	Range	Methods
Motor0	GtmTom	IR_Motor.Motor0Vol	-1.0 ~ 1.0	IR_setMotor0Vol(float)	IR_getMotor0Vol()
Motor0	Port	IR_MotorEn.Motor0Enable	0/1	IR_setMotor0En(boolean)	IR_getMotor0En()
Servo	GtmTom	IR_SrvAngle	-1.0 ~ 1.0	IR_setSrvAngle(float)	IR_getSrvAngle()
ServoScan	GtmTom	IR_SrvScanAngle	-1.0 ~ 1.0	IR_setSrvScanAngle(float)	IR_getSrvScanAngle()
Led0	Port	IR_Port.led108	0: ON, 1: OFF	IR_setLed0(boolean)	IR_getLed0()
Led1	Port	IR_Port.led109	0: ON, 1: OFF	IR_setLed1(boolean)	IR_getLed1()
Led2	Port	IR_Port.led110	0: ON, 1: OFF	IR_setLed2(boolean)	IR_getLed2()
Port00.0	Port	IR_Port.p00_0	0/1		IR_getPort00_0()
Port00.1	Port	IR_Port.p00_1	0/1		IR_getPort00_1()
AdCh0	VadcBgScan	IR_AdcResult[AdCh0]	0.0 ~ 1.0 (0~5V)		IR_getUsrAdcChn0()
AdCh1	VadcBgScan	IR_AdcResult[AdCh1]	0.0 ~ 1.0 (0~5V)		IR_getUsrAdcChn1()
AdCh2	VadcBgScan	IR_AdcResult[AdCh2]	0.0 ~ 1.0 (0~5V)		IR_getUsrAdcChn2()
AdCh3	VadcBgScan	IR_AdcResult[AdCh3]	0.0 ~ 1.0 (0~5V)		IR_getUsrAdcChn3()
LineScan Camera0	LineScan	IR_LineScan.adcResult[0][*]	0~4096		IR_getLineScan0(*)
LineScan Camera1	LineScan	IR_LineScan.adcResult[1][*]	0~4096		IR_getLineScan1(*)
Encoder	Gpt12Enc	IR_Encoder.speed			IR_getEncSpeed()
		IR_Encoder.rawPosition			IR_getEncPosition()
		IR_Encoder.direction			IR_getEncDirection

Scheduler

InfineonRacer 는 다음과 같은 Static Cyclic Scheduler를 가지고 있다.
Release 의 예를 살펴보면 다음과 같이
- 초기화 appTaskfu_init(void)
- appTaskfu_1ms(void), appTaskfu_10ms(void), appTaskfu_100ms(void), appTaskfu_1000ms(void) , appTaskfu_idle(void) 테스크를 가지고 있다.
- 그리고 1msec 의 Stm Interrupt 함수 내부에서 실행되는 appIsrCb_1ms(void) 가 있다.
해당되는 주기에 순서에 맞춰서 각 함수를 이곳에 프로그래밍 하면 된다.

void appTaskfu_init(void){
    BasicLineScan_init();
    BasicPort_init();
    BasicGtmTom_init();
    BasicVadcBgScan_init();
    BasicGpt12Enc_init();
    AsclinShellInterface_init();

#if CODE == CODE_HAND
    InfineonRacer_init();
#elif CODE == CODE_ERT
    IR_Controller_initialize();
#else

#endif
}

void appTaskfu_1ms(void)
{
    task_cnt_1m++;

}


void appTaskfu_10ms(void)
{
    task_cnt_10m++;
    if(task_cnt_10m%2 == 0){ /* Every 20msec */
        BasicLineScan_run();
        InfineonRacer_detectLane();
        BasicPort_run();
        BasicGtmTom_run();
        BasicVadcBgScan_run();

        if(IR_Ctrl.basicTest == FALSE){ /* Skip when test Basic Functions */
            #if CODE == CODE_HAND
                InfineonRacer_control();
            #elif CODE == CODE_ERT
                IR_Controller_step();
            #else

            #endif
        }
        AsclinShellInterface_runLineScan();
    }
}

void appTaskfu_100ms(void)
{
    task_cnt_100m++;
}

void appTaskfu_1000ms(void)
{
    task_cnt_1000m++;
}

void appTaskfu_idle(void){
    AsclinShellInterface_run();
}

void appIsrCb_1ms(void){
    BasicGpt12Enc_run();
}

Configuration

SnsAct 계층의 Basic Module에 관한 설정 정보는 /AppSw/Tricore/Cfg_Illd 디렉토리 밑에있는 다음 2개의 파일로 한다.

Module Configuration

Configuration.h 파일을 통하여 보드 전체에 관련된 설정을 관리한다.

설정항목
지원하는 보드의 종류: APPLICATION_KIT_TC237, 또는 SHIELD_BUDDY
각 보드에서 사용하는 입출력 핀의 번호
Shell을 사용하는 ASCLIN 모듈의 종류: ASCLIN3(USB) 혹은 ASCLIN0(Bluetooth module)
Algorithm 코드의 종류: 일반 코드, Mathworks ERT 생성코드, 혹은 SCILab 생성코드(추후 지원 예정)
Encoder 시험용 신호 생성 유무
지원하는 보드의 종류
지원하는 보드를 변경하려면 Config.xml에서 Compiler option 항목에 -DBOARD=SHIELD_BUDDY를 추가해 주어야 한다. (여러 보드를 사용할 수 있도록 형상관리하기 참고)

/* APPLICATION_KIT_TC237 혹은 SHIELD_BUDDY 중에 한가지만 선택*/
#define APPLICATION_KIT_TC237   1
#define SHIELD_BUDDY            2

Sensor Actuator IO 핀 정보

//...
    #define M_TRIGGER                   IfxGtm_TOM0_11_TOUT3_P02_3_OUT
    #define M11_IN                      IfxGtm_TOM0_12_TOUT4_P02_4_OUT
    #define M12_IN                      IfxGtm_TOM0_13_TOUT5_P02_5_OUT
    #define M21_IN                      IfxGtm_TOM0_14_TOUT6_P02_6_OUT
    #define M22_IN                      IfxGtm_TOM0_15_TOUT7_P02_7_OUT

    #define SRV                         IfxGtm_TOM0_8_TOUT0_P02_0_OUT
    #define SRV_SCAN                    IfxGtm_TOM0_9_TOUT1_P02_1_OUT

    #define LED_TICK                    IfxPort_P33_3
    #define LED0                        IfxPort_P33_0
    #define LED1                        IfxPort_P33_1
    #define LED2                        IfxPort_P33_2

    #define PORT00_0                    IfxPort_P00_0
    #define PORT00_1                    IfxPort_P00_1
//...

Algorithm 코드 설정 정보

/* 다음 3개중의 하나만 정의해서 사용*/
#define CODE_HAND       0       // Hand code : default
#define CODE_ERT        1       // Using embedded coder
#define CODE_SCILAB     2       // Using SciLab
#define CODE            CODE_HAND   // Default

Encoder Emulation 여부
만약 이것이 정의 되면 Encoder Emulation 신호가 발생된다. (P02.6, P02.7, P02.8)

/* Encoder Emulation for Gpt12Enc Test */
#define ENCODER_EMUL

Interrupt Configuration

사용하는 인터럽트와 우선순위 설정 정보
SnsAct 관련 인터럽트들

#define INTERRUPT_STM_INT0          ISR_ASSIGN(ISR_PRIORITY_STM_INT0, ISR_PROVIDER_STM_INT0)                            /**Define the System Timer interrupt priority.  */
#define INTERRUPT_INCRINC_ZERO      ISR_ASSIGN(ISR_PRIORITY_INCRENC_ZERO, ISR_PROVIDER_INCRENC_ZERO)               /**Define the  Incremental encoder zero interrupt priority.  */

#define INTERRUPT_ASC_0_RX    ISR_ASSIGN(ISR_PRIORITY_ASC_0_RX, ISR_PROVIDER_ASC_0)                 /**Define the ASC0 receive interrupt priority.  */
#define INTERRUPT_ASC_0_TX    ISR_ASSIGN(ISR_PRIORITY_ASC_0_TX, ISR_PROVIDER_ASC_0)                 /**Define the ASC0 transmit interrupt priority.  */
#define INTERRUPT_ASC_0_EX    ISR_ASSIGN(ISR_PRIORITY_ASC_0_EX, ISR_PROVIDER_ASC_0)                 /**Define the ASC0 error interrupt priority.  */

Algorithm: Hand-Code vs. ERT

Hand-Code

사용자에게 참고 목적으로 간단하게 2개의 함수로 예제를 제공
- InfineonRacer_detectLand(): 좌우의 Line Scan Camera 로 부터 각각 128 개의 정보를 읽어들여 좌우측 여백을 계산
- InfineonRacer_control(): 여백 정보를 고려하여 조향각도와 주행속도를 결정
사용자의 목적에 맞게 함수와 변수를 추가하고, 스케쥴러에 등록하여 사용

typedef struct{
    sint32 Ls0Margin;
    sint32 Ls1Margin;
    boolean basicTest;
}InfineonRacer_t;

InfineonRacer_t IR_Ctrl  
        ={64, 64, FALSE  };

void InfineonRacer_detectLane(void){
    /* IR_LineScan.adcResult 의 정보를 읽어들여서
     * IR_Ctrl.Ls0Margin, IR_Ctrl.Ls1Margin 정보를 계산한다
     */
}

void InfineonRacer_control(void){
    /* IR_Ctrl.Ls0Margin, IR_Ctrl.Ls1Margin 정보를 읽어들여서
     * 좌우 여백을 고려하여 조향각도와 주행속도를 결정하고 출력한다
     */
}

ERT

Model-based 기법으로 제어기 개발 예제 제공
Hand-code 의 InfineonRacer_control() 부분만 조건부 컴파일 하도록 구성
- Mathwork 사의 Embedded Real-time Target을 사용할 경우 두번째 CODE_ERT 만 정의
- 향후 SCILAB의 Auto-code generation 도 지원할 예정

/* in AppSw/Tricore/Cfg_Illd/Configuration.h */
    /* 중간 생략 */
/* 다음 3개중의 하나만 정의해서 사용*/
#define CODE_HAND           // Hand code : default
//#define CODE_ERT          // Using embedded coder
//#define CODE_SCILAB       // Using SciLab
    /* 중간 생략 */

/* in AppSw/Tricore/Main/Release/AppTaskFu.c */

void appTaskfu_10ms(void)
{
    #ifdef CODE_ERT
        IR_Controller_step();
    #else
        InfineonRacer_control();
    #endif
}

UserGuide_Algorithm

ERT Autocode Generation Example
- InfineonRacer/src/matlab/SimulCodeGen.prj
- harness.slx 를 열면 다음과 같이 간단한 구조의 제어기와 차량 모델을 확인할 수 있습니다.
- 상단의 generate_controller_code 를 실행하면 /AppSw/Tricore/Algorithm/ert 디렉토리 밑에 Infineon Racer Controller 모델 부분의 코드가 자동으로 생성

UserGuide_Matlab

선택적으로 소스코드 빌드하기

모듈화된 프로그램의 개발시 모듈 단위로 개발하고 이 모듈들을 통합하여 전체 프로그램을 구성하게 된다. 각 모듈별로 프로젝트를 구성하면 프로젝트의 갯수가 너무 많아지고, 그렇다고 한개의 프로젝트에서 해당 모듈만 시험하게 만들려면 소스코드에서 많은 부분을 변경하여야 한다. 소프트웨어 통합 단계 이후에도 기능 개선이나 디버깅의 목적으로 특정 모듈, 혹은 특정 함수들만 선택적으로 실행해 보고 싶은 경우가 빈번하게 발생한다.

이러한 경우에 BIFACES 가 제공하는 Selection 기능을 활용하면 한개의 프로젝트를 사용하여 선택적으로 소스코드를 빌드하고 실행할 수 있다.

다음과 같은 방법으로 선택적 빌드가 가능하다.

시험마다 변경되어야 하는 부분을 파일 단위로 추출
대체되는 부분을 디렉토리 단위로 병렬적으로 구성
Config.xml에서 selection/variant 항목 수정
빌드후 실행

AurixRacer의 경우를 예로 설명하면

시험마다 변경되는 부분

일반적으로 모듈을 하나 개발할 경우 모듈의 .c/.h 파일이 사용되고, 이것을 Scheduler에 등록하여 실행하게 된다. 그러므로 Scheduler의 실행과 관련되는 AppTaskFu.c/.h 파일과 Main.c/h 파일만 시험마다 변경할 필요가 있게된다.

대체되는 부분을 디렉토리 단위로 병렬적으로 구성

BasicModule 의 시험과 관련되는 파일들을 /AppSw/Tricore/Main 디렉토리 밑에 시험의 이름과 관련되는 이름으로, 예를 들어 TestStm, TestGtm 등, 디렉토리로 만들고 병렬적으로 구성한다. 각 디렉토리 밑에는 이전단계에서 추출한 AppTaskFu.c/.h 과 Main.c/.h 파일이 각각 들어있게 된다.

Config.xml 에서 selection 항목 수정

/Main 디렉토리 밑에 병렬적으로 디렉토리가 존재하므로 이 디렉토리를 rootPahts로 지정해 주고, 그 밑의 특정 디렉토리 이름을 branches 로 지정해 주면 된다. 아래 예에서는 Release 디렉토리 밑에 있는 파일들만 선택되고 Main 디렉토리 밑에 있는 다른 디렉토리의 파일들은 무시된다.

빌드 후 실행

위와 같은 경우에서는 Release 디렉토리 밑에 있는 파일들과 /Main 디렉토리 이외에 있는 다른 모든 소스코드들이 결합되어 실행파일, AurixRacer_SB_TC27D_Tc.elf 파일을 만들게 된다. 최종 실행파일의 위치와 이름이 변경되지 않았으므로 디버거의 설정도 변경할 필요 없이 동일하게 사용할 수 있는 장점을 갖게 된다.

UserGuide_SelectionBranches

여러 보드를 사용할 수 있도록 형상관리하기

마이크로컨트롤러 소프트웨어를 개발하다 보면 사용하는 보드를 기준으로 변경해야 하는 정보들이 있다. 그러나 동작에 관계된 소프트웨어의 상당 부분은 공통으로 사용할 수 있는 경우가 대부분이다. 이런 경우 변경되는 부분과 공통으로 사용할 수 있는 부분을 구분하여 파일, 디렉토리, 그리고 프로젝트를 잘 구성하면 매우 효과적으로 관리할 수 있다.

AurixRacer의 경우에는 InfineonRacer의 코드를 최대한 활용하여 구성하였다. InfineonRacer에서는 Application Kit TC237 보드와 2개의 DC 모터를 구동할 수 있는 드라이버 보드를 기준으로 개발 되었고, AurixRacer는 새롭게 ShieldBuddy TC275D 보드와 DC Motor Shield BTN8289 보드를 추가적으로 지원할 수 있도록 만들었다.

AurixRacer에서 이 두 보드를 모두 지원할 수 있도록 형상관리를 하였다.

아래의 그림과 같이 AurixRacer/src 폴더를 살펴보면 Project의 구조와 약간 상이하다.
AK_TC23A와 SB_TC27D 보드에 공통으로 활용되는 부분과, 개별적으로 사용되는 부분을 나누어서 관리하고 있기 때문이다.
우측에 있는 eclipse project explorer에 프로젝트 구성에 관계된 파일들을 Drag&Drop으로 추가하여 준다.

UserGuide_ConfigurationManagement

eclipse 에서 해당 파일들을 참조할 수 있도록 /Project/Properties 메뉴에서 /Resource/LinkedResources 항목에 해당 폴더들의 경로를 추가해 준다.

UserGuide_LinkedResource

BIFACE에서 Build 할 수 있도록 Config.xml 파일에 다음의 항목을 추가해 준다.

UserGuide_ConfigFile

<!-- 이전 생략 -->
<tool name="Cc" type="COMPILER" command="tricore-gcc">
    <optionSet id="Common">$(B_GNUC_TRICORE_CC_OPTIONS) -DBOARD=SHIELD_BUDDY
    </optionSet>
        <argument template="{kw:options} @{kw:incpaths_listfile} -c ${kw:lt} -o $@ -save-temps=obj -MMD" />
</tool>

<!-- 중간 생략 -->
<sourceFolder paths= "../../MyApp/AurixRacer/0_Src/AppSw, ../../_LibSrc/iLLD_1_0_1_8_0__TC27D/Src/, ../../_LibSrc/simio_pls"/>

<selection>
    <variant rootPaths="*/Main" branches ="Release"/>
</selection>

<specificInclude internalPaths= "*/Sfr/*, */BaseSw/*/Tricore, */BaseSw/*/Platform, */BaseSw/*/CpuGeneric" />

Modules

IO: BasicPort

Functions

LED's(Application Kit on board)
Port: Digital Input for User
Motor Driver Inhibit

Files

BasicPort.c/.h

Notes

Nothing special

IO: BasicVadcBgScan

Functions

Analog Input for User

Files

BasicVadcBgScan.c/.h

Notes

- Nothing special

IO: BasicLineScan

Functions

Line Scan Camera 2 개

Files

BasicLineScan.c/.h

Notes

SI, CLK는 두 Line Scan Camera 공통으로 사용
- Port 출력과 waitTime 함수로 신호 발생
AO 출력은 각각 아날로그 채널로 입력
- VadcAutoScan 모드로 2채널 동작
128 지점의 스캔 신호(2채널)를 얻는데 걸리는 시간 : 약 850usec
- 129 clock * 6usec/clock
- clock 의 주기를 더 단축할 수 있지만 감도가 떨어짐
- 조명 조건에 따라서 clock 주기를 조정할 수 있음
개발의 편의를 위하여 다양한 모니터링 방법 제공
- 디버깅 단계: Array View 이용
- 실차 튜닝 단계: Shell 명령어(mls: monitoring line scan)와 SerialPlot 이용

IO: BasicGtmTom

Functions

DC Motor PWM 신호
Servo

Files

BasicGtmTom.c/.h

Notes

[DC Motor PWM]

Frequency: 10KHz
- DC 모터의 시정수와 드라이버 IC의 스위칭 속도에 따라 조정 가능

[Servo & ServoScan]

Period: 10msec
- Servo 의 특성에 따라 조정 가능
On-time: 0.5~2.5 msec
- 0.5: -90 Degree
- 2.5: +20 Degree

IO: BasicGpt12Enc

Functions

Encoder (2^N PPR)

Files

BasicGpt12Enc.c/.h

Notes

위치만 측정하는 것이 아니라 필터링된 속도도 함께 구할 수 있다.
iLLD의 특성상 2^N PPR(Pulse Per Revolution) 의 Encoder 만 사용가능하다.
시험을 위하여 Encoder 신호를 Emulation 할 수도 있다.

Service 1: BasicStm

Functions

Scheduler Tick 발생

Files

BasicStm.c/.h

Notes

Period: 1ms

Service 2: AsclinShellInterface

Functions

직렬 통신을 이용한 Shell 제공

Files

AsclinShellInterface.c/.h

Notes

속도: 115200 bps
주변환경에 따라서 속도 조정 가능

Service 3: TFT (AK_TC23A only)

Functions

MMI 제공

Files

/TftApp 디렉토리 폴더의 파일들

Notes

Graphic 출력
Touch Screen 제공
필요에 따사 사용자가 사용할 수 있는 Text 창과 Graph 창 제공