Bakal´ aˇ rsk´ a pr´ ace

(1)

Model autonomn´ıho vozu sleduj´ıc´ıho ˇ c´ aru

Bakal´ aˇ rsk´ a pr´ ace

Studijn´ı program: B 2646 – Informaˇcn´ı technologie Studijn´ı obor: 1802R007 – Informaˇcn´ı technologie Autor pr´ace: Milan Honc˚u

Vedouc´ı pr´ace: Ing. Jan Koprnick´y, Ph.D.

(2)

Autonomous line following car

Bachelor thesis

Study programme: B 2646 – Information technology Study branch: 1802R007 – Information technology

Author: Milan Honc˚u

Supervisor: Ing. Jan Koprnick´y, Ph.D.

Liberec 2016

(3)

(4)

(5)

Pnoh$a*$ernf

Byl jsem seznS,men s tim, Ze na mou vztahuje z6"kon a. 72112000 Sb., o prd,vu Skolni dilo.

bakalS,iskou pr6ci se ^p1n6 autorsk6m, zejm6na _{$ 60}

Beru na v6domf, Ze Technickd, univerzita

v

Liberci (TUL) neza- sahuje do rn.fch autorsk.fch pr6v

uzitin

m6 bakal6isk6 prdce pro

vnitini potiebu TUL.

UZiji-li bakalS,iskou pr6ci nebo poskytnu-li licenci k jejimu vyuiiti, jsem

si

v6dom povinnosti informovat

o

t6to skutednosti TUL;

v

tomto piipad6 m6

TUL

^prd,voode mne poZadovat rihradu niikladri, kter6 vynaloiila ^navytvoieni diIa, ai, do jejich skute6n6 qfse.

Bakald,iskou prd,ci jsem vypracoval samostatne s pouZitim uveden6

literatury a na, z6,klad6 konzultaci s vedoucim m6 bakal6isk6 ^prd,ce a konzultantem.

Soudasn6 destn6 prohla5uji, Ze ti5t6n5, verze pr5"ce se shoduje s elek- tronickou verzi, vlolenou do IS STAG.

t-lon.*

a

Datum:

4( 5 [046

Podpis:

(6)

Abstrakt

Tato bakaláˇrská práce se zabývá vývojem a testován´ım ˇr´ıdic´ıho algoritmu vyvinutého pro autonomn´ı model vozidla od spoleˇcnosti Freescale. Dále jsou testovány HW úpravy provedené na vozidle, umoˇzˇnuj´ıc´ı reverzaci motor˚u. Závˇerem je popsáno testován´ı a od- ladˇen´ı algoritmu na testovac´ı dráze.

Kl´ıˇcová slova: Freescale, EMEA, algoritmus ˇr´ızen´ı jednoˇrádkové kamery

Abstract

The thesis deals with the development and testing of a control algorithm developed for an autonomous vehicle model from Frees- cale company. Further the vehicle HW adjustments, which allows engine reversing, are tested. In conclusion, testing and debugging of the algorithm, that was made on a test track, is described.

Keywords: Freescale, EMEA, algorithm of control one-liner camera

5

(7)

Podˇ ekov´ an´ı

Podˇekován´ı za tuto práci patˇr´ı pˇredevˇs´ım Ing. Janu Koprnickému, Ph.D., pod jehoˇz odborným veden´ım byla práce sepisována a algoritmus ladˇen.

Dále bych chtˇel podˇekovat panu Petru Stanˇc´ıkovi ze spoleˇcnosti Freescale, který mi pomoc´ı e-mailové komunikace pomohl pochopit principy fungován´ı tohoto vývojového kitu.

Nesm´ım rozhodnˇe opomenout podˇekovat panu docentu Satrapovi za perfektn´ı bal´ık tulthesis, se kterým je sazba textu v systému LÂTEX radost´ı.

A v neposledn´ı ˇradˇe patˇr´ı mé podˇekován´ı rodinˇe a vˇsem, jeˇz mˇe v mých studijn´ıch aktivitách podporuj´ı.

(8)

Obsah

Seznam zkratek . . . 10

Uvod´ 11 1 Motivace 12 1.1 EMEA . . . 12

1.1.1 Vybran´a pravidla EMEA 2016 . . . 12

2 Teoretick´a a reˇserˇsn´ı ˇc´ast 14 2.1 Hardware . . . 14

2.1.1 Freescale kit . . . 14

2.1.2 Deska TRK-MPC5604B/C . . . 15

2.1.3 Mechanick´e spojky vodiˇc˚u (jumpery) . . . 15

2.1.4 Konektory TRK-MPC5604B/C . . . 17

2.1.5 Deska The FC Motor Drive Version A . . . 19

2.1.6 Line´arn´ı kamera . . . 20

2.1.7 Motory, baterie . . . 21

2.1.8 Zmˇeny HW . . . 22

2.2 Software . . . 23

2.2.1 Vyuˇzit´y software . . . 23

2.2.2 CodeWarrior . . . 23

2.2.3 Terminal . . . 23

2.2.4 Sample Project . . . 24

3 Praktická ˇcást 25 3.1 Nástin ˇreˇsen´ı . . . 25

3.1.1 Sledov´an´ı ˇc´ary . . . 25

3.1.2 R´ızen´ı motor˚ˇ u . . . 26

3.2 Moˇzn´e realizace parkovac´ıho man´evru . . . 26

3.2.1 Enkod´er . . . 26

3.2.2 Odometrie . . . 27

3.3 Vlastn´ı algoritmus . . . 27

3.3.1 Cekac´ı f´ˇ aze . . . 27

3.3.2 Zpracov´an´ı dat z kamery . . . 27

3.3.3 Rychlost . . . 28

3.3.4 Prahovac´ı funkce . . . 28

7

(9)

3.4 HW ´upravy . . . 30

3.4.1 Vnˇejˇs´ı ´uprava . . . 30

3.4.2 Softwarové testován´ı provedených úprav . . . 31

3.5 Probl´emy pˇri realizaci . . . 32

3.5.1 32bit OS . . . 32

3.5.2 Chybn´e mˇeˇren´ı kamery . . . 32

3.5.3 Funkce Delay() . . . 32

3.5.4 Vybit´a baterie . . . 32

3.6 Testov´an´ı . . . 33

Z´avˇer 34

Pˇr´ılohy 37

A Obsah pˇriloˇzen´eho CD 37

(10)

Seznam obr´ azk˚ u

1.1 Uk´azka tratˇe podle pravidel v roce 2015 . . . 13

2.1 Boˇcn´ı pohled . . . 14

2.2 Horn´ı pohled . . . 14

2.3 Z´akladn´ı jumpery . . . 16

2.4 R´ıdic´ı deska . . . 18ˇ 2.5 V´ykonov´a deska . . . 19

2.6 Led diody a tlaˇc´ıtka . . . 19

2.7 Motory zadn´ı n´apravy . . . 21

2.8 Servomotor pˇredn´ı n´apravy . . . 21

2.9 Propojen´ı prvk˚u vozu . . . 22

2.10 V´yvojov´e prostˇred´ı CodeWarrior . . . 23

2.11 Termin´al . . . 24

3.1 N´astin ˇreˇsen´ı . . . 25

3.2 Diagram navrhnut´eho algoritmu . . . 29

3.3 Pravdivostn´ı tabulka [15] . . . 30

3.4 HW ´upravy vozidla . . . 31

3.5 Trat’ v laboratoˇr´ıch TUL . . . 33

9

(11)

Seznam zkratek

RAM Random Access Memory — pamˇet’ s libovoln´ym pˇr´ıstupem HW Hardware — fyzick´e vybaven´ı pˇr´ıstroje

PWM Pulse Wide Modulation — pulznˇe ˇs´ıˇrkov´a modulace GND Ground — uzemnˇen´ı

I/O Input/Output — vstupnˇe/v´ystupn´ı

EMEA Název soutˇeˇze, pˇri které se poˇrádaj´ı závody voz˚u Freescale CAN Controller Area Network — sbˇernice

DC Direct Current — stejnosmˇern´y proud LIN Local Interconnect Network — sbˇernice

LED Light Emitting Diode — dioda emituj´ıc´ı svˇetlo

(12)

Uvod ´

Tato práce se zabývá vývojem a testován´ım algoritmu pro autonomn´ı model vozidla od spoleˇcnosti Freescale. Dále jsou testovány realizované HW úpravy pro moˇznost reverzace motor˚u. V prvn´ı ˇcásti se práce zabývá motivac´ı a zpracován´ım reˇserˇsn´ı ˇcásti na toto téma.

Pops´any jsou z´akladn´ı schopnosti modelu vˇcetnˇe popisu jeho hlavn´ıch periferi´ı.

Následuje popis a postup vývoje vlastn´ıho algoritmu pro pohyb vozidla. Popsány jsou také vybrané realizované stˇeˇzejn´ı funkce, které maj´ı pro algoritmus nepostra- datelný význam. Jelikoˇz se práce neobeˇsla bez komplikac´ı, v posledn´ı ˇcásti jsou tyto popsány.

11

(13)

1 Motivace

Motivac´ı této práce bylo zrealizovat a následnˇe otestovat algoritmus, kterým by bylo moˇzné splnit poˇzadavky pro kvalifikaci do závod˚u, jeˇz se s tˇemito modely organizuj´ı.

Také bylo tˇreba otestovat funkˇcnost a správné proveden´ı HW úprav, které byly realizovány pro letoˇsn´ı rok.

Toto téma jsem si vybral z d˚uvodu mé záliby v robotice a automatizaci. Zpra- cován´ım bakaláˇrské práce jsem si osvojil jednoduché zpracován´ı obrazu, inicializaci vývojového procesoru a vytváˇren´ı jednoduchých ˇr´ıdic´ıch algoritm˚u. Deska modelu obsahuje také sbˇernice typu RS-232, LIN a CAN, které jsou pro mˇe velmi zaj´ımavé, a proto jsem se s nimi zkusil ˇcásteˇcnˇe seznámit.

1.1 EMEA

Soutˇeˇz, bˇehem n´ıˇz se poˇr´adaj´ı z´avody s tˇemito modely se jmenuje EMEA [10].

Týká se pˇredevˇs´ım student˚u technických univerzit. Kaˇzdý rok jsou specifikovány poˇzadavky pro moˇznost úˇcasti na této soutˇeˇzi.

Trat’ je sloˇzena z nˇekolika ˇcást´ı. M˚uˇze obsahovat tunely, mosty a závody mohou prob´ıhat ve tmˇe, na coˇz jsou ovˇsem potˇrebné dodateˇcné úpravy, podmiˇnuj´ıc´ı správné sn´ımán´ı kamery, jako napˇr´ıklad pˇr´ıdavné led osvˇetlen´ı.

Povolené úpravy na modelu jsou specifikovány. Nˇekteré ˇcásti kitu je nutné za- chovat, jiné je moˇzné demontovat a nahradit jinou souˇcástkou. Pravidla jsou velmi striktn´ı a pˇred kaˇzdým závodem prob´ıhá technická pˇrej´ımka a kontrola modelu vozu.

Tým˚um, jeˇz jakýmkoliv zp˚usobem poruˇs´ı podm´ınky stanovené v pravidlech, nen´ı start v soutˇeˇzi umoˇznˇen.

V minulých letech doˇslo k zásadn´ı zmˇenˇe v úpravˇe trati. Dˇr´ıve byla trat’ opatˇrena ˇcernou ˇcarou uprostˇred cesty. V souˇcasné dobˇe je auto navigováno a ˇr´ızeno podle krajnic silnice. Novou podobu tratˇe m˚uˇzete vidˇet na obrázku 1.1.

1.1.1 Vybran´ a pravidla EMEA 2016

• Poˇzadavky na t´ym:

– maximáln´ı velikost týmu jsou 3 ˇclenové, minimáln´ı poˇcet 2 – tým sm´ı být sloˇzen pouze ze student˚u

– studenti nemus´ı b´yt z jedn´e univerzity – . . .

(14)

• N´aleˇzitosti a povolen´e modifikace modelu:

– nutnost pouˇzit´ı Freescale 32-bit Microcontroller – procesor m˚uˇze b´yt na modelu pouze jeden

– model mus´ı být navigován pomoc´ı optického senzoru, ˇzádný jiný zp˚usob nen´ı povolen

– nen´ı povolen DC-DC mˇeniˇc

– povolena pouze jedna baterie s kapacitou <= 3000 mAh – . . .

Obr´azek 1.1: Uk´azka tratˇe podle pravidel v roce 2015

Jelikoˇz byl algoritmus psán pro starý typ tratˇe, nebylo by moˇzné se zúˇcastnit soutˇeˇze podle aktuáln´ıch pravidel. Nutnými podm´ınkami podmiˇnuj´ıc´ı start v soutˇeˇzi by bylo poskládán´ı týmu, výmˇena kamery a v neposledn´ı ˇradˇe pˇrepsán´ı a precizn´ı odladˇen´ı algoritmu.

13

(15)

2 Teoretick´ a a reˇ serˇ sn´ı ˇ c´ ast

2.1 Hardware

2.1.1 Freescale kit

Základem tohoto projektu je kit od spoleˇcnosti Freescale [13], který obsahuje základn´ı komponenty pro stavbu vozidla ve velikosti 1/18. Podvozek je tvoˇren plastovým rámem, na nˇemˇz jsou uchyceny ostatn´ı komponenty. Vývojový kit je jednoduchý, slouˇz´ı pouze ke svému úˇcelu výuky programován´ı procesor˚u. Základn´ı ˇcásti tvoˇr´ı tyto komponenty (bude rozebráno pozdˇeji):

• ˇr´ıdic´ı deska MPC 5604B/C,

• v´ykonn´a deska s H-m˚ustky (Motor drive version A),

• baterie pro nap´ajen´ı,

• servomotor pro nat´aˇcen´ı pˇredn´ıch kol,

• elektromotory pro ˇr´ızen´ı ot´aˇcen´ı zadn´ıch kol,

• line´arn´ı kamera.

Obr´azek 2.1: Boˇcn´ı pohled Obr´azek 2.2: Horn´ı pohled

(16)

2.1.2 Deska TRK-MPC5604B/C

Tato deska [3] disponuj´ıc´ı 32-bitovým procesorem se stará o zpracován´ı veˇskerých instrukc´ı vstupuj´ıc´ıch do vývojového kitu. Obsahuje nˇekolik konektor˚u, pˇres které je moˇzná komunikace s deskou, a t´ım i celým modelem. Program je moˇzné nahrávat do pamˇeti typu FLASH ˇci SRAM.

RAM

Jedná se o nejrychlejˇs´ı typ pamˇeti. Problém je ovˇsem v jejich nestálosti, coˇz znamená, ˇze po odpojen´ı od zdroje napájen´ı dojde k jejich vymazán´ı. Tomuto jevu se ˇr´ıká volatilita pamˇeti. Pamˇeti RAM se dˇel´ı na SRAM a DRAM. SRAM jsou statické pamˇet’ové buˇnky realizovány jako bistabiln´ı klopné obvody. Oproti tomu dynamické RAM jsou na výrobu mnohem jednoduˇsˇs´ı, a tud´ıˇz i znaˇcnˇe levnˇejˇs´ı. Pamˇet’ové buˇnky jsou zde tvoˇreny pomoc´ı tranzistor˚u. Nevýhodou je, ˇze se obsah kaˇzdé pamˇet’ové buˇnky mus´ı pravidelnˇe obnovovat.

Naˇse deska je opatˇrena 32 kB pamˇeti typu SRAM.

FLASH

Jedná se o nevolatiln´ı pamˇet’ s libovolným pˇr´ıstupem. Data jsou ukládána v poli unipolárn´ıch tranzistor˚u s plovouc´ımi hradly. V naˇsem pˇr´ıpadˇe je deska opatˇrena FLASH pamˇet´ı o velikosti 512 kB.

2.1.3 Mechanick´ e spojky vodiˇ c˚ u (jumpery)

Na desce se nacház´ı také velké mnoˇzstv´ı propojovac´ıch konektor˚u neboli jumper˚u.

Pro nás jsou podstatné následuj´ı jumpery:

• POWER SELECT

• OSJTAG IRQ OSJTAG IRQ

Propojen´ı toho jumperu najde uplatnˇen´ı v pˇr´ıpadˇe, ˇze budeme cht´ıt pˇrehrát firm- ware desky. Této moˇznosti bylo vyuˇzito pˇred zaˇcátkem programován´ı algoritmu, kdy doˇslo k nahrán´ı aktuáln´ı verze. Uˇcinˇeno tak bylo z d˚uvodu nefunkˇcnosti vývojového softwaru s aktuáln´ı verz´ı OS. Ani tento update ovˇsem nepomohl s problémy po- psanými v kapitole 3.5.1 na stranˇe 32.

15

(17)

POWER SELECT

Tento jumper slouˇz´ı pro výbˇer varianty, jakým zp˚usobem má být deska napájena.

Jsou zde tˇri moˇznosti propojen´ı:

• REG 5V

• USB 5V

• SBC 5V

Vyuˇzito bylo moˇznosti napájen´ı USB 5V v procesu seznamován´ı s deskou. Toto zapo- jen´ı postaˇcuje pro obsluhu základn´ıch funkc´ı desky, jakými jsou napˇr´ıklad rozsvˇecen´ı LED diod a stisky tlaˇc´ıtek. Pro sloˇzitˇejˇs´ı úlohy jako jsou roztáˇcen´ı motor˚u je za- potˇreb´ı pˇrepojit jumper na variantu REG 5V, která nastav´ı jako výchoz´ı pˇr´ıjem napájen´ı z napájec´ıho konektoru popsaného v kapitole 2.1.4 na stranˇe 18.

Obr´azek 2.3: Z´akladn´ı jumpery

(18)

2.1.4 Konektory TRK-MPC5604B/C

Mezi nejvýznamnˇejˇs´ı konektor, kterým je tato deska opatˇrena, je bezpochyby port USB, d´ıky nˇemuˇz prob´ıhalo pˇripojen´ı k PC a ladˇen´ı v programu terminál. Dalˇs´ımi konektory um´ıstˇenými na hlavn´ı desce jsou:

• RS-232

• LIN

• CAN

• PORT[A-H]

• nap´ajec´ı konektor RS-232

Tento konektor se pouˇz´ıvá jako komunikaˇcn´ı rozhran´ı pro spojen´ı osobn´ıch poˇc´ıtaˇc˚u a dalˇs´ı elektroniky. Propojen´ı prob´ıhá skrze sériovou komunikaci, coˇz znamená, ˇze bity jsou pˇrenáˇseny sekvenˇcnˇe za sebou. Poˇcet pˇrenáˇsených datových bit˚u je vo- litelný, nejˇcastˇeji se ovˇsem pouˇz´ıvá varianta s osmi bity, kdy je pro logickou

”1“

napˇet´ı - 12V a pro logickou

”0“ 12V. Dalˇs´ı informace o sbˇernici: [14]

CAN

Jedná se o sbˇernici, která se pouˇz´ıvá pˇredevˇs´ım v automobilovém pr˚umyslu. Jako v pˇredchoz´ım pˇr´ıpadˇe se jedná o sériovou sbˇernici. Parametry pˇrenosu jsou defi- novány normou ISO 11898. Data jsou odes´ılána v rámc´ıch, z nichˇz kaˇzdý m˚uˇze obsahovat aˇz 8 datových bajt˚u.

LIN [9]

LIN je jednoduchá jednovodiˇcová sbˇernice vhodná pro pˇrenos dat mezi ˇr´ıd´ıc´ı jednot- kou, smart senzory a aktuátory. Rychlost komunikace se pohybuje mezi 2400 a 19200 bit/s. Jedná se o pomˇernˇe novou sbˇernici, jeˇz byla poprvé pouˇzita v automobilech roku 2001.

PORT[A–H]

Na desce se nacház´ı mnoho programovatelných pin˚u, které jsou rozdˇeleny na PORTY.

Port˚u se zde nacház´ı celkem 8 a to s oznaˇcen´ım PORT[A–H], podporovaná funkce dostupné na konkrétn´ıch pinech lze vyˇc´ıst z datasheetu desky. Na kaˇzdém portu, kromˇe H, se nacház´ı 15 pin˚u. Na portu H je 12 programovatelných pin˚u. Vyuˇzitý je celý port B, který je spojen s výkonovou deskou. Dále bude vyuˇzit port E pro schopnost reverzace.

17

(19)

Nap´ajec´ı konektor

Konektor kulatého pr˚uˇrezu nacházej´ıc´ı se v levé horn´ıˇcásti desky slouˇz´ı jako napájec´ı.

Sem je pˇriveden vodiˇc z výkonové desky, který se stará o napájen´ı.

Obr´azek 2.4: ˇR´ıdic´ı deska

(20)

2.1.5 Deska The FC Motor Drive Version A

Výraznou souˇcást´ı modelu je tato deska propojuj´ıc´ı veˇskeré komponenty s napájen´ım.

Jedná se o starˇs´ı typ desky (rev. 0), jenˇz byl prodáván pˇred rokem 2013. Dnes je hojnˇe vyuˇz´ıvána deska novˇejˇs´ı (rev. 1). Hlavn´ım rozd´ılem mezi tˇemito deskami je fakt, ˇze modernˇejˇs´ı deska má oproti starˇs´ımu typu moˇznost pˇr´ımé reverzace motor˚u bez dodateˇcných HW úprav. Dalˇs´ı výhodou je eliminace elektro-magnetické interfence, která zp˚usobovala ruˇsen´ı signálu z lineárn´ı kamery a sniˇzován´ı výkonu servomotoru.

Obrázek 2.5: Výkonová deska

LED diody a tlaˇc´ıtka

Na této desce se nacház´ı 4 programovatelné led diody zelené barvy, pˇr´ımo soused´ıc´ı se stejným poˇctem tlaˇc´ıtek. Na obrázku 2.6 lze vidˇet také jumpery povoluj´ıc´ı LED diody a tlaˇc´ıtka.

Obr´azek 2.6: Led diody a tlaˇc´ıtka

19

(21)

2.1.6 Line´ arn´ı kamera

Lineárn´ı kamera, která je pˇredsazena pˇred vozidlo na kovové rampˇe smontované ze stavebnice Merkur, se jako jediná stará o z´ıskáván´ı vstupn´ıch dat z okol´ı, a tud´ıˇz po- skytuje rozhoduj´ıc´ı vˇetven´ı pro dalˇs´ı vykonáván´ı algoritmu. Kamera je spojena propojovac´ım kabelem pˇr´ımo s výkonnou deskou. Vodiˇce, jeˇz jsou potˇrebné ke správnému fungován´ı kamery jsou ground, power, SI (seriový vstup), AO (analogový výstup), CK (hodinový signál).

Moˇzné je také pˇr´ımo nastaven´ı zaostˇrovac´ı vzdálenosti na kameˇre pomoc´ı otoˇcné ˇcoˇcky. Ploˇsný spoj, na nˇemˇz je kamera uchycena, má ze zadn´ı ˇcásti spoje nalepe- nou ˇcernou pásku, jeˇz eliminuje svˇetelné paprsky dopadaj´ıc´ı ze ˇspatné strany pa- nelu. T´ımto docház´ı k lehkému potlaˇcen´ı ruˇsivých informac´ı, které by mohly m´ıt na výsledné sn´ımán´ı kamery neblahý vliv. Kamera produkuje 128 hodnot z fotodiod, jeˇz jsou v rozmez´ı 0 – 5 V. Zpracován´ı dat z kamery se nejˇcastˇeji provád´ı následuj´ıc´ımi zp˚usoby:

Prahov´a funkce

Jedná se o funkci, která na základˇe nastaveného, ˇci vypoˇcteného vhodného prahu upravuje nasn´ımané hodnoty. Hodnoty vyˇsˇs´ı neˇz je práh nastav´ı na hodnotu

”log.

1“, menˇs´ı ˇci rovn´e prahu na

”log. 0“.

Korelace

V tomto pˇr´ıpadˇe je nutné z´ıskat kvalitn´ı vzor pro zpracován´ı dat. Algoritmus naˇcte z pamˇeti uloˇzený vzor a porovná s daty z´ıskanými z kamery. Na základˇe vyhodnocen´ı rozd´ılu mezi tˇemito dvˇema vzorky se vypoˇc´ıtá akˇcn´ı zásah.

Tento zp˚usob je ovˇsem pomˇernˇe výpoˇcetnˇe nároˇcný, a tud´ıˇz je pro naˇsi potˇrebu rychlého vykonáván´ı algoritmu nevhodný.

(22)

2.1.7 Motory, baterie

O natáˇcen´ı pˇredn´ıch kol se stará servomotor uchycený k ramen˚um kol. Vzdálenost a korekce natáˇcen´ı je moˇzná pˇres závˇesy, které jsou vyrobeny ze závitových tyˇc´ı.

O pohon zadn´ıch kol se staraj´ı dva motory, kde kaˇzdý pohán´ı jedno hnané kolo.

Otáˇcen´ı kol na sobˇe nen´ı závislé, proto je moˇznost jakési simulace diferenciálu. Rych- lost otáˇcen´ı kol je ˇr´ızena pomoc´ı stˇr´ıdy. Baterie které se nacház´ı na tomto modelu disponuje kapacitou 3000 mAh a napˇet´ım 7.2 V. Baterie je pˇripojena na výkonovou desku modelu. Aktuáln´ı stav akumulátoru nen´ı bohuˇzel nijak indikován. V pˇr´ıpadˇe nedostateˇcného nabit´ı se model chová nepˇredv´ıdatelnˇe a je jen tˇeˇzko odhadnutelné, ˇze tyto stavy má za následek baterie.

Servomotor

Rozd´ıl oproti klasickým motor˚um je v tom, ˇze u servomotoru lze nastavit pˇresnou polohu natoˇcen´ı. ˇR´ızen´ı prob´ıhá pomoc´ı PWM, pokud je stˇr´ıda nastavená na 50 %, motor bude ve stˇredu svého natoˇcen´ı. Pˇri sniˇzován´ı ˇci zvyˇsován´ı pomˇeru stˇr´ıdy dojde k jeho vychýlen´ı bud’ ve smˇeru vlevo, nebo vpravo.

Obrázek 2.7: Motory zadn´ı nápravy Obrázek 2.8: Servomotor pˇredn´ı nápravy

21

(23)

2.1.8 Zmˇ eny HW

Oproti minulým let˚um, kdy byl tento model vyuˇz´ıván pro BP a PRJ, doˇslo k výrazné

´

upravˇe HW. Jedná se o spojen´ı mezi výkonovou a ˇr´ıdic´ı deskou, které umoˇzˇnuje pˇr´ımou reverzaci motor˚u, a proto je zajiˇstˇena moˇznost pohybu vzad i u této starˇs´ı výkonové desky s oznaˇcen´ım Motor Drive Version A. Pˇredpoklady nutné pro splnˇen´ı podm´ınek reverzace najdeme v tabulce 3.3 na stranˇe 30.

Obr´azek 2.9: Propojen´ı prvk˚u vozu

(24)

2.2 Software

2.2.1 Vyuˇ zit´ y software

Pro naps´an´ı funkˇcn´ıho algoritmu pro ˇr´ızen´ı modelu bylo vyuˇzito nˇekolik program˚u.

Pro napsán´ı kódu byl pouˇzit program CodeWarrior MPC55xx/MPC56xx v2.10 (Classic), vhodný právˇe pro vývoj této desky. Pro odladˇen´ı a testován´ı napsaného kódu byl vyuˇzit software od firmy PE micro, jedná se o celý bal´ık program˚u, které se k odladˇen´ı vyuˇz´ıvaj´ı. Jeden z nejd˚uleˇzitˇejˇs´ıch se jmenuje Terminal Utility a slouˇz´ı ke komunikaci s vývojovou deskou. Dále zde najdeme kupˇr´ıkladu Logic Analyzer, Accelerometer, Serial Grapher atd. Pouˇzité programy budou zm´ınˇeny a popsány n´ıˇze.

2.2.2 CodeWarrior

Jedná se o vývojové prostˇred´ı pro r˚uzné druhy operaˇcn´ıch systém˚u. Hlavn´ım programovac´ım jazykem je C/C++, ale je moˇzné pouˇz´ıvat i jiné jazyky, jako napˇr´ıklad Pascal, Object Pascal, Objective-C ˇci r˚uzné Java kompilátory.

Obrázek 2.10: Vývojové prostˇred´ı CodeWarrior

23

(25)

2.2.3 Terminal

Terminal od firmy PE micro byl cenným pomocn´ıkem pˇri ladˇen´ı programu. Umoˇzˇnuje komunikaci s deskou, zadáván´ı vstupn´ıch dat a moˇznost výpisu dat výstupn´ıch.

Jedná se o velmi intuitivn´ı program, se kterým se dá pracovat bez vˇetˇs´ıch obt´ıˇz´ı.

Pot´ıˇz pˇricház´ı aˇz s 64bit verz´ı OS, kde se spojen´ı ani za vydatné pomoci vedouc´ıho práce nepodaˇrilo zprovoznit. Proto vývoj prob´ıhal na x86 verzi OS.

Obr´azek 2.11: Termin´al

2.2.4 Sample Project

Pˇri vývoji algoritmu pro desku byl stˇeˇzejn´ı ukázkový program, jenˇz lze stáhnout na stránkách komunity Freescale. Jedná se o velmi popisný algoritmus, který dává jasnou pˇredstavu o fungován´ı desky. Je zde vytvoˇreno nˇekolik funkc´ı, jeˇz nastiˇnuj´ı práci s komponenty desky, jako napˇr´ıklad diody LED, ˇr´ızen´ı servomotoru a také sa- motná práce s registry a povolován´ı konkrétn´ıch pin˚u, které budeme pro náˇs projekt potˇrebovat. Je zde realizována také metoda, jeˇz pˇredstavuje práci s kamerou.

(26)

3 Praktick´ a ˇ c´ ast

3.1 N´ astin ˇ reˇ sen´ı

Po seznámen´ı se s HW ˇcástmi modelu pˇriˇsla na ˇradu programovac´ı ˇcást. Jednalo se o vytvoˇren´ı algoritmu, který bude schopen pomoc´ı kamery sledovat a proj´ıˇzdˇet vytyˇcenou dráhu. Dalˇs´ım úkolem byla realizace parkovac´ıho manévru.

Obr´azek 3.1: N´astin ˇreˇsen´ı

3.1.1 Sledov´ an´ı ˇ c´ ary

Sledován´ı ˇcáry lze provádˇet r˚uznými zp˚usoby. V naˇsem pˇr´ıpadˇe se jedná o jednu z nejjednoduˇsˇs´ıch metod, pˇri které se sn´ımá odraz paprsk˚u svˇetla a následnˇe dojde k vyhodnocen´ı. Výhodou tohoto ˇreˇsen´ı je jednoduchost, nevýhodou naopak to, ˇze si naˇse ˇreˇsen´ı vynucuje perfektn´ı svˇetelné podm´ınky. Pˇri sn´ımán´ı jsou dopadaj´ıc´ı paprsky na ˇrádkovou kameru pomoc´ı A/D pˇrevodn´ık˚u transformovány a ukládány do struktury. V naˇsem pˇr´ıpadˇe se jedná o lineárn´ı pole se 128 hodnotami. Opotˇrebován´ı kamery je jiˇz znaˇcné, tud´ıˇz jsou pro naˇse ˇreˇsen´ı neupotˇrebitelné krajn´ı hodnoty z obou stran. Také uprostˇred mˇeˇren´ı se vyskytuje pár nevalidn´ıch hodnot, které ovˇsem nemaj´ı na fungován´ı zásadn´ı vliv.

25

(27)

3.1.2 R´ızen´ı motor˚ ˇ u

Moˇznost generován´ı ˇs´ıˇrky stˇr´ıdy nám dává schopnost mˇenit rychlost otáˇcen´ı motor˚u.

Toho jistˇe vyuˇzijeme pˇri pr˚ujezdu trat´ı, kdy na rovinách budou otáˇcky vyˇsˇs´ı a pˇri j´ızdˇe do oblouku niˇzˇs´ı za úˇcelem eliminace chybných mˇeˇren´ı a opuˇstˇen´ı tratˇe. Rever- zace motor˚u je po HW úpravách moˇzná za splnˇen´ı podm´ınek z tabulky 3.3. Rozsah parkovac´ıho manévru je ovˇsem znaˇcnˇe eliminován neschopnost´ı sn´ımat plochu za vozidlem.

Pulznˇe ˇs´ıˇrkov´a modulace

Jedná se o jev, kdy je k pˇrenosu analogového signálu nutno pouˇz´ıt pouze dvouhod- notový údaj. Signál je pˇrenáˇsen pomoc´ı stˇr´ıdy. Pro demodulaci signálu se pouˇz´ıvá dolnofrekvenˇcn´ı propust.

Stˇr´ıda

U signál˚u, které bˇehem jedné periody pˇrecházej´ı z jednoho stavu do druhého a naopak, znamená stˇr´ıda pomˇer ˇcas˚u, v nichˇz je signál v jednotlivých úrovn´ıch. Tud´ıˇz napˇr´ıklad stˇr´ıda, generovaná v pomˇeru 1:1, udává pˇr´ıpad, kdy se v polovinˇe doby cyklu nacház´ı výstup na hodnotˇe vrchn´ı a zbytek cyklu na hranˇe spodn´ı. Stˇr´ıda se ˇcasto udává v %, procentuáln´ı hodnota udává na kolik % se signál nacház´ı na úrovni 1. Tedy napˇr´ıklad stˇr´ıda 30 % udává, ˇze 30 % ˇcasu je na výstupu log. 1 (hodnota HIGH) a 70 % ˇcasu log. 0 (LOW).

3.2 Moˇ zn´ e realizace parkovac´ıho man´ evru

Parkovac´ı manévr lze provést nˇekolika zp˚usoby. Jako nejjednoduˇsˇs´ı se jev´ı um´ıstˇen´ı dalˇs´ı kamery na zád’ vozidla. Tato modifikace by ovˇsem neumoˇznila vyjet´ı mimo stanovenou trat’ a algoritmizace pˇr´ıpadných trat’ových výhybek by byla pomˇernˇe nároˇcná. Dalˇs´ı moˇznost´ı by bylo um´ıstˇen´ı enkodér˚u na kola. Ty by dovolovaly sn´ımat poˇcet otáˇcek kol, a t´ım poskytovaly informace pro dalˇs´ı zpracován´ı. K z´ıskán´ı pˇredstavy o pohybu vozidla by bylo nutné implementovat proces odometrie, který by nám poskytl informace pro ˇr´ızen´ı. Porovnán´ım informac´ı z enkodéru by bylo zˇrejmé, jaké kolo se otoˇcilo kolikrát, a tud´ıˇz v jakém úhlu se model vozidla nacház´ı.

3.2.1 Enkod´ er

Základn´ım principem enkodéru je pˇrevod rotaˇcn´ıho pohybu na sekvence elektrických digitáln´ıch impuls˚u. Enkodéry lze rozdˇelit na inkrementáln´ı a absolutn´ı. V pˇr´ıpadˇe inkrementáln´ıho enkodéru z´ıskáme signál obdeln´ıkového tvaru nabývaj´ıc´ı dvou hodnot, který nám ovˇsem neˇr´ıká nic o smˇeru otáˇcen´ı motoru. Pro pˇr´ıpad, kdy potˇrebujeme kontrolu jak nad poˇctem otoˇcen´ı, tak i smˇerem, mus´ıme pouˇz´ıt enkodér absolutn´ı.

V pˇr´ıpadˇe absolutn´ıho enkodéru máme v´ıce stav˚u, neˇz je tomu u inkrementáln´ıho a m˚uˇzeme tud´ıˇz posoudit, docház´ı–li k inkrementaci ˇci dekrementaci.

(28)

3.2.2 Odometrie

Odometrie je proces, pˇri kterém lze ze z´ıskaných dat z enkodér˚u urˇcit polohu vozu.

D˚uleˇzitá je znalost prostˇred´ı a poˇcet otoˇcen´ı jednotlivých kol. Odometrie je zaloˇzena na principu, ˇze namˇeˇrený rotaˇcn´ı pohyb kol je moˇzné pˇrepoˇc´ıtat na konkrétn´ı pohyb v rovinˇe.

3.3 Vlastn´ı algoritmus

3.3.1 Cekac´ı f´ ˇ aze

Za úˇcelem zamezen´ı okamˇzitého vykonáván´ı algoritmu je implementovaná funkce ready(), která se stará jenom o rozsv´ıcen´ı diody, jeˇz pˇr´ımo soused´ı s tlaˇc´ıtkem.

Funkce d´ale ˇcek´a na stisk tohoto tlaˇc´ıtka. Pˇri stlaˇcen´ı je model uveden do provozu.

Souˇcasnˇe dojde k deaktivaci svitu diody. Pˇri vyhodnocen´ı algoritmem, ˇze se jedná o výjezd z trati, je model uveden opˇet do této ˇcekac´ı funkce.

3.3.2 Zpracov´ an´ı dat z kamery

Jeden z prvn´ıch úkol˚u pˇri realizaci ˇr´ıdic´ıho algoritmu bylo z´ıskán´ı a následná úprava dat pˇricházej´ıc´ıch z kamery. Data jsou ˇctena do pole integer˚u pomoc´ı funkce CA- MERA(), pro snadnˇejˇs´ı pouˇzit´ı byly hodnoty v rozsahu 0 – 255 modifikovány do rozsahu 0, 1 (true/false), hodnota jedna pro znaˇcen´ı ˇcáry a hodnoty nula pro pˇr´ıpad okoln´ıho (svˇetlejˇs´ıho) prostˇred´ı. Pole bylo také oˇrezáno o prvn´ıch a posledn´ıch deset hodnot, které vykazovaly nejsp´ıˇse z d˚uvodu opotˇreben´ı kamery známky nevalidn´ıch hodnot.

Pouˇzita byla prahovac´ı funkce popsaná n´ıˇze. Algoritmus funguje tak, ˇze spoˇc´ıtá nejdelˇs´ı sekvenci hodnot 1 v poli, následnˇe je vypoˇc´ıtán stˇred této sekvence a na tento index nastavena promˇenná pro natoˇcen´ı kol. V pˇr´ıpadˇe, ˇze se tento index nacház´ı okolo 30 % ˇci 70 % rozsahu pole, je promˇenná pro natoˇcen´ı nastavena na

´

uplnˇe vlevo/vpravo. Pˇri v´ıce poloˇzkách s hodnotou 1 neˇz je polovina rozsahu pole je promˇenná pro natoˇcen´ı kol nastavena do stˇredu. Toto se m˚uˇze stát v pˇr´ıpadˇe, ˇze v˚uz proj´ıˇzd´ı startovn´ı ˇcárou, která je poloˇzena po ˇs´ıˇrce celé tratˇe ˇci v pˇr´ıpadˇe kˇr´ıˇzen´ı trat´ı.

Algoritmus je psán jeˇstˇe pro starˇs´ı typ dráhy, kdy byla vodic´ı ˇcára um´ıstˇena uprostˇred tratˇe. V souˇcasnosti je trat’ ohraniˇcena ˇcarami z obou stran, obdobnˇe jako je tomu v pˇr´ıpadˇe silnic pouze s krajnicemi bez stˇredového pruhu. Takto bylo re- alizováno z d˚uvodu toho, ˇze veˇskeré vyrobené testovac´ı tratˇe jsou jeˇstˇe pˇrizp˚usobeny starˇs´ım podm´ınkám. Pro pˇr´ıpad výjezdu modelu z tratˇe, je implementována podm´ınka, která v pˇr´ıpadˇe, ˇze se poˇcet kladných hodnot symbolizuj´ıc´ıch ˇcáru dostane pod urˇcenou mez, zastav´ı vozidlo.

27

(29)

3.3.3 Rychlost

Rychlost otáˇcen´ı motor˚u je definována pomoc´ı stˇr´ıdy na odpov´ıdaj´ıc´ım výstupu desky. Nastaven´ı rychlosti otáˇcen´ı se ˇr´ıd´ı podle dat z kamery. Vypoˇctena je od- chylka od stˇredn´ı hodnoty natoˇcen´ı kol. Rychlost má tˇri stupnˇe. Pˇri malé odchylce je rychlost vysoká, s pˇribývaj´ıc´ım odchýlen´ım je sniˇzována. V pˇr´ıpadˇe, ˇze jsou hodnoty od kamery vyhodnoceny jako vyjet´ı z tratˇe, je algoritmus uveden do stavu ˇcekán´ı.

3.3.4 Prahovac´ı funkce

Podle svˇetelných podm´ınek a schopnost´ı kamery lze nastavit prahovou hodnotu, pomoc´ı které je rozeznávána ˇcára od okoln´ıho prostˇred´ı. Pˇri standardn´ıch svˇetelných podm´ınkách se jevila jako ideáln´ı prahová hodnota 250. Nad hodnotu 250 vykázána hodnota true (1) symbolizuj´ıc´ı ˇcáru, v opaˇcném pˇr´ıpadˇe hodnota false (0) pro okoln´ı prostˇred´ı. Bylo by také moˇzné pouˇz´ıt adaptivn´ı nastaven´ı prahu, kdy by byl nasn´ımán nejjasnˇejˇs´ı a nejtemnˇejˇs´ı bod a byl vypoˇcten pr˚umˇer tˇechto hodnot.

Od tohoto ˇreˇsen´ı bylo ale upuˇstˇeno a jako vhodn´a se uk´azala hranice 250.

(30)

Obr´azek 3.2: Diagram navrhnut´eho algoritmu

29

(31)

3.4 HW ´ upravy

Na vozidle byly provedeny HW ´upravy pro moˇznost reverzace motor˚u. Provedenou

´

upravu je moˇzné vidˇet na obrázku 3.4. Jedná se o spojen´ı mezi výkonovou a ˇr´ıdc´ı deskou. Jde o dvouvodiˇcový kabel, který je pˇripájen na noˇziˇcky H-m˚ustk˚u obou motor˚u. Na druhé stranˇe lze kabel zasunout na vhodné piny podporuj´ıc´ı PWM, nezbytnou pro ˇr´ızen´ı reverzovaného chodu motor˚u. V´ıce viz. [15].

Obr´azek 3.3: Pravdivostn´ı tabulka [15]

3.4.1 Vnˇ ejˇ s´ı ´ uprava

Podle tabulky 3.3 bylo tˇreba pro zpˇetný chod zajistit moˇznost ˇr´ızen´ı vstupuj´ıc´ıho signálu IN1 na H-m˚ustc´ıch motor˚u. Za t´ımto úˇcelem byl pˇriveden vodiˇc z ˇr´ıdic´ı desky. Ve výchoz´ım stavu byl takový, ˇze vstup IN1 byl trvale pˇripojen na GND. Bylo tud´ıˇz nutné toto spojen´ı pˇreruˇsit. Kv˚uli eliminaci moˇznosti, ˇze by doˇslo k ulomen´ı ˇci odtaven´ı noˇziˇcky na H-m˚ustku, nebyla odpájena, bylo pouze provedeno pˇreruˇsen´ı spoje mezi noˇziˇckou a GND.

(32)

3.4.2 Softwarov´ e testov´ an´ı proveden´ ych ´ uprav

Za úˇcelem ˇr´ızen´ı vybraného pinu na portech ˇr´ıdic´ı desky bylo tˇreba zjistit, jaké piny podporuj´ı periférii EMIOS pro ˇr´ızen´ı PWM. Na ˇr´ıdic´ı desce se nacház´ı nˇekolik port˚u, kaˇzdý, krom portu H, po 16 pinech. Na portu H se nacház´ı pouze 12 pin˚u. Porty jsou v rozsahu A-H, proto se zde nacház´ı 124 pin˚u pro I/O operace. Podporované funkce na kaˇzdém pinu jsou popsány v datasheetu desky [3]. Jako optimáln´ı se zdálo pouˇzit´ı pin˚u, podporuj´ıc´ıch EMIOS 0, které byly jiˇz nakonfigurovány pro ˇr´ızen´ı modelu smˇerem vpˇred. Bylo nutné dokonfigurovat kanály 16 a 22, jeˇz odpov´ıdaj´ı pin˚um 64 a 70, na nˇeˇz bylo spojen´ı s H-m˚ustky napojeno. Konfigurace kanál˚u byla definována obdobnˇe jako pro kanály 6 a 7, které se staraj´ı o vytváˇren´ı stˇr´ıdy pro pohyb vpˇred.

Zde následuje ukázková deklarace kanálu ˇc 16. obdobnˇe je definován a deklarován kanál ˇc. 22. Pro správnou rotaci kol je nutné pos´ılat PWM pouze na IN1 nebo IN2.

Tud´ıˇz je nutné selektivn´ı povolován´ı výstup˚u pin˚u na desce.

Obr´azek 3.4: HW ´upravy vozidla

31

(33)

3.5 Probl´ emy pˇ ri realizaci

3.5.1 32bit OS

Jedn´ım z prvn´ıch problém˚u, který se bˇehem vývoje algoritmu vyskytl, byla nutnost pouˇzit´ı 32-bitového operaˇcn´ıho systému. Terminál i program CodeWarrior odm´ıtal pod 64-bitovým systémem pracovat. Bylo tud´ıˇz nutné zajistit operaˇcn´ı systém s ar- chitekturou x86. Jelikoˇz ani Windows 10 x86 nechtˇel s programy spolupracovat, byl nutný návrat k systému Windows 7, jenˇz se pˇri návrhu algoritmu osvˇedˇcil.

3.5.2 Chybn´ e mˇ eˇ ren´ı kamery

Algoritmus z´ıskaný ze Sample projektu, který ukládá do pole o rozsahu 128 jednotek hodnoty 0 – 255, vykazoval pˇri testován´ı nevaliditu nasn´ımaných hodnot na zaˇcátku a konci pole. Bylo prokázáno, ˇze hodnoty jsou chybnˇe interpretovány jiˇz na ˇcipu kamery. Pole bylo proto oˇrezáno o deset hodnot zleva a deset zprava, jelikoˇz bylo vypozorováno, ˇze tyto hodnoty vykazuj´ı nekonzistenci s nasn´ımaným prostˇred´ım.

Mˇeˇren´ı po tomto kroku zaˇcalo vykazovat znaky validity. Nevýhodou je ovˇsem to, ˇze jsme tak pˇriˇsli o krajn´ı hodnoty pole, které jsou pro vykonáván´ı algoritmu d˚uleˇzité a umoˇzˇnuj´ı vˇcasnou reakci na nástup ˇcáry do zorného pole kamery. Z tohoto d˚uvodu bylo nutné sn´ıˇzit rychlost pohybu vozidla, aby bylo moˇzné i bez krajn´ıch hodnot dostat validn´ı a vˇcasné zásahy do ˇr´ızen´ı.

3.5.3 Funkce Delay()

Po napsán´ı algoritmu a jeho následném testován´ı bylo odhaleno, ˇze program nen´ı vykonáván v takové frekvenci, jakou bychom oˇcekávali. To bylo zp˚usobeno t´ım, ˇze se v kódu nacházelo pár zapomenutých volán´ı funkc´ı Delay(). Tato funkce pˇri kaˇzdém zavolán´ı zp˚usob´ı zpoˇzdˇen´ı okolo nˇekolika milisekund. Nejedná se o zásadn´ı ˇcasový

´

usek, ovˇsem v naˇsem pˇr´ıpadˇe okamˇzité potˇreby vyhodnocen´ı pozice ˇcáry, je kaˇzdé prodlen´ı na správném fungován´ı znát.

3.5.4 Vybit´ a baterie

Za tohoto stavu docház´ı k nepˇredv´ıdatelnému chován´ı kitu. Problém je jak pˇri pˇripojen´ı k PC, tak pˇri samotném vykonáván´ı programu. Jelikoˇz se na modelu ne- nacház´ı ˇzádná signalizace stavu nabit´ı baterie, je tento stav jen tˇeˇzko odliˇsitelný on pˇr´ıpadné chyby v algoritmu. Je proto nutné stav nabit´ı baterie pravidelnˇe kontrolo- vat multimetrem.

(34)

3.6 Testov´ an´ı

Testován´ı prob´ıhalo nejdˇr´ıve na zkuˇsebn´ım kousku tratˇe, který byl realizován pouze pro pˇr´ıpad seznámen´ı se s vykonáván´ım, a správným sn´ımán´ım kamery. Pro jiˇz ˇcásteˇcnˇe otestovaný algoritmus byla dále pˇripravená trat’ vytvoˇrená v laboratoˇri Technické univerzity v Liberci. Dráha, která je vytvoˇrena na desce stolu za pomoc´ı ˇcerné pásky na svˇetlém podkladu. Jedná se o standardn´ı ovál se startovn´ı ˇcárou.

Testy navrhnutého algoritmu prob´ıhaly s nejvyˇsˇs´ı obezˇretnost´ı, aby nedoˇslo k pádu a poˇskozen´ı vozidla. Trat’ se podaˇrilo projet s ˇcasem pod 20 vteˇrin bez kolize. Ko- lem tohoto výsledku se pohybovaly hodnoty, zaznamenané v bakaláˇrských prac´ıch z pˇredeˇslých let. Testovány byly i vˇetˇs´ı rychlosti, ovˇsem omezené sn´ımán´ı kamery, které neposkytuje validn´ı krajn´ı hodnoty, mˇelo za následek nˇekolik koliz´ı. S ohle- dem na vyvýˇsený st˚ul bylo tud´ıˇz od vˇetˇs´ıch rychlost´ı upuˇstˇeno. Byla téˇz otestována moˇznost reverzace motor˚u.

Byly testovány jenom základn´ı moˇznosti couván´ı. Pro parkovac´ı manévr by byla nutná modifikace tratˇe a modelu samotného, jenˇz by musel sn´ımat plochu nejen pˇred, ale i za vozidlem. Algoritmizace takto navrhnutého parkovac´ıho manévru by nebyla pˇr´ıliˇs sloˇzitá, algoritmus vyhodnocován´ı stˇredu ˇcáry by byl dost podobný inverzn´ımu algoritmu smˇeru vpˇred. Bylo takto odzkouˇseno chvilkovým odpojen´ım kamery od rámu modelu a provizorn´ım pˇripojen´ım na zadn´ı ˇcást, aby byl sn´ımán povrch nikoli pˇred, ale za vozidlem.

Obr´azek 3.5: Trat’ v laboratoˇr´ıch TUL

33

(35)

Z´ avˇ er

Mnou realizované zadán´ı bakaláˇrské práce se ukázalo jako velice pˇr´ınosné a zaj´ımavé.

Seznámil jsem se za toto obdob´ı s inicializac´ı a principy fungován´ı mikropoˇc´ıtaˇce, se kterým jsem v dosavadn´ım studiu nebyl pˇr´ıliˇs mnoho kontaktu. Zaj´ımavým prvkem bylo také vyv´ıjen´ıˇr´ıdic´ıho algoritmu, pˇri nˇemˇz byla osvˇeˇzena znalost programovac´ıho jazyka C/C++. Jako vˇetˇsina prac´ı se bohuˇzel ani tato neobeˇsla bez poˇcáteˇcn´ıch problém˚u, které byly naˇstˇest´ı brzo pˇrekonány.

Testován´ı algoritmu na trati dopadlo vcelku podle mých oˇcekáván´ı. ˇCas, kterého jsem dosáhl, nebyl z tˇech nejúchvatnˇejˇs´ıch, ale mysl´ım si, ˇze jsem naˇsel rozumnou hranici mezi rychlost´ı a rizikem poniˇcen´ı modelu.

Testován´ı reverzace motor˚u mohlo jistˇe probˇehnout ve vˇetˇs´ı m´ıˇre, avˇsak jsem rád, ˇze se mi pˇres ˇcasový tlak podaˇrilo prokousat datasheety desky a potvrdit správné proveden´ı realizovaných úprav a jejich ˇcásteˇcné otestován´ı.

Byl demonstrován ˇcásteˇcný parkovac´ı manévr, ovˇsem jenom po provizorn´ıch

´

upravách modelu. Kamera byla pˇrem´ıstˇena za vozidlo a bylo t´ım umoˇznˇeno sn´ımat plochu za modelem. Pro sloˇzitˇejˇs´ı parkovac´ı manévry by bylo nutno opatˇrit model zadn´ı kamerou v pˇr´ıpadˇe, ˇze bychom chtˇeli parkovac´ı manévr realizovat podle vodic´ı ˇcáry. V pˇr´ıpadˇe vyˇsˇs´ıch poˇzadavk˚u na parkován´ı by bylo nutné model opatˇrit enkodéry a realizovat proces odometrie viz. 3.2.

Touto prac´ı jsem z´ıskal mnoho cenných zkuˇsenost´ı, kterých doufám budu moci v budoucnu vyuˇz´ıt. At’ uˇz se jedná o m˚uj zájem v inicializaci mikropoˇc´ıtaˇc˚u, ˇci programován´ı v n´ızkoúrovˇnových jazyc´ıch.

(36)

Literatura

[1] PLÍVA, Z., J. DR ÁBKOV Á, J. KOPRNICK Ý a L. PETRˇZÍLKA. Metodika zpracován´ı bakaláˇrských a diplomových prac´ı

2. upravené vydán´ı. Liberec: Technická univerzita v Liberci, FM, 2014.

ISBN 978-80-7494-049-1. Dostupn´e z: doi:10.15240/tul/002/2014-11-002 [2] Pulznˇe ˇs´ıˇrkov´a modulace. In: Wikipedia: the free encyclopedia [on-

line]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2016-05- 05]. Dostupn´e z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Pulzn%C4%9B_%C5%

A1%C3%AD%C5%99kov%C3%A1_modulace

[3] MPC5604B/C Microcontroller Reference Manual. MPC5604B/C Micro- controller Reference Manual [online].

Freescale Semiconductor, 2013 [cit. 2016-05-05]. Dostupn´e z:

http://cache.freescale.com/files/32bit/doc/ref_manual/

MPC5604BCRM.pdf

[4] Pravidla EMEA 2016. TFC 2016 EMEA Challenge Rules 01 June 2015 — NXP Community[online]. Freescale Semiconductor, 2013 [cit. 2016-05-05].

Dostupn´e z: https://community.freescale.com/docs/DOC-105423 [5] Sample project Codewarrior Sample project for MPC55xxB/C and

MPC56xxB/C [online]. [cit. 2016-05-06].

Dostupn´e z: https://community.freescale.com/docs/DOC-1019

[6] Tvorba diagram˚u - draw. Draw.io is free online diagram software for making flowcharts, process diagrams, org charts, UML, ER and network diagrams [online]. [cit. 2016-05-06]. Dostupn´e z: https://www.draw.io/

[7] Pouˇzit´e ikon. Icon Archive [online]. [cit. 2016-05-06].

Dostupn´e z: http://www.iconarchive.com

[8] Statické a dynamické pamˇeti. Root.cz [online]. [cit. 2016-05-06] Dostupné z: http://www.root.cz/clanky/staticke-a-dynamicke-pameti/

[9] LIN – Local Interconnect Network Automatizace.hw.cz: rady a posledn´ı novinky z oboru [online]. 2004 [cit. 2016-05-11]. Dostupn´e z: http://

automatizace.hw.cz/clanek/2005101501

35

(37)

[10] The NXP Cup EMEA. NXP [online]. [cit. 2016-05-15]. Dostupn´e z: https:

//community.freescale.com/groups/tfc-emea

[11] Enkod´ery. Robotika.cz [online]. [cit. 2016-05-15]. Dostupn´e z: https://

robotika.cz/guide/encoders/cs

[12] Odometry. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA):

Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2016-05-15]. Dostupn´e z: https://en.

wikipedia.org/wiki/Odometry

[13] TFC-KIT: The NXP Cup Intelligent Car Development Sys- tem Favorite. NXP [online]. [cit. 2016-05-15]. Dostupn´e z: http:

//www.nxp.com/products/microcontrollers-and-processors/

power-architecture-processors/mpc5xxx-5xxx-32-bit-mcus/

mpc56xx-mcus/the-freescale-cup-intelligent-car-development-system:

TFC-KIT

[14] RS-232. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA):

Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2016-05-15]. Dostupn´e z: https://cs.

wikipedia.org/wiki/RS-232

[15] Freescale Cup Motor Driver Board. NXP [online]. [cit. 2016-05-15]. Do- stupn´e z: https://community.freescale.com/docs/DOC-1059

(38)

Pˇ r´ılohy

A Obsah pˇ riloˇ zen´ eho CD

1. Bakaláˇrská práce(BP.pdf) 2. Vývojový algoritmus(BPA.zip)

3. Datasheet ˇr´ıdic´ı desky(MPC5604BC.pdf)

37