ORFA

ORFA (Open Robotics Firmware Architecture) — это модульная архитектура для прошивок контроллеров. Изначально была создана для семейства контроллеров Open Robotics, но может быть легко адаптирована к любым другим контроллерам на базе МК AVR. Архитектура и первые совместимые с ней прошивки сейчас находятся в разработке.

Введение

Зачем нужна эта архитектура, какие задачи она решает:

1. Единый формат обращения к любым устройствам низкого уровня, использованным в составе робота. В качестве такого формата принят протокол i2c. Это сделано для того, чтобы прозрачно интегрировать в систему уже имеющиеся устройства для шины i2c (компасы, гироскопы, акселерометры, УЗ-дальномеры и другие).
2. Возможность быстрой сборки прошивки для каждого контроллера как в варианте OR-шлюз-контроллера, так и в варианте подчиненного контроллера на шине RoboBus[I2C].

Краткая информация по использованию

Как подключиться к контроллеру

Через любой адаптер создающий COM порт на ПК и поддерживающий UART (уровня 3.3В) на стороне RoboBus (например, через модули BT-адаптеров или через программатор с функцией USB-UART моста).

Как передавать команды на контроллер

С ПК команды на контроллер можно передать как и любые другие данные через COM-порт. Например, можно использовать любую программу терминал, в которой указать правильные настройки - соответствующую скорость 9600 или 115200 и номер COM-порта, а также дополнительные параметры соединения - 8 бит, без проверки четности, 1 стоп-бит.

Какие команды можно использовать

Это зависит от драйверов, которые установлены в прошивке. Полный список драйверов с указанием в прошивках каких контроллеров они установлены имеется здесь: ORFA - Выданные идентификаторы UID.

Описание

На данный момент поддерживаются только микроконтроллеры семейства AVR ATMega.

Текущая версия состоит из монолитного шлюза UART->I²C и модульного виртуального подчиненного устройства на шине I²C.

При таком подходе ПК обращается к блокам МК как и к любым другим устройствам на шине i2c, что дает унификацию. А при незначительной модификации виртуального слейва можно сделать прошивку для второго контроллера, уже не являющегося шлюзом, управляемого через i2c.

То есть можно достаточно малой кровью получить хорошо расширяемую систему.

Взаимодействие модулей подчиненного устройсва основано на регистровой модели, то есть каждый драйвер устройства связан с определенным набором адресов ячеек.

Структура и взаимодействие модулей в варианте с модулем uart->i2с:

Структура и взаимодействие модулей в варианте только i2c slave:

Команды UART->I²C

Все команды текстовые, перевод строки означает окончание команды, запуск на исполнение.

Реализуется библиотекой libserialgate.a

Название	Запрос	Ответ	Комментарий
Get protocol version	V	V1.0
Clear I2C bus	X	X
Set local address	L<addr>	L<addr>	addr — uint8
Set bus speed (freq)	C<freq>	C<freq>	freq — uint16
Read register	R<addr><reg>[<len>]	SWASR<rdata>P	addr — uint8 reg — uint8 len — uint8, default 1 rdata — uint8 array
Write register	W<addr><reg>	SWA(A)+P	addr — uint8 reg — uint8 A = Ack
I2C request	S<adr+w> S<adr+r><len> \1P \2P (\1|\2)+P	SW(A)+ SR<rdata> \1P \2P (\1|\2)+P	adr+w — uint8, &0xfe adr+r — uint8, |0x01 len — uint8 data — uint8 array rdata — uint8 array

Примеры

ВНИМАНИЕ! Все команды должны оканчиваться переводом строки, который означает окончание команды и передачу её на исполнение!

Инициализировать устройство:

< V
> V1.0
< L20
> L20
< C0064
> C0064
< X
> X

Запросить кол-во драйверов (см драйвер интроспекции) и информацию о первом драйвере:

< S 20 00 00 S 21 01 P
> SWAASR04P
< S 20 00 01 S 21 06 P
> SWAASR002001000108P

Записать в ячейку PWM1 0x60 (в примере адрес регистра PWM1 равен 0x40, в реальном устройстве сначало нужно получить информацию, см пример выше):

< W 20 40 60
> SWAAP

Послать по шине I²C строку на I2C дисплей (адрес 0x40):

< W 40 \s\t\r\i\n\g
> SWAAAAAAP

или

< S 40 \s\t\r\i\n\g P
> SWAAAAAAP

Возможности встроенного/подчиненного I²C устройства (список драйверов)

В случае использования libserialgate.a это внутреннее логическое устройство, его адрес задается командой L<aa>.

Возможности зависят от конкретного набора драйверов собранных в прошивку этого контроллера, но интерфейс для простой интроспекции драйверов, есть всегда, причем всегда через регистр с номером 0x00.

Список всех драйверов, включая драйвер интроспекции.

UID	Platform	Driver
0x0000	All	ORFA Introspection driver
0x0001	All	ORFA SPI Bus driver
0x0020	OR-AVR-M32-D	ORFA Port driver (RoboGPIO)
0x0021	OR-AVR-M128-*	ORFA Port driver (RoboGPIO)
0x0030	OR-AVR-M128-S	ORFA Servo driver
0x0031	OR-AVR-M32-D	ORFA Servo driver (RoboGPIO)
0x0032	OR-AVR-M128-DS	ORFA Servo driver
0x0040	All	ORFA ADC driver (RoboGPIO)
0x0060	All	ORFA Motors driver (RoboMD2)

Установка

• Репозиторий исходных кодов: http://hg.vehq.ru/orfa
• Лицензия: MIT

1. Сделать клон репозитария hg clone http://hg.vehq.ru/orfa
   либо скачать архив с исходными кодами здесь: http://hg.vehq.ru/orfa (ссылка .zip слева в меню)
2. По умолчанию ORFA собирается для OR-AVR-M32-D и скорости 115200 Бод.
   Если нужны иные настройки, то создайте local_config.mk например с таким содержанием:

   PLATFORM = OR_AVR_M128_S
   BAUD = B115200
   

3. make
4. make program (если вы используете AVR Dragon)

Сборка ORFA под AVR Studio + WinAVR

Для этого вам потребуется:

1. Скачать .zip-архив с нужной версией (последняя версия: 0.9.0-b1 Vooon 18:09, 14 октября 2010 (MSD))
2. Создать в этом же каталоге проект ORFA без создания каталога и нового файла (имя важно, иначе AVR Studio не увидит скомилированный файл)
3. Добавить в только что созданный проект файл «main.c»
4. Прописать в свойствах проекта внешний Makefile из скачанного проекта
5. Копировать в папку проекта файл local_config.mk из doc/ и изменить содержимое под себя руководствуясь комментариями
6. Скомпилировать прошивку

План работ

1. Решение общих вопросов;
   1. Структура ядра — Y;
   2. Средства интроспекции набора драйверов — Y;
2. Драйвера для OR-AVR-M32-D
   1. GPIO (цифровые входы/выходы) — Y;
   2. Servo (управление модельными сервоприводами) — Y;
   3. ADC (АЦП) — Y;
   4. SPI — Y;
   5. RoboMD2 (Управление шасси на 2 моторах) — Y;
   6. CapSensor (Работа с ёмкостными сенсорами, типа датчика цвета поверхности) - ?;
3. Драйвера для OR-AVR-M64-S
   1. GPIO (цифровые входы/выходы) — Y;
   2. Servo (управление модельными сервоприводами) — Y (для 32 специальных портов);
   3. ADC (АЦП) — Y;
   4. SPI — Y;
   5. CapSensor (Работа с ёмкостными сенсорами, типа датчика цвета поверхности) - ?;
4. Инструкции к драйверам:
   1. GPIO (цифровые входы/выходы) — Y;
   2. Servo (управление модельными сервоприводами) — Y;
   3. ADC (АЦП) — частично;
   4. SPI — ?;
   5. CapSensor (Работа с ёмкостными сенсорами, типа датчика цвета поверхности) - ?;