Teamprojekt: Programmierung verteilter eingebetteter Systeme

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1 Stephan Friedrichs, Henning Günther, Sven Hesse, Oliver Mielentz, Christoph Peltz, Martin Wegner 8. Februar 2008 Inhaltsverzeichnis 1 Ziele Beschreibung Aufgabenverteilung im Team Kommunikationsprotokoll Aufbau einer Nachricht Felder einer Nachricht Conditions Aufbau Num-Expressions Bool-Expressions Beschreibung des Kommunikationsprotokolls: Rechner Fahrzeug Die Befehle NOP STOP MOVE ReadValue Beispielnachricht Beschreibung des Kommunikationsprotokolls: Fahrzeug Rechner Die Befehle Done Value

2 Version Datum Autor Status Kommentar Martin Wegner Bedeutung der Condition präzisiert Christoph Peltz, Martin Wegner Erste Version 2

3 1 Ziele 1.1 Beschreibung Das von uns gesetzte Ziel für den zweiten Teil dieses Teamprojekt ist folgendes: Es soll erreicht werden, dass das gerade fertiggestellte Fahrzeug mittels Kommandos von einem anderen Rechner aus Befehle empfangen und diese ausführen kann. Diese Befehle werden über ein abstraktes Protokoll und das WLAN-Modul des Fahrzeuges an jenes gesendet. Die Software auf dem Fahrzeug wertet die durch das Protokoll übermittelten Befehle aus und weist seinerseits die entsprechenden Hardware-Treiber an, ihre spezifizierte Arbeit aufzunehmen. Dadurch ist es möglich, dem Fahrzeug dynamisch, während es operiert, Befehle zu erteilen. Damit ist ebenfalls die Grenze für die Größe eines Programmes auf der Platine des Fahrzeuges von geringerer Bedeutung, da ein großes Programm auf dem externen Rechner liegen kann. Dieses Programm kann mit den Sensorwerten arbeiten, Bedingungen für den Abbruch eines Befehls angeben und einiges mehr (siehe 2, Protokoll). Das Projekt wird sich außerdem eine montierte Kamera mit Tag-System zunutze machen, um mithilfe eines,,gps -Dienstes die genaue Position des Fahrzeugs zu ermitteln und damit Punkt-zu-Punkt-Fahrten durchzuführen. 1.2 Aufgabenverteilung im Team Chefmechaniker Oliver Mielentz: Anpassungen am Fahrzeug Software Squad Henning Günther: Programm am externen Rechner, Protokoll Stephan Friedrichs: Programm am externen Rechner, Protokoll Hardware Squad Martin Wegner: Schicht zwischen Protokoll und Treiber, sowie hardwareseitige Implementierung des Protokolls Sven Hesse: Schreiben der Treiber, Kalibrierung des Fahrzeuges Christoph Peltz: Schreiben der Treiber, Kalibrierung des Fahrzeuges 2 Kommunikationsprotokoll Das Protokoll ist ein 2-Wege-Protokoll. D. h. es werden sowohl Nachrichten von einem Rechner an das Fahrzeug als auch in die entgegengesetzte Richtung übertragen. Hierbei überträgt das Fahrzeug zzt. nur Nachrichten auf Anforderung des Rechners hin. 2.1 Aufbau einer Nachricht Länge der Nachricht Nachrichten-Typ Parameter 1... Parameter n Condition (optional) 8 bit 8 bit 8 bit... 8 bit m bit Nachrichten werden bei diesem Protokoll in Bits codiert. Dabei wird zunächst im ersten Byte die Länge der Nachricht codiert. Dies erleichtert die Verarbeitung auf dem Fahrzeug. 3

4 2.2 Felder einer Nachricht Nachrichten-Typ Gibt den Befehl bzw. die Nachricht an. Parameter 1,..., Parameter n Parameter des Typs, jeweils ein Byte lang. Codition Die Condition ist optional. Sie kann manchen Befehlen nachgestellt werden und gibt dann z. B. eine Bedingung für die Ausführung des Befehls an. 2.3 Conditions Aufbau Eine Condition besteht aus Num-Expressions und darauf aufbauend Bool-Expressions. Für beide werden eine Reihe von Operatoren definiert, die jeweils von keinem bis zwei Operanden gefolgt werden. Operatoren haben eine Länge von 8 bit, Operanden von Num-Expressions 16 bit. Ein Expression besteht damit im ersten Byte aus dem Operator, gefolgt von den Operanden. Die Operanden von Bool-Expressions können dabei Num-Expressions oder weitere Bool-Expressions sein Num-Expressions Num-Expressions können die folgenden Operatoren haben: Operator (Codierung) Bedeutung # Operanden 0x05 > 2 0x06 = 2 Außerdem die folgenden Operanden: Operand (Codierung) Bedeutung 0x00 0x01 Das zweite Byte des Operands enthält eine konstante Zahl. Das zweite Byte des Operands enthält die Nummer (ID) eines Sensors Bool-Expressions Bool-Expressions können die folgenden Operatoren haben: Operator (Codierung) Bedeutung # Operanden 0x00 false 0 0x01 true 0 0x02 1 0x03 2 0x04 2 Die Operanden können, wie oben beschrieben, weitere Bool-Expressions oder aber Num-Expressions sein. 3 Beschreibung des Kommunikationsprotokolls: Rechner Fahrzeug Hier gibt es zunächst vier Befehle: NOP, STOP, MOVE und ReadValue. 3.1 Die Befehle NOP Codierung 0x00 4

5 Bewirkt Nichts STOP Codierung 0x01 Bewirkt Das Fahrzeug stoppt MOVE Codierung 0x02 Parameter 1 Art der Bewegung, kann folgende Werte annehmen: Codierung Bedeutung 0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 Fahre geradeaus. Drehe um die eigene Achse links herum. Drehe um die eigene Achse rechts herum. Fahre eine Kurve mit gegebenem Radius um die gegebene Gradzahl links herum. Fahre eine Kurve mit gegebenem Radius um die gegebene Gradzahl rechts herum. Weitere Parameter bei den Werten 0x01 und 0x02: Parameter 3 Gradzahl der Drehung. Weitere Parameter bei den Werten 0x03 und 0x04: Parameter 3 Radius der zu fahrenden Kurve. Parameter 4 Gradzahl der zu fahrenden Kurve. Parameter 2 Geschwindigkeit der Bewegung. Condition Gibt an, unter welcher Bedingung die Ausführung der Bewegung fortgesetzt wird. Bewirkt Das Fahrzeug führt die Bewegung wie angegeben aus ReadValue Codierung 0x03 Parameter 1 Nummer bzw. ID des auszulesenden Sensors. Bewirkt Das Fahrzeug liefert eine Value-Nachricht, die den aktuellen Wert des in Parameter 1 gegebenen Sensors enthält. 3.2 Beispielnachricht Die folgende Nachricht sei als Beispiel-Nachricht hexadezimal-codiert gegeben: 14020F BF A E 5

6 Sie bedeutet: Code Bedeutung Länge der Nachricht: 20 Byte Befehl MOVE... 0F... Geschwindigkeit Geradeaus Condition > Sensor BF... Wert = Sensor A0... Wert > Sensor E Wert 14 Das Fahrzeug soll sich also mit Geschwindigkeit 15 geradeaus bewegen, bis die Bedingung erfüllt ist. (S 1 > 191 S 2 = 160) S 3 > 14 4 Beschreibung des Kommunikationsprotokolls: Fahrzeug Rechner Hier gibt es zunächst die Nachrichten Done und Value. 4.1 Die Befehle Done Codierung 0x00 Bewirkt Bestätigt dem Rechner die komplette Ausführung des aktuellen Befehls Value Codierung 0x01 Parameter 1 Nummer bzw. ID des ausgelesenen Sensors. Parameter 2 Aktueller Wert des Sensors. Bewirkt Antwort auf eine ReadValue-Anfrage des Rechners. Übermittelt den Wert des angefragten Sensors. 6