Katedra Robotyki i

Mechatroniki

Systemy wizyjne.

Temat: Lab1_Technika szybkiego prototypowania – tworzenie aplikacji czasu
rzeczywistego. Programowanie karty frame-grabber’a.

Prowadzący: dr inż. Piotr KOHUT

Grupa:

Imię i nazwisko:

Data:

Uwagi:

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z techniką szybkiego prototypowania oraz z działaniem karty

frame-grabber’a współpracującego z kartą DS1003 z procesorem sygnałowym
TMS320C40 poprzez magistralę PHS. Programowanie karty akwizycji obrazów oparte

jest o generator kodu C.

Technologia szybkiego prototypowania systemów sterowania wykorzystujących

sygnał wizyjny jest nowoczesnym narzędziem stosowanym w zaawansowanych

programach komputerowego wspomagania projektowania. Wielką zaletą technologii
szybkiego sterowania układów z wykorzystaniem informacji wizyjnej jest
zastosowanie procesorów sygnałowych o dużych mocach obliczeniowych oraz

możliwość automatycznego programowania. Automatycznie wykonywany proces
składa się z następujących czynności: generowania kodu sterownika w języku C
wprost ze schematów blokowych Simulink’a, automatycznej kompilacji, linkowania

oraz ładowania wygenerowanego pliku do pamięci procesora. Automatyczne
generowanie kodu oraz bezpośredni dostęp do procesora sygnałowego DSP (często w
układzie wieloprocesorowym) z przestrzeni Matlab’a są kluczowymi elementami

technologii szybkiego prototypowania. Rozwiązanie to pozwala na bardzo szybkie i
proste tworzenie nowych algorytmów sterowania, a następnie ich implementacje i
testowanie, zanim zbudowany zostanie fizyczny prototyp układu sterowania.

Połączenie środowiska programowo-sprzętowego Matlab/Simulink/dSPACE umożliwia
iteracyjne testowanie uzyskanego sterownika

Wszystkie procedury cyfrowego przetwarzania obrazu i programowanie frame-

grabber’a są zapisane w postaci S-funkcji Simulink’a w kodzie języka C. S-funkcje

napisane w języku C są w pierwszej kolejności
kompilowane do postaci MEX-plików, a następnie w

razie konieczności, dynamicznie linkowane do Matlaba.
S-funkcja jest dołączana do modeli Simulink'a przy
pomocy bloku S-Function umieszczonego w bibliotece

Nonlinear. Taki blok zapewnia dostęp do S-funkcji
wprost ze schematów blokowych.

2.Przebieg ćwiczenia (Czytaj instrukcję - Lab1_RapidProtot_Build.pdf)
Zapoznanie się z techniką szybkiego prototypowania. Zapoznanie się z

programowaniem karty frame-grabera za pomocą implementacji procedur
zapisanych w postaci S-funkcji Simulink’a w kodzie języka C.

Wykonaj aplikację czasu rzeczywistego oraz szczegółowo opracuj w formie raportu

kolejne kroki wymagane podczas jej budowy :

1. Wykonaj schemat stanowiska laboratoryjnego oraz opisz jego elementy:

kamerę, kartę frame-grabber’a, kartę DS1003 wyposażoną w procesor
sygnałowy TMS320C40, zaznacz i wyjaśnij interfejsy między poszczególnymi

urządzeniami (np. które moduły komunikują się przez ISA, a które poprzez
magistralę PHS).

2. Dla danej S-funkcji napisanej w kodzie C wyjaśnij w jaki sposób przebiega jej

kompilacja do postaci MEX-pliku i tworzenie biblioteki dynamicznej (polecenie
mex oraz efekt jego działania).

3. Szczegółowo opracuj każdy wymagany etap podczas budowy aplikacji czasu

rzeczywistego.

4. Opisz znaczenie modułów RTW, RTI, MLIB.
5. Opisz znaczenie każdej funkcji modelowej mdl <….> dla S-funkcji.
6. Szczegółowo opisz oraz wyjaśnij zawartość funkcji mdlOutput dla

implementowanej aplikacji.

7. Opisz zawarte w S-funkcji algorytmy wstępnego przetwarzania obrazu (sposób

pozyskania obrazu, histogram, itp.) oraz ustawienia rejestrów karty frame-

grabber’a . Opisz i szczegółowo wyjaśnij zaimplementowaną S-funkcję napisaną
w języku C. Określ wymagane typy danych.

8. Zapoznaj się z narzędziem ControlDesk które w postaci graficznego interfejsu z

użytkownikiem stanowi zintegrowane narzędzie do sterowania, monitorowania i
automatyzacji wykonywania aplikacji, powstałych ze schematów blokowych
Simulink’a, na karcie z procesorem sygnałowym. Na przykładzie zilustruj użycie

ControlDesk oraz dostosuj interfejs użytkownika do wykonanej aplikacji.

9. Opisz możliwości ControlDesk.
10. Dostęp do parametrów i zmiennych na DSP z przestrzeni roboczej możliwy

jest za pomocą modułu MLIB. Opisz zaimplementowany m-plik umożliwiający
pozyskanie parametrów z przestrzeni DSP do przestrzeni roboczej Matlab’a.
Opisz linie programu.