岳沢より西穂方面
奥穂頂上から槍方面
兎に角、暑かったです。今年の猛暑は山にも及んでいるようで、山小屋の夜は布団をかけたくない状態でした。
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岳沢より西穂方面
奥穂頂上から槍方面
兎に角、暑かったです。今年の猛暑は山にも及んでいるようで、山小屋の夜は布団をかけたくない状態でした。
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表と裏。なかなかの品質。
これはSuper Sylphideの小型版、Tiny FeatherのAir Data Sensor 基板で、1.4 x 1 inch (約36 x 25mm) という小さい基板です。値段は面積で計算され1枚あたり3.5ドル、これに手数料(10ドル)や送料(約2ドル)が追加でかかりました。5枚注文したのですが、なぜか同じ料金で10枚送られてきたので、にこにこしています。
BatchPCBは小さい基板を少量、かつ多品種、作りたいときに適しているサービスだと思います。まだまだ日本語の情報が少ないのが難点ですが、僕が作成した邦訳などが参考になれば幸いです。
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Tiny Featherは2枚重ね。
外側
内側(コネクタが付いている方)
上の赤い基板がDSPが載っている基板です。下の緑の基板が周辺機器を集めた基板で、GPSや加速度計、ジャイロ、磁気コンパスといったセンサ類、そして受信機、サーボ用のPWMキャプチャ、ジェネレータが入っています。
電源を投入した限りでは正常に動いているようです。そしてこれからの中身の開発が肝なわけですが、ぼちぼち進めていこうと思います。
]]>邦訳の前に簡単にBatchPCBを紹介してみます。
趣味の電子工作で基板を作成されている方ならよくご存知だと思うのですが、小面積の基板が数枚欲しい、ということがよくあると思います。元来基板は大量生産のためにあるものなので、このような場合とても割高になってしまいます。
そこでよく行われるのが、複数の基板を面付けして面積を稼ぎ、コストを下げるという方法です。BatchPCBはこの面付け作業を、インターネットを通じて全世界的に仲介してくれるサービスで、小面積の基板をかなり安く作ることができます。
あとは使い方、デザインルールなどはFAQの邦訳をどうぞ。意訳ばかり、陽気な外人風になってしまったのはご容赦を。あと本文にもありますが、この翻訳は無許可で行われたものであり、内容の正しさ、被るであろう損害等を一切保証いたしませんので、ご利用は自己責任でお願いいたします。
※その後頼んでいた基板がBatchPCBから届きました。品質確認用などにどうぞ。
]]>恒例の基板アートワーク。
2層で裏と表
大きさは1.4 x 1.0 inch (約 36 x 26 mm)です。1.4 inchは他のTiny Feather基板の幅と合わせました。主な緒元を以下に列挙してみます。
ADSは機能的には従前のものとあまり変わらないのですが、小さくなったのがとても重要です。以前差圧計に利用していたFreescale MPXV5004がちょっと大きく取り回しが面倒だったのが、再設計の契機になりました。
※BatchPCBというところに試作にだしてみてみました。ボード単価3.5USDでした。今度基板がきたらこのBatchPCBの使い勝手をまとめてみようと思います。
※※Super Sylphide is an autopilot system for small UAVs (in English).
※※※BatchPCBのFAQの翻訳をしてみました。
※※※※その後、Tiny Featherの組み立てが完了しました(ADSは含まれていません)。
]]>まずは恒例の基板アートワークから。従来のSuper Sylphideのセンサ基板は2層でしたが、複雑になったので4層に変更しました。
搭載しているセンサなどの仕様は以下のとおりです。
図面は基板屋さんのpcbcartに出しました。部品も大半はDigiKeyで調達済みです。製作が夏休みの宿題になりそうです。
※その後、Air Data Sensorと呼ばれる大気高度、風速、風向計も小型化しました。
※※この基板、組み立て完了しました。
]]>壊れたものと新しく買った正常品の比較をしてみました。上が壊れたもの、下が正常品てす。
壊れた部分は、交換可能な金属製のコテ先を捕まえているリング状の部分(LOCKと書いてある隣の部分)です。割れてしまい、コテ先がこのままだとグラグラしてしまうので危険です。
気づいたのですが、この部分どうやら壊れやすいようでリングの太さが新しく買ったものでは太くなっていました。上の写真でもわかるかと思いますが、軸方向から眺めた比較写真を新たにとって見ました。左が破損品、右が新規に購入した正常品です。
少し太くなっている(リングおおよそ2倍になっている)のが確認できると思います。壊れ方はせん断破壊ですので、断面積が強度に効いてくると思うのですが、材質が同じなら約2倍の強度ですね。
おそらくユーザからクレームがついたのだと思うのですが、細かいところでも改良を施したのは大変評価できます。一般論ですが、多くのメーカにこのような継続的サポートや改良を期待したいところです。
]]>まず物理的な接続ですが、これはJTAGなので以前の6713とほとんど変わりがなく、こちらは特に問題がなく済みました。少し変化があるとしても、6745のQFP176パッケージでは6713にあったエミュレーション用の特殊ピンEMU0/1がない程度で、接続しなければいけない本数が2本減りました。同じ6745でもBGAパッケージのものでしたらEMU0/1が存在するため、今回の6745にそれらがないのはおそらくピン数の関係で削減されたものであり、本質的な問題ではありません。結果、6745では以下の写真に示すような7本(電源のVCCとGND、及び標準的なJTAG端子のTCK,TDI,TDO,TMS.-TRST)でJTAGアダプタに接続しています。
左下の虹色ケーブルがJTAGアダプタと繋がる
問題なのはソフトウェアな話です。従前の6713では直接DSPのコアにJTAGが接続されておりInstruction/Data Registerにアクセスするようになっていたため、PC側の開発環境であるCode Composer Studio (CCS)の設定は簡単でした。接続に利用するJTAGアダプタを指定して、その下に6713を配置するのみです。6713のときのCCSのセットアップを以下に示します。
ところが6745ではこうはいきません。結果を先に書いてしまうと、6745の中にはIcepick_CというJTAG Routerが一段噛んでおり、そこのPort 0x11(17番)からDSPコアに接続するという形にする必要がありました。同じく6745のCCSのセットアップを示します。
どうやらIcepick_Cが導入された背景として、マルチコアならぬコンプレックスコア化した最近のTIのDSPの状況があるようです。コンプレックスコアとここであえて書いたのは、例えばOMAPといったブランドではARMとDSPという異種の2つのコアが一つのパッケージに統合されています。このような場合においても片方のコアだけデバックしたい、といった複雑な状況を巧妙に処理するためにJTAG Routerが入っているようです。調べてみるとTIからでているsprp603という文章の中にIcepickに関して詳細な記述があり、その役割などが記載されていました。
このJTAG Routerを配置しなければならないということに気づくのに、かなり時間を要しました。しかもDSPだけのシングルコアのチップに対しても、JTAG Routerを仕込んでくるとは思ってもいませんでした。
この問題を解決するきっかけとなったのは、JTAGで6745のIR Registerの長さを調べた際に6bitという非常に短いレジスタしか見えないことを奇妙に感じたことでした。6713は、こんなに短くは無かったぞ、ということで調べてみると、Icepick_CのInstruction Register の長さが6bitだったというわけです。その後は前述のTIの文章を見つけることができ、なんとか類推でCCSから6745を認識させるに至りました。
※次の記事はTiny Featherのセンサ+サーボI/F基板の設計です。
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モジュールの様子をモジュールで取り込んでいる
上の動作確認では、モジュールにArduino Miniを繋げて、モジュールから画像をi2c経由でArduinoに取り込み、それをUSBシリアルでPCに流し、さらにPCでOpenCVを使ったデモプログラムで表示させています。
モジュールのスペックを以下にまとめておきます。
しばらくお時間をいただくことになるかもしれませんが、スイッチサイエンスさんやFPGA-Cafeさんで購入できるようにしたいと考えています。
※試作段階にも関わらず、製品を評価してくださった方を紹介します。
※※(2010/8/23)ここに書いてあったサンプルコード上のi2cアドレスが間違っていました(0x3Dと0x3Eが逆)。訂正しました。
以下、使い方やフォーマットなどの紹介です。
まず配線を以下の図のようにします。4本です。
そして、カメラモジュールに対して設定のおまじないをi2c経由で行います。例えば160x120の画像を取り出すにはArduino語で以下のおまじないをします。ここでArduinoではi2cのライブラリWireが必要になりますので、スケッチ先頭に#include <Wire.h>や、先にWire.begin()するのを忘れないようにしてください。サイズの変更や色合いの調整などその他の設定については、モジュール内のカメラTCM8240MDを参考にがんばってみてください。
int i;
for(i = 0; i < sizeof(cam_config) / sizeof(cam_config[0]); i++){
Wire.beginTransmission(0x3D);
Wire.send(cam_config[i][0]); Wire.send(cam_config[i][1]);
Wire.endTransmission();
}
そしてお次はカメラから画像データをi2cで引っ張ってきます。0x3Eのアドレスから読み取りを行うと、4bytesのデータサイズ(リトルエンディアン形式)がまずはじめに出力され、続いてデータ本体が流れてきます。またArduino語で書くと、以下のようなコードになります。
ここでArduinoでは、標準i2cのWireライブラリを拡張したWireExt.hを使っていることに注意してください(使い方詳細はリンク参照)。画像データは大量(例えばQQVGAだと160 x 120 x 2(RGB565) = 38400 bytes)でArduinoの内蔵RAMを遥かに超えており、データを全て読み込んだ後に他の作業を行う、といったことはできません。そこでi2cで読み出しながら逐次処理を行うことが必須となりますが、その動作に対応したのがWireExt.hです。
取り込みまでの使い方は以上ですが、取り込んだ後の話として画像のフォーマットRGB565について触れておこうと思います。RGB565は1ピクセルあたり2bytes(=16bit)で表現されたRawフォーマットです。色とビットの対応関係を表すと、bbbbbggg gggrrrrrという並びになっています。各色を0から255までの値で表したければ以下のコードを使うと良いでしょう。
エンディアンが相変わらずリトルエンディアンであることに注意してください。
あとは液晶につなぐなり、SDカードに記録をとるなり、Twitterに投稿するなりなんでもできると思います。残念ながら未だにJpegをうまく取り込めていませんが、むしろ圧縮がないほうがArduino単体で画像表示させるなどPCとの切り離しができて、より面白いプロジェクトに使っていただける、とも考えています。
技術的な話に興味があれば、回路図やモジュール内のCPLDのコードの詰め合わせ(camera_breakout_r5146.zip)を公開していますので、遊んでみてください。例えば大量にあるバッファを利用して、連射画像をとったりといったことがコードの変更で可能になります。
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中はコーヒー、じゃない!
これなら誰かが急に部屋に入ってきてもコーヒーをのんでる振りをしてやり過ごすことができますね(笑)。今度はステレオ環境にしようかなぁ。
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とても小さなテスト環境。
上の写真はそのテスト風景ですが、Arduino Miniと接続している線は電源2本(VCCとGND、VCCは+5V/3.3V両対応)、そしてi2cのSDA/SCLの2本、計4本です。今回のお題であるWireというライブラリは、そのi2cでデータを送信したり受信したりするためのライブラリです。
i2cは2本の線にいろいろな機器を接続できるなどなかなか高機能な規格で、データの送受信についても複数バイトを一つの単位として扱うことができます。言い換えれば転送によって複数バイトで構成されている意味を失わずにすむわけです。例えば今回のカメラモジュールについては、1回のシャッターで撮った画像を1回の転送で処理する、というような対応関係にしました。
ArduinoのライブラリWireもそのような意味づけを扱いやすいように設計されています。例えば送信ならば以下のようなコードを使います。beginTransmission()からendTransmission()までの範囲が一つの単位として送信されます。
一方の受信はこのような使い方をします。ちょっと作りが送信とは違います。
ここで問題が発生しました。カメラモジュールの場合、nがとても大きくなります。例えばVGAで1ピクセルあたり2bytes表現のRGB565を使った画像でしたら640*480*2=614400(bytes)です。Wireではnが内蔵メモリに収まる程度、例えば32bytesまでの範囲でしか使うことが想定されていません。このままだと画像の少し先頭を受信できるだけで、意味がありません。
そこで送信に似た形で受信も無限に行えるよう、Wireの拡張ライブラリをこさえました。その名もWireExt。使い方はbeginReception()とendReception()で囲んでget_byte()でデータを1byteずつ受信できます。アドレスが間違っているなど受信開始に失敗した場合はbeginReception()で負の値が返るので、それを検出して例外処理を行うことができます。さらに、beginReception(address, twbr)とすると、twbrの値を小さくすることで受信スピードを一時的に早くすることもできます(0をいれると最速になり、Arduino Miniでは1Mbps)。
ArduinoのlibrariesフォルダにWireExtというフォルダを作成して、中にWireExt.cppとWireExt.h、keywords.txtを配置すれば使えるようになります。
]]>僕の趣味の一つは電子工作なのですが、今度それ系の人々で集まって飲もうよ、という話が待ちあがったので宣伝させていただきます。『6/26 ハードウェアオフ』というものなのですが、半田のヤニの臭いが好きな人たち(笑)が集まって飲もうよ、といういわゆるオフ会です。詳細は上記リンクを見てもらえればよいかと思いますが、だいたい濃い人が集まるのではないかと思います。最近、大人の科学のJapaninoをはじめとして、Arduinoも流行っていることですし、特に何か作っている人は是非いらしてください。
]]>オートパイロットシステムSuper Sylphideですが、ハード、ソフトとしてある程度まとまってきたこともあり、そろそろ内製利用にとどめている現状をできれば打破したいと考えています。ひとつのアイデアとして、業者さんに委託生産を行っていただくという方向性について検討をしている段階ですが、どの程度の初期需要があるのか、というのが業者さんにお願いする上での最低限でのマナーでありますので、その調査に関してこの記事を読んでいる皆様のお力添えをいただきたく、記事を書かせていただきました。
具体的には、以下に示す条件(案)の下においてもSuper Sylphideの購入に興味がある方がいらっしゃれば、僕のアドレス(画面右下にある@gmail.comのアドレス)宛てに、2010/6/18(金)までに、ご連絡先やご意見を沿えてメールをいただけると幸いです。
よろしくお願いいたします。
なお余談になりますが、僕としては、僕が関連する分野の研究開発がこのようなハードやソフトがあって成り立つものであることを重々承知しており、機器を委託生産、販売することによって得られうる利潤よりも、幅広く普及し関連分野が活性化されることを願って、この活動を行っています。自身の人件費が回収できていないことからして、ビジネスとしてはダメダメなことが明らかです。
※次の進捗状況は小型化版のJTAGデバックについてです。
]]>そこでまずは従来のDSPとマイコン部分の2枚基板を1枚にまとめた基板を設計しました。とりあえず基板のアートワークまで完了しましたので、さらしてみたいと思います。
4層基板です。DSP1個(TI TMS320C6745)でこれまでの機能を任せることにしました。USBやSDもついています。大きさは2 x 1.4 in (約50 x 35 mm)で30%面積を削減しました。新旧対応表をそのうちつくりたいと思いますので、詳細はそのときにでも。
ちなみにですが開発中の新システムは、Tiny Feather(タイニィフェザー)という固有名称をSuper Sylphideシリーズにおいて与えることにしました。雪風でいうとMave(メイヴ)という名前が後継機種ですが、別のものに名前が取られてしまった関係で、違うところ(元ネタはロマサガ)からとってきました。選定基準は『空に関係していて、小さい』で、この名前としました。
※次の進捗状況は委託生産について書きました。
※※さらにこのTiny FeatherのJTAGデバックに関する記事も書きました。
※※※このボードに接続するセンサ+サーボI/F基板を設計しました。
※※※※この基板ですが、その後組み立て完了しました。
]]>来てくださった方、本当にありがとうございました。また出展者の皆様、お疲れ様でした。今後ともMakerに幸あらんことを。
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