X38PRS Obsah Palubní systémy - Úvod Analogové přístroje Palubní

23.11.2008
Obsah
X38PRS
• Cvičení č.2
1. Úvod do předmětu, analogové a digitální palubní informační systémy a jejich hierarchické struktury
– Založení vašeho vlastního projektu
– Ladění programu v prostředí MS Visual Studio .NET 2003 NET 2003
• Obsah přednášky
– Základní principy psaní zobrazovací aplikace pro displejový přístroj.
– Ukázková prezentace domácí úlohy
Jak na realizaci domácí úlohy
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
Palubní systémy ‐ Úvod
Analogové přístroje
Související předměty
–
–
–
–
–
2
Přístrojové systémy letadel, přednášející: doc. Draxler
Sběrnicové systémy letadel, přednášející: doc. Kocourek
Elektronické systémy, přednášející: dr. Fisher
Konstrukce a pohon letadel, přednášející: doc. Slavík
Programování avionických systémů: dr. Fisher, doc Vedral
• Převod měřené veličiny do formátu, ke kterému se došlo postupným vývojem:
– Mechanický převod – Variometr
– Elektromechanický převod –
ýp
Přístroj zobrazení teploty j
p y
výstupních plynů
– Nevýhody mechanických přístrojů?
• Náročnost výroby
• Špatná reprodukovatelnost
Zdroj: Westach
• Evoluce přístrojového vybavení →
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
3
Palubní systémy – ?
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
4
Mechanické přístroje
• Mechanické převody
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
Zdroj: ??
5
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
Zdroj: wikipedia
6
1
23.11.2008
Palubní systémy – L410
TCAS
- Exrukze na simulátor.
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
Palubní systémy – A320
Zdroj: www.let.cz
7
Kde je budoucnost?
Glass cockpit – definice, EFIS, PFD, ND, EICAS (ECAM), ND, PFD
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
Digitální přístroje ‐ propojení
Zdroj: jetphotos.net
8
Příklad – převodník S/R
Kombinace: Senzor → zobrazovací prvek
• Bod‐Bod: analogové přenosy, proprietální protokoly, RS232, KLN94
• Vysílač‐několik přijímačů: ARINC429, ADC Shadin2000
• Sběrnice: ADFX
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
9
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
Sběrnicí propojený systém
10
Digitální přístroje
• Tři základní zdroje informace (viz. glass
cockpit)
• Redundantní spojení
• Většinou poskládané z modulů
• Snadná reprodukovatelnost
• Možnost automatického testování
• Nevýhody ?
•
•
•
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
11
Problematická certifikace →
Špatná dostupnost kvalifikovaných součástek → (náročné testování, statistika)
V případě, že na certifikaci dosáhnete,
tak se může stát, že se požadované
součástky přestanou vyrábět
(8086, …, AMD29050, … , Tesla (meče?))
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
12
2
23.11.2008
Další přednášky
•
•
•
•
Motto
Požadavky na přístroje: VFR, IFR, normy
Testování SW
Testování HW
…
Všechno je v základu jednoduchý problém. ↔
• Domácí úloha – softwarové vybavení
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
13
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
Počítačový systém
14
Počítačový systém
• Připojení zobrazovacího panelu
CPU
• Data
Paměť
• Propustnost
p
Datové sběrnice • Instrukce programu
• Data z periferií
• Grafika na zobrazovači
Zdroj: www.transintl.com
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
15
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
Grafický HW
Definice: Framebuffer
• Zobrazovací zařízení, které přenáší zobrazovanou informaci z „bufferu“
• Obsahuje číselné informace pro každý zobrazovací bod – pixel
• Různé režimy zakódování barev pixelů
• Uspořádání periférií
–
–
–
–
–
–
• Paměť → framebuffer
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
16
17
jednobitově (monochromatický režim), čtyřbitově s paletou, osmibitově s barevnou paletou, 16‐bitově (highcolor) a 24‐bitově (truecolor)
Alfa kanál
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
18
3
23.11.2008
Framebuffer #2
Paleta
velikost paměti potřebné pro práci framebufferu je závislá na:
• barevné hloubce, • velikosti palety a velikosti palety a
• rozlišení výstupního signálu
Problémy s přechodem mezi jednotlivými systémy
•
•
Soubor ukazatelů na
barevné nastavení pixelu
R(0xFF) G(0xFF) B(0xFF) = (0x00FFFFFF)
R(0xFF) G(0xFF) B(0xFE) = (0x00FFFFFE)
Ztrátové kódování barev ?
BMP – Projekt pohyblivá
mapa
255 (0xFF)
R(0x00) G(0x01) B(0x00) = (0x00000100)
R(0x00) G(0x00) B(0xFF) = (0x000000FF)
0 (0x00)
R(0x00) G(0x00) B(0x01) = (0x00000001)
0 (0x00)
R(0x00) G(0x00) B(0x00) = (0x00000000)
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
19
Optimalizace datové propustnosti
• Části palety je možné přehrávat „za běhu“ systému
• Použití palety umožňuje zrychlení zápisu informací Je možné zapsat i číst 4 byty v
informací. Je možné zapsat i číst 4 byty v jednou operací.
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
20
Virtual LCD – Inicializace palety
void load_pallette( void )
{
VirtScr_PalleteInit( 256 );
for( iCnt = 0; iCnt < 256; iCnt++)
{
ulCol = lcd_color_map[iCnt];
lArr[iCnt] = RGB( ((ulCol>>8)&0x0F)<<4, ((ulCol>>4)&0x0F)<<4, ((ulCol>>0)&0x0F)<<4 );
}
VirtScr_PalleteSet( 0 , 256, lArr );
} // END void load_pallette( void )
→ Paleta je ve virtuálním LCD připravena. Používejte barvy v rozsahu 0 – 255.
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
21
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
SW a HW
Architektura SW • Low level API
• Grafická knihovna
• Uživatelský program
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
22
• Alternativy k virtuálnímu LCD
23
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
24
4
23.11.2008
Architektura SW #2
Reálný systém?
Top level aplikace
• Projekt Vašeho přístroje
• Základní grafická knihovna
Gauge
GR lib./Obecná knihovna
(prvky jako bod, čára, … )
• HW vrstva počítače
HW Layer/OS
(Ovládání periferií, …)
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
25
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
Architektura SW #3
• Top level aplikace
• Projekt Vašeho přístroje
Software VirtualLCD
(top‐level aplikace Vašeho projektu)
Každá SW někde začíná a někde končí. Skládá se tedy z:
• Inicializace (úvod),
• Hlavní prováděcí části (stať) a
l í
ádě í čá i ( ť)
• Ukončení činnosti (uvolnění zdrojů – závěr)
Gauge
• Základní grafická knihovna
Základní grafická knihovna
(prvky jako bod, čára, … , další věci si musíte dopsat)
GR lib.
• Simulace HW počítače
(časově řízené překreslování na obrazovku)
Čtvereček = projekt, některé části si musíte upravit (Gauge, GRLib), přehled funkce, interface, …
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
VirtualSCR/HW layer
• Tyto části najdete všude
Funkce windows ‐ GDI
27
Virtual LCD ‐ API
– Program pro uP, pro OS MS Windows, Linux
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
void GaugeMain( void )
{
static int iState
= 1;
static int iErrorCode = 0;
• void GaugeMain( void )
• void GaugeClose( void )
• void GaugeTimer1ms( void )
Projekt přístroje je nezávislá entita –
Projekt
přístroje je nezávislá entita ale pro umožnění změny IP ale pro umožnění změny IP
poskytuje:
• void ConnectionDetails( char * btAddress, int iSendPort, int iRecvPort )
• Druhé cvičení: Každý projekt a jeho funkce potřebují unikátní jména. Jinak je nepůjde složit! Pravděpodobně to bude něco jako GaugeMain[číslo skupiny][rok – dvě písmena]
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
26
29
28
Inicializace: Statické proměnné
switch( iState ) // State machine
Stavový automat - přechody
{
// ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐
default:
case 0: // State machine Error ‐ v případě chyby neděláme nic
break; // END case 0: break;
// N case 0:
// ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐
case 1: // State machine init (úvod)
{ // proměnné použité v této části
} break; // END case 1: // State machine init (úvod)
// ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐
case 2: // State machine process (stať)
{
// } break; // END case 2: // State machine process (stať)
} // END switch( iState )
} // END void GaugeMain( void )
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
30
5
23.11.2008
// ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐
case 1: // State machine init (úvod)
{ // proměnné použité v této části
char btAddress[4]; // komunikacni adresa
load_pallette(); // system pallette init
// Socket connection
btAddress[0] = 127;
btAddress[1] = 0;
btAddress[2] = 0;
btAddress[3] = 1;
Inicializace: Stavový automat
// ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐
case 2: // State machine process (stať)
{
// blok příjmu dat z UDP soketu
{
// použité proměnné
int iLength = 100; int iRetVal = 0;
unsigned char btArray[100];
unsigned char chArray[40];
iRetVal = IO_Eth_Receive( chArray, &iLength );
if( iRetVal > 0 )
if( iRetVal 0 )
{
// neco jsme prijali
chArray[2] = 0;
sprintf( btArray, "Value: %s", chArray );
log_insert_int( &mainlog, btArray, 0, 205);
// Send
IO_Eth_Send( chArray, iRetVal );
}
if( IO_Eth_Connect( glb_oConnection.btAddress, glb_oConnection.iSendPort, glb_oConnection.iRecvPort ) < 0 )
{ // v pripade chyby ulzime, ze k chybe doslo
iErrorCode = 1;
// a prejdeme do stavu chyba ( 0 )
iState
= 0;
} else {
// v pripade, ze vse probehlo v poradku, prejdem do stavu // process (stať)
iState
= 2;
}
31
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
Cíl domácí úlohy
• BYTE
(definovaná velikost, definovaný tvar, definované zobrazení a barvy, definované chování, …, vše je definované)
DATA[0] = BYTE
• SHORT
• Odeslat žádost o data a data přijmout
(k
(komunikační kanál je funkční, je definován přenosový formát, …, stačí ik č í k ál j f kč í j d fi á ř
ýf
át
t čí
dosadit)
• Složit přijatou hodnotu, • Vypočítat novou polohu ručičky na přístroji • Překreslit přístroj
33
Komunikační protokol
• INT
DATA[0] = (INT >>0)&0xFF
• FLOAT
DATA[0] = ((char *)&FLOAT)[0]
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
34
• Související problém: Little endian, big endian
btData btData btData btData btData btData btData btData btData btData btData btData
[0]
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
ID
[1]
DATA[0] = (SHORT>>0)&0xFF
DATA[0] = (SHORT>>0)&0xFF
Skládání dat do paketu
Víte něco o CANu?
Protokol CanAerospace je třeba přenést paketem typu UDP
Přenosový formát zprávy je definován následovně:
ID
[0]
32
Skládání dat do paketu
• Vykreslit na displeji přístroj X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
Pooling, proč?
}
} break; // END case 2: // State machine process (stať)
} break; // END case 1: // State machine init (úvod)
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
Hlavní část programu
ID Length DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA
[2]
[0]
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
• Při příjmu hodnoty provádět kontrolu id ifiká
identifikátoru paketu –
k
proč?
č?
Význam jednotlivých položek je následující:
• btData ‐ jsou jednotlivé paměťové pozice v paketu. • ID ‐ je identifikátor zprávy posílaný po sběrnici CAN. • Length ‐ je délka vyplněné datové oblasti DATA, délka zprávy přenášené po sběrnici CAN. • DATA ‐ jsou jednotlivé datové byty. X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
35
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
36
6
23.11.2008
Regulátor pohybu ručičky
Funkčnost přístroje
Řešení dynamiky ručičky – proč?
‐ PID regulátor
Několik módů činnosti
Řešit stavovým automatem
SI32 REG_DoPID( SI32 iError, SI32 iPosition)
{
int iRetVal; float fRegP, fRegI, fRegD, fReg, fError;
// Proportional part of the regulation
fRegP = glb_oPID.fGainP*fError;
// Integral part of the regulation
// derivative state
fReg = fRegP + fRegI ‐ fRegD;
Překreslování:
• Smazání celé oblasti
a opětovné překreslení
• Překreslení posledního obrazu
• Překreslení částí podkladu
if (fReg >= cREG_MAX_HIT) fReg = cREG_MAX_HIT;
if (fReg <= cREG_MIN_HIT) fReg = cREG_MIN_HIT;
iRetVal = (int)fReg;
return (iRetVal);
} // END SI32 REG_DoPID( SI32 iError, SI32 iPosition)
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
37
Grafické API – GR_ #1
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
38
Grafické API – GR_ #2
void GR_screen_clear(void)
void GR_circle(int left, int top, int radius, int type, int color1, int color2, int size)
void GR_putBIGpixel(int x, int y, int size, int col1, int col2)
void GR_bold_line(int left, int top, int right, int bottom, int size, int color, int color2)
void GR_rectangle(int left, int top, int right, int bottom, int color1, int color2, int size)
void GR_full_rectangle(int left, int top, int right, int bottom, int color)
id
f ll
l (i l f i
i i h i b
i
l )
void GR_arc(int center_x, int center_y, int radius, int angle1, int angle2, int color1, int color2, char size)
void GR_contour_arc(int center_x, int center_y, int radius, int angle1, int angle2, int width, int color1, int color2, char size)
void GR_solid_arc(int center_x, int center_y, int radius, int angle1, int angle2, int width, int color1, int color2, char size)
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
39
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
40
Grafické API – GR_ #3
Grafické API – GR_ #4
int GR_getStrLen( unsigned char fontType, char *text)
int GR_getFontYsize( unsigned char fontType )
void GR_outtextxy8x8(int x, int y, int color, char *textstring)
void GR_outval8x16(int x, int y, int color, char *textstring)
// 16x24
void GR_outFont(int x, int y, unsigned char fontType, unsigned char fontFlags, int color, int back_color, char *textstring)
void GR_delDigit8x16(int x, int y, int barva)
void GR_draw_bitmap( tBITMAP *b, int left, int top, unsigned char color, unsigned char bg_color )
void GR_draw_part_of_bitmap( tBITMAP *b, int left, int top, int x1, int y1, int x2, int y2, unsigned char flags, unsigned char color, unsigned char bg_color)
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
41
42
7
23.11.2008
Polohování přístroje na ploše
V případě vývoje na reálném HW
• BOD [0, 0]
• Problémy
Direktivy preprocesoru
• #define cORIGIN_X 320
• #define cORIGIN_Y 240
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
43
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
44
Závěr? :‐) Začátek
• Druhé cvičení – Projekt
– Ladění
L dě í
– Kompilace
– Ukázky
• Rychloměr
X38PRS – Úvod – Pavel Pačes
45
8