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 подчиненного I²C устройства

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.

Интроспекция драйверов

Реализовано с помощью специального драйвера в ядре, который закреплен на регистре 0x00.

Пример работы с драйвером можно посмотреть в модуле pyor.introspection

Типы запросов (регистр, данные…):

1. 00 00 — запросить количество драйверов, нужно прочитать 1 байт
2. 00 nn — запросить информацию о драйвере nn, нужно прочитать 6 байт

Структура информации запроса 2:

Байт	Название	Комментарий
0, 1	UID	Уникальный идентификатор драйвера. Может быть получен у команды проекта «Open Robotics». Таблица уже выданных идентификаторов. Для личного использования зарезервирован диапазон адресов с первым байтом 0xFF.
2	Major Version	Старший номер версии
3	Minor Version	Младший номер версии
4	Start Register	Номер начального регистра
5	Count of registers	Количество регистров То есть все регистры драйвера это интервал (Start Register)..(Start Register + Count of registers - 1)

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. make (для модуля OR-AVR-M32-D, OR-AVR-M168-DX пока не поддерживается)
3. make program (если вы используете AVR Dragon)
4. make orfa.hex (если на выходе нужно получить .hex-файл)

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
3. Добавить в только что созданный проект файл "main.c"
4. Прописать в свойствах проекта внешний Makefile из скачанного проекта
5. Скомпилировать прошивку

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)
   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. Драйвера для OR-AVR-M168-DX
   1. GPIO (цифровые входы/выходы)
   2. Servo (управление модельными сервоприводами)
   3. ADC (АЦП)
   4. RoboMD2 (Управление шасси на 2 моторах)
   5. CapSensor (Работа с ёмкостными сенсорами, типа датчика цвета поверхности)