пятница, 22 января 2010 г.

Khameleon Modular System на пороге качественных перемен или полного фиаско.

Без малого уже чуть более полутора лет прошло со времени появления идеи о создании модульной системы и написания первых пробных строк кода. По сути, это первый и самый большой мой проект такого рода. Многое было сделано поспешно, многое наугад, но так или иначе, это рабочая программа, спрос на которую внутри нашей группы постепенно растёт. Однако сейчас я буду писать не о радужных перспективах, а о проблемах, вся глубина которых осознаётся только сейчас.

И так, в основе проекта лежала концепция конвеерной обработки данных, где каждая цепочка конвеера предоставляет из себя независимый, динамически подгружаемый модуль, а связаны они между собой при помощи компактного (по определению, ограниченного и замкнутого) интерфейса. При реализации первой же конфигурации стало ясно, что одного конвеерного подхода крайне мало для реализации полноценной программы. И рушится всё на простой задаче реализации различных типов интерфейсов, т.е. на задаче ввода/вывода. Эта задача просто напросто подразумевает двухсторонний обмен сообщениями между модулями, который принципиально не уживается с конвеером, двигающимся в одну сторону. Тогда на этот факт небыло обращено должного внимания, и были введены кастыли в виде обратных запросов, что как-то спасло положение и ввело некую долю неразберихи. С ростом количества модулей эта неразбериха росла, как минимум, по квадратичному закону. В итоге, разобраться во всей этой паутени уже невозможно практически никому. Я сам, после перерыва в несколько месяцев, принял одну фичу за баг, и заслуженно, не имея при этом никакой возможности тот баг исправить, ибо рушилось многое. Ситуация усугубилась при попытке сконфигурировать систему для мониторинга и управления лазером, что находится сейчас в разработке. В этой задаче требовалось лишь отправлять и получать данные с прибора, обернув это в дружелюбный графический интерфейс. В интерфейс-то это обернулось, но внутренняя структура модуля ужасна, не очевидна и неэффективна. В результате имеем следующее. На данный момент в системе нет никаких инструментов для эффективной реализации интерфейсов ввода/вывода (com, ethernet and etc), а также протоколов. Модель конвеера для этого оказалась непригодной. Уже есть, однако, новые идеи, но о них в другой раз.

Передача сигналов между модулями. По поспешности и неопытности была выбрана обёртка QVariant. Однако лишь недавно я узнал, что QVariant не является по умолчанию зарегистрированным типом. Другими словами, Нельзя обернуть  QVariant в QVariant. А я то думал, отчего это у меня не работают отложенные конекты. Видимо, их реализация принципиально отличается от прямых конектов, которые работали. Следующий на примете тип QVariantList или QByteArray, но для их введения необходимо исправить все модули.

Замкнутые циклы при передаче сообщений. Если мы используем прямые конекты, то сигнал передаётся в сокет немедленно, прерывая выполнения того кода, из которого он был вызван. При этом, часть модулей были написаны так, что результатом их успешной работы была посылка сообщения обратно. Посылка такого сообщения также прерывала работу того модуля, который уже прервал модуль, которому отправляет сообщение.. в результате возникает замкнутый цикл, а в Qt преусмотрен механиз разрыва таких циклов. В результате, возникает потеря сигнала, потеря данных на ровном месте, и давольно сложно было понять, что это потеря внутри программы, а не отсутствие ответа от прибора, тем более когда последнее также имело место.

Распараллеливание на потоки. Идея, которая присутствовала практически с самого начала, но опять же, только сейчас назрела. Во первых, разбиение на потоки практически исключает возникновение замкнутых циклов и непредвиденных разрывов в выполнении модулей. Сейчас удалось лишь на скорую руку таки реализовать отложенные конекты, что как-то сняло проблему образования замкнутых циклов. Также разбиение на потоки даст возможность писать "блокирующие" модули с гораздо более линейным и понятным кодом, и они никак не будут мешать другим частям программы. И в тоже время, введение потоков требует полного пересмотра структуры.

Вот же что представляет из себя сложившаяся ситуация. Развиваться в том же направлении проект не сможет, это тупик. А для изменения этого направления необходимы немалые усилия, и не понятно, хватит ли их... Одно уже произошло определённо, проект вышел из области простых упражнений в программировании и  начинает представлять из себя нечто действительно "живое", существующее по правилам...  

четверг, 21 января 2010 г.

Atmel AVR USI TWI library

Довелось на днях разбираться с тем, что предоставляет нам Atmel для взаимодействия с устройствами по протоколу i2c. Производители решили, что реализовывать раздельно spi и i2c много чести, и предоставили нам набор "рассыпухи", из которой мы сами можем соорудить один из интерфейсов, или придумать свой. Основные составляющие этого набора это сдвиговый регистр для обмена данными, 4-х битный счётчик для подсчёта количества пришедших бит, и различные переключалки, для выбора типа протокола, тактового генератора и пр плюс кое-какие прерывания под это дело. Всего три 8-ми битных регистра.
Первым делом глянул в гугл на предмет готовых реализаций i2c на этом железе. Однако, может я плохо смотрел, но нашел только исходники на аппаратный twi. Про TWI на USI были упоминания рядом с IAR (навороченная среда разработки под МК), но что тянуть палёный и непонятный код. Было решено написать "библиотечку" на основе исходников под аппаратный twi.
Собственно, оттуда я взял только названия функций. Посылка на старт, стоп и клоки реализуется программно, т.о. функции у нас получились блокирующие, и во время пересылки мы не сможем больше ничего сделать. Но поскольку twi мне нужен только для начальной конфигурации пары девайсов, то такая не совсем оптимальная реализация меня устраивает.
Во время внимательного чтения даташита на предмет управления с этими тремя регистрами, и попытки оживить всё это дело, обнаружилась пара совершенно тонких и не очевидных нюансов, ради которых и я пишу эту заметку. В документации о них написано весьма вскользь, и, как мне кажется зря.

1. Во первых, нет чёткого разделения на мастера и слейва. И логика устроена так, что при опознавании на начала передачи выставляется флаг USISIF в регистре USISR и одновременно с этим блокируется линия SCL. Особенность в том, что флаг срабатывает и тогда, когда старт формирует сам девайс, и, т.о. чтобы дальше была возможность контролировать SCL необходимо этот флаг сбросить.

2. Передача данных из USIDR на порт. Этот момент менее описан в доках, по этому за правильность не ручаюсь, но когда я сначала выставлял на порт SDA нуль, а после писал данные в USIDR и пытался их оправить, то линия никак на мои действия не реагировала. Однако, когда я сначала выставил на SDA единичку, после чего, чтобы таки выставить его в нуль для посылки start, записал 0x00 в USIRD, и только после этого записал адрес устройства и попытался его отправить, то всё заработало. Эврика, как говорится :) Итого, рецепт такой. Пишем в PORT на пины SDA и SCL по единичке, потом делаем их выходами, а после рулим через USIDR и флаг USITC из USICR.

Исходники можно взять по адресу http://galilley.at.nsu.ru/usitwi.tar.bz2, но есть нюанс, проверена работоспособность только функций на запись, функции на чтение не отлажены, хотя теоретически должны работать.

четверг, 14 января 2010 г.

linux4sam: соображения о работе с TFT LCD

Идея о подключении экранчика к плате на AT91SAM9260 уже давно витает в воздухе. Товарищь alfamayonez.ru, героически повторив подвиг народных умельцев, показал возможность работы по SPI с дисплеем от телефона samsung s65. Однако, такое решение сложно использовать для дальнейших разработок из-за ограниценных размеров самого экрана, а во вторых, чтобы это"счастье" обновлялось с более/менее приемлемой скоростью ему надо отдавать шину SPI полностью, а она нам может ещё понадобится. Вопрос состоит в следующем: можно ли, и если да, то как подключить к нашей плате дисплей размером в несколько дюймов, доступный для покупки, без больших костылей и без большой загрузки ЦП.
После двух дней изучения гугла на предмет того, что у нас вообще бывает, получилась вот какая картина.

1. У нас бывает VGA. Есть чипы по преобразования цифры в VGA, но этот вариант я не рассматриваю т.к.  имеем мы дело не с аналоговым монитором, и как-то странно использовтаь для цифровой панели аналоговый интерфейс. К тому же, большинство панелей с цифровым интерфейсом, а с VGA уже идут мини-мониторы, которые существенно дороже.

2. Extended Bus Interface (EBI). Такая шина присутствует на нашем контроллере и предназначения для подключения переферии типа CompactFlash, SDRAM и много чего ещё (см. datasheet). На некоторых дисплеях, как правило до 3-5 дюймов, есть 16-ти битный параллельный интерфейс. И при беглом взгляде он совместим с EBI. Т.е. в таком случае получается всё просто, берём LCD с таим интерфейсом и напрямую вешаем на EBI. Проблема в том, что такая шина есть только у LCD с малой диагональю. По крайней мере я не видел этой шины у дисплеев с диагональю 7' и выше.

3. Ещё бывает RGB. Цифровой параллельный интерфейс, где используются несколько служебных сигналов, и шина данных, шириной в (разрядность одного цвета)х3, где за один такт передаётся значение R, G и B для одного пикселя. В подробности работы не вникал, но судя по всему, вывод на экран осуществляется просто последовательной передачей данных для каждого пикселя от первого до последнего. Если требуются большие расстояния, то можно постараться и найти чип для преобразования этой шины в LVDS и обратно. Ещё одна главная особенность состоит в том, что мы не можем напрямую подключить эту шину к нашему контроллеру, необходимо нечто вроде "видеокарты", которая и будет заниматься полной перерисовкой, а мы бы только записывали в память картинку, которую хотим отобразить. Первое, что пришло на ум, так это поискать интерфейс EBI<->RGB. Оказалось, что это вещь весьма экзотическая. Из того, что наиболее близко к этой задаче нашел решение на fpga от Altera (Avalon LCD Controller), но сомневаюсь что такую штуку будет легко достать. Т.о. в нашем случае остаётся практически один выход, это использование микроконтроллера со встроенным контроллером LCD. Благо, это уже не редкость, и имеется в МК тойже линейки AT91SAM9263.

Сухой остаток: если достаточно дисплея до 5-ти дюймов, то можно использовать EBI, если же хочется чего-то большего, то надо менять контроллер. Все остальные решения будут слишком хлопотными и дорогими.