一維弦EwayOS培訓材料課件(PPT 37頁)

1、一維弦 EwayOS第1頁，共37頁。介紹1、LowLevelAI2、Sensor3、HighLevelAI4、Sensor第2頁，共37頁。介紹：如圖所示，EwayOS基于Linux內核進行的機器人操作系統(tǒng)；EwayStdudio是基于EwayOS進行的部署、二次開發(fā)等接口內容。第3頁，共37頁。01LowLevelAI介紹第4頁，共37頁。LowLevelAI：1、控制算法與通信協(xié)議分離2、使用回調傳輸數(shù)據(jù)嚴格控制延遲3、OS內統(tǒng)一坐標系計量單位4、基于URDF的統(tǒng)一機器人模型描述庫LowLevelAI（簡稱LowAI）主要是機器人各個物理硬件的控制和反饋中心，由于機器人會由不同的設備、傳

2、感器接入，需要有一個統(tǒng)一的接口與他們對接，LowAI就起到了這個作用。第5頁，共37頁。LowLevelAI：1、LowAI通過以太網(wǎng)（TCP協(xié)議）鏈接下位機，控制機器人各運動電機運動，開始運動下位機向LowAI反饋運動狀態(tài)2、LowAI接收Function發(fā)送的機器人運動控制，LowAI向Function反饋運動執(zhí)行狀態(tài)。3、LowAI將運動反饋信息以共享內存的形式提交給SensorLowLevelAI（簡稱LowAI ）為EwayOS的運動控制模塊。運動控制模塊連接下位機直接控制機器人各運動電機進行運動。第6頁，共37頁。02Sensor介紹第7頁，共37頁。Sensor：Sensor用于

3、機器人感知世界，特點是1、數(shù)據(jù)量大，大約約在600M/S；2、計算量大，針對這些數(shù)據(jù)在短時間內進行分析計算；3、需要較快的替換算法庫。第8頁，共37頁。Sensor：Sensor是EwayOS中的感知層，Sensor接受HighLevelAI連接，開啟機器人感知功能，根據(jù)機器人的傳感器獲取的數(shù)據(jù)運行算法進行運算，將計算結果發(fā)送至Function，由Function進行處理.1、Sensor與HighAI通過命令廣播相連2、LowAI將運動反饋信息以共享內存的形式提交給Sensor3、Sensor將識別/檢測數(shù)據(jù)直接傳送給Function第9頁，共37頁。Sensor：1、采用數(shù)據(jù)倉儲模式進行傳

4、輸，每個Elem只傳遞內存指針；2、回調方式進行消息傳遞，只有當上一個Elem接收到數(shù)據(jù)后，才傳遞到下一個Elem上；3、基于引腳名稱模塊自動組合，可以快速的替換不同的算法庫；4、支持分布式部署，為將來的擴展作準備。第10頁，共37頁。Sensor：Element機制Sensor將多個算法拆分成為多個Element，每一個Element負責處理一部分運算。每一個Element由多個輸入引腳（InputPin）、多個輸出引腳（OutputPin）及消息輸出（FeatureCode）組成。一個Element至少擁有InputPin、OutPinPin及FeatureCode其中任意的一個。第11頁

5、，共37頁。Sensor：Element機制InputPin負責接收輸入數(shù)據(jù)，OutPinPin負責講計算結果輸出至下級Element。Feature負責生成發(fā)送至Function的消息數(shù)據(jù)。每一個InputPin及OutPinPin均有個子的名稱。Sensor框架在加載Element時根據(jù)每個Pin的名稱自主進行拼接，拼接時一個InputPin只能連接一個OutPutPin，一個OutPutPin可連接多個InputPin。對應的Pin連接成功后，OutputPin輸出的數(shù)據(jù)會立刻被InputPin收到。Element定義Pin及Feature使用宏定義的方式。第12頁，共37頁。Senso

6、r：Element_ExampleDeclare_Element_ID(2f1f7297-438d-4674-a8b4-a9982d521134) /定義Element ID，使用GUID，各Element不可重復Declare_Feature_Code(51) /定義輸出Feature 51,（具體宏定義請參見FuncSDK）Declare_Feature_None /定義此Element無Feature輸出Declare_Input_Pin_Start /InputPin定義開始Declare_Input_Pin(1,Example Element Input 1,false,EwayOS

7、:CvMatBridge) /定義1號輸入引腳，1為InputPin ID（同一Element下的InputPin ID不可重復），Example Element Input 1為此InputPin 的名稱，框架拼接Element的Pin完全根據(jù)Pin的名稱，相同即為可連，名稱大小寫敏感。false說明此引腳不是必須引腳，最后聲明此引腳輸入的數(shù)據(jù)類名，（數(shù)據(jù)類必須繼承CEwayData）。Declare_Pin_End /InputPin定義結束Declare_Output_Pin_Start /OutputPin定義開始Declare_Output_Pin(1,Example Element

8、 Output 1,EwayOS:CvMatBridge) /定義1號輸出引腳，1為OutputPin ID（同一Element下的OutputPin ID不可重復），Example Element Output 1為此Output Pin 的名稱，最后聲明此引腳輸出的數(shù)據(jù)類名。Declare_Pin_End /OutputPin定義結束Declare_Feedback_Start /保留功能eclare_FeedBack_End /保留功能Declare_Element_Implement(CExampleElement) /框架代碼第13頁，共37頁。Sensor：Element連接機制S

9、ensor框架運行后，根據(jù)-t參數(shù)傳入的文件名遍歷此文件夾下的所有可用Element。當Sensor收到ActiveFeature指令后檢測本地是否存在擁有此FeatureCode的Element，若存在則開始連接流程。連接時以一個Element開始，遍歷其所有InputPin，根據(jù)名稱查找本地或網(wǎng)絡內是否存在與其名稱相同的OutputPin，若存在則加載該Element并將此InputPin及OutputPin進行連接。之后繼續(xù)遍歷，直至所有激活的Element的InputPin均配對成功，則該Feature激活成功。對于不必須InputPin，連接是框架會檢測此引腳對應的輸出引腳是否已激活

10、，若已激活，則將此對引腳連接，若未激活，則不進行連接。若待連接的Element不在本機，框架會自動使用TCP/IP遠程調用Element，傳輸數(shù)據(jù)。Sensor t Elem fc 51存放Elem文件夾FeactureCode第14頁，共37頁。03HighLevelAI介紹第15頁，共37頁。HighLevelAI：1、HighLevelAI為EwayOS中的消息分發(fā)模塊。2、HighAI 進程接受 Sensor 的廣播消息，等待 Function 的請求，F(xiàn)unction 可以向 HighAI 請求某個 Feature3、Function 進程可以向 HighAI 請求所需 Featur

11、e ，之后連接所請求的 Feature，獲取所需 Feature 的消息。第16頁，共37頁。04Function介紹第17頁，共37頁。Function：Function是EwayOS中的具體功能層。1、Function連接HighLevelAI獲取機器人檢測消息。2、Function連接LowLevelAI獲得機器人運動控制3、Sensor根據(jù)機器人的傳感器獲取的數(shù)據(jù)運行算法進行運算，將計算結果發(fā)送至FunctionFunction是為了解決某個具體的問題而進行的分析、計算、規(guī)劃運動等組成部分，它的設計其實就是消息隊列，在預期的時間內處理預期的消息，進行機器人控制第18頁，共37頁。Fun

12、ction：1、消息驅動框架2、多級模塊調用3、模塊獨立消息隊列，自成體系4、封裝各類機器人算法庫、應用庫第19頁，共37頁。Function：Message機制Function內部使用MessageList機制，所有消息（包含HighLevelAI檢測到的周邊數(shù)據(jù)，LowLevelAI發(fā)送的運動數(shù)據(jù)以及Function內部的Timer數(shù)據(jù)、自定義消息數(shù)據(jù)）均按到達時間及優(yōu)先級加入一個消息隊列，每個Function內部均存在在一個消息處理線程，該線程讀取此消息列表，串行處理各消息。對于自定義消息，首先定義消息碼，F(xiàn)unMsg_User之后的數(shù)字均可使用。之后在cpp文件中添加消息響應函數(shù)，最后

13、在cpp文件中BEGIN_FIFEMSG_MAP與END_FIFMSG_MAP宏之間添加消息映射。Example：在頭文件中添加#define MuFunMsg FunMsg_User+1eint OnMyMessage(eint& nMsgCode,edouble& dTimeStamp,eint& nParam1,eint& nParam2);MSG_FIFMAP(MuFunMsg,OnMyMessage)/在.cpp文件中END_FIFMSG_MAP前添加END_FIFMSG_MAP第20頁，共37頁。Function：Feature機制Feature為Function向HighLeve

14、lAI請求某項識別、檢測功能所使用。Function欲開啟某項識別或檢測功能時，需在Initialize時或Function運行的任何時間內調用RequestFeature請求Feature。Example：eint TestApp:Initialize(std:vector &vFeatureList,ebool& bLimbAuthority, edouble &dTimeOut) vFeatureList.push_back (SysCom_ID_LMsg_ArmPos); return ERR_NONE;第21頁，共37頁。Function：Feature機制請求成功后Function

15、模塊即會收到對應的識別、檢測消息，此時框架回調用CheckMessageCode回調詢問處理方式。代表處理方式，可選如下值：MsgProcCode_Ignore （0），本模塊忽略此消息。MsgProcCode_Notify （1），當收到此消息時，框架將調用對應的Pro函數(shù)通知模塊處理。MsgProcCode_Record （2），當收到此消息時，框架將數(shù)據(jù)存儲，模塊需要獲得數(shù)據(jù)時調用相應的GetMsgData函數(shù)獲取數(shù)據(jù)。 若不設定返回值，統(tǒng)一按MsgProcCode_Ignore處理第22頁，共37頁。Function：Feature機制！注意1、所有請求成功的Feature應在不需要該

16、功能時再次調用RequestFeature關閉。2、關閉Feature應在JobStart后，在調用Uninitialize前。在不需要該功能時隨時關閉，若本Function模塊可被父Function強制關閉，則應在ProcCloseCmd中關閉Feature。3、若請求Feature成功后HighLevelAI掉線，F(xiàn)unction不需重新請求Feature，框架會在HighLevelAI上線后自動重新請求。4、若在Function請求Feature成功后，由于Sensor原因造成Feature檢測錯誤，F(xiàn)unction會收到ProcFeatureStatus回調。第23頁，共37頁。Fun

17、ction：目前支持的FeatureCode。消息標識(FeatureCode)消息類型概述SysCom_ID_Vision_Marker(51)CMarkerMessageMarker識別數(shù)據(jù)SysCom_ID_Vision_Object(52)CObjectMessage物體識別數(shù)據(jù)SysCom_ID_Vision_Face(53)CFaceMessage人臉識別數(shù)據(jù)SysCom_ID_Voice_Speech(9050)CVoiceMessage語音識別數(shù)據(jù)SysCom_ID_LMsg_Sonar(10052)CSonarMsg聲納檢測到障礙的數(shù)據(jù)SysCom_ID_LMsg_RobPo

18、s(10053)CBotPosMessage機器人位置變化SysCom_ID_LMsg_ArmPos(10054)CArmPosMessage機器人手臂位置變化SysCom_ID_LMsg_HeadPos(10055)CHeadPosMessage機器人頭部位置變化SysCom_ID_LMsg_Battery(10059)CBatteryMsg機器人電池狀態(tài)SysCom_ID_LMsg_PSU(10061)CPSUMsg機器人供電模塊狀態(tài)SysCom_ID_LMsg_Laser(10060)CLaserScanMessage機器人激光數(shù)據(jù)SysCom_ID_LMsg_IMU(10058)CIM

19、UMessage機器人IMU數(shù)據(jù)第24頁，共37頁。Function：Initialize機制Function在啟動時必須要初始化資源，等資源初始化完成之后，系統(tǒng)會調入JobStart函數(shù)，開始Function真正的工作。Initialize為Function初始化函數(shù)，它有三個參數(shù)，F(xiàn)eatureList(需要申請的資源列表)、LimbAuthority(機器人肢體控制權)和TimeOut(Function等待框架處理申請的時間(s)。用戶需要填入本Function能正常運行所需要的所有Feature和Limb請求權限，等系申請成功后會自動調入JobStart中，如果系統(tǒng)沒有申請成功且Tim

20、eOut沒有賦值，則Function會處于一直等待的狀態(tài)；如果申請沒有成功但TimeOut有賦值，則會在等待時間后進入JobFailed。Initialize_Example:eint TestApp:Initialize(std:vector &vFeatureList,ebool& bLimbAuthority, edouble &dTimeOut) vFeatureList.push_back (SysCom_ID_LMsg_ArmPos); bLimbAuthority = true; dTimeOut = 20;/等待JobStart的時間 return ERR_NONE;第25頁，

21、共37頁。Function：Command機制Command為Function向LowLevelAI發(fā)送運動指令，控制機器人運動所使用。Command欲控制機器人運動時，可調用Send系列函數(shù)發(fā)送運動命令。LowLevelAI收到Send系列控制函數(shù)后，首先檢查權限，權限正常后及發(fā)送返回值至Function，運動函數(shù)返回，此時機器人還未開始運動，之后LowLevelAI開始規(guī)劃運動軌跡，發(fā)送電機指令控制機器人運動。當指令發(fā)送完畢，等待下位機執(zhí)行結束后，LowLevelAI會發(fā)送CommandDone消息至Function，通知Function該指令執(zhí)行完畢。Function使用CmdSN識別C

22、ommandDone與之前發(fā)送的運動指令。eint WheelStraight:ProcMotCmdDone(edouble dTimeStamp,CCmdDoneMessage* piCmdDone)/ if(SysCom_ID_LCmd_WheelStraight = piCmdDone-m_nCmdID)/判斷是否是自己發(fā)送的命令 if(ERR_NONE = piCmdDone-m_nCmdStatus) /判斷命令執(zhí)行的結果 ewayos:Log:WriteLog (LogInfo, wheel命令執(zhí)行成功。); std:coutCmdendstd:endl; else ewayos:

23、Log:WriteLog (LogError, wheel命令執(zhí)行失敗); std:coutCmdfailstd:endl; 第26頁，共37頁。Function：子Function機制Function模塊共有兩種編寫方式，一種生成獨立app（emake -t fapp）或編譯為lib庫（emake -t flib），當編譯為lib庫時，該Function可作為子Function被其它Function調用（app及l(fā)ib均可）。調用方式為父Function調用AddChildFun函數(shù)，參數(shù)傳入被調用lib庫名去掉lib前綴及.so后綴?？蚣軙詣訉嵗撟覨unction模塊，將其連入Hig

24、hLevelAI及LowLevelAI，子Function可獲取消息數(shù)據(jù)，可發(fā)送肢體控制指令控制機器人運動。Kid_Example：EGUID gGuid;eint nLoadResult = AddChildFun (RobotMove, &gGuid, );if(ERR_NONE != nLoadResult) OSG_WriteLog (LogError, 加載子Function出錯，錯誤值：%d, nLoadResult);第27頁，共37頁。Function：子Function機制子Function退出可選擇兩種方式，主動退出或被動退出。主動退出為子Function任務執(zhí)行完畢，關閉

25、Feature及肢體控制權，顯式調用FunQuit函數(shù)通知父Function退出。調用FunQuit后，框架回調用子Function的Uninitialize函數(shù)，之后關閉消息處理線程，子Function退出。框架會調用父Function的ProcChildFunQuit回調通知父Function。被動退出為父Function調用PostStopCmdToAllChildFun或PostStopCmdToChildFunByID函數(shù)通知子Function退出，框架會調用子Function的ProcCloseCmd回調通知子Function，此時子Function應立刻關閉Feature及肢體控

26、制權，關閉timer，盡快調用FunQuit退出。調用FunQuit之后的流程與主動退出相同。Kid_Example:eint CFeedbackMove:ProcCloseCmd(edouble dTimeStamp,CCloseMessage* piCloseCmd) OSG_WriteLog(LogInfo, father close); FunQuit (); return ERR_NONE;第28頁，共37頁。Function：Timer機制Function可使用SetTimer函數(shù)開關計時器，參數(shù)為間隔ms數(shù)。當間隔時間到達后，框架會向Function消息隊列中插入一條Timer事件，當消息處理線程處理此消息時，會調用ProcTimer函數(shù)進行處理。注：此Timer為非精準Timer，時間間隔為傳遞消息的最小時間間隔。若由于程序問題造成消息處理線程響應不及時，可能會造成Timer事件在隊列中累計，出現(xiàn)一個時段無ProcTimer，另一時段ProcTimer函數(shù)頻繁調用。eint WheelMotorSpeed:ProcTimer(edouble dTimeStamp) WheelMove(0.3,0.3);void WheelMotorSpeed:JobStart() SetTimer(500); return ;第29頁，共37頁。WEBUI：使用手機或帶有wi