ORFA

ORFA (Open Robotics Firmware Architecture) — это модульная архитектура для прошивок контроллеров семейства Open Robotics. 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].

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

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.

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)

Список всех драйверов, включая драйвер интроспекции.

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
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_M64_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
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. Создать в папке проекта файл local_config.mk (ВНИМАНИЕ!!! При любых изменениях в этом файле надо полностью перекомпилировать проект командой Rebuild All) и в нём прописать платформу и скорость UART (B115200 или B9600), например:
PLATFORM = OR_AVR_M64_S
BAUD = B115200
6. Скомпилировать прошивку

Информация разработчикам ORFA

Если вы будете вести разработку\доработку исходных кодов - не забывайте, что режим вывода отладочной информации включается добавлением в этот файл строки DEBUG=1, а сама отладочная информация выводится командой debug(...) аналогичной printf(...), из библиотеки, которую правильно подключать вот так:

#ifndef NDEBUG
#include "serialgate/common.h"
#endif

План работ

1. Решение общих вопросов;
   1. Структура ядра — Y;
   2. Средства интроспекции набора драйверов — Y;
   3. Средства интроспекции набора RoboGPIO портов — ?;
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. ↑ есть только на платформах с RoboMD2