Jak szybko uruchomić projekt trójwymiarowego optycznego pomiaru ToF
Dzięki dostępności precyzyjnych, szybkich, wielopikselowych czujników ToF deweloperzy mogą wdrażać bardziej zaawansowane, trójwymiarowe algorytmy pomiarowe.
Ilustracja 4: zestaw ewaluacyjny AFBR-S50MV85G-EK firmy Broadcom oraz powiązane z nim oprogramowanie stanowią kompletną platformę do ewaluacji i prototypowania rozwiązań do pomiaru odległości metodą czasu przelotu (ToF). (Źródło ilustracji: Broadcom)
Jak szybko opracować rozwiązanie do pomiaru odległości
W połączeniu z zestawem rozwojowym oprogramowania (SDK) AFBR-S50 zestaw ewaluacyjny AFBR-S50MV85G-EK firmy Broadcom stanowi rozbudowaną platformę do szybkiego prototypowania i opracowywania rozwiązań do pomiaru odległości. Zestaw jest dostarczany z płytką adaptera zawierającą moduł AFBR-S50MV85G, płytkę ewaluacyjną firmy NXP FRDM-KL46Z bazującą na mikrokontrolerze MCU ARM Cortex-M0+, oraz przewód mini-USB do podłączania zespołu płytki ewaluacyjnej do innego systemu wbudowanego (ilustracja 4).
Aby rozpocząć pomiary odległości ToF za pomocą zestawu ewaluacyjnego, wystarczy wykonać tylko kilka czynności. Po pobraniu zestawu rozwojowego oprogramowania AFBR-S50 kreator instalacji prowadzi przez procedurę szybkiej instalacji. Po uruchomieniu programu AFBR-S50 Explorer firmy Broadcom dołączonego do zestawu rozwojowego oprogramowania, nawiązywane jest połączenie z płytką ewaluacyjną AFBR-S50 za pośrednictwem interfejsu USB, po czym program odbiera dane pomiarowe za pośrednictwem oprogramowania sterownika działającego na mikrokontrolerze MCU płytki firmy NXP, a następnie wyświetla dla użytkownika wyniki na wykresie 1- lub 3-wymiarowym (ilustracja 5).
Ilustracja 5: Oprogramowanie Explorer AFBR-S50 upraszcza ewaluację pomiarów metodą czasu przelotu (ToF) dzięki wykresom 3D przedstawiającym otrzymaną amplitudę oświetlenia dla każdego piksela matrycy pomiarowej ToF. (Źródło ilustracji: Broadcom)
Jak pokazano na ilustracji 5, w widoku wykresu 3D wyświetlane są odczyty z każdego piksela, ale oprogramowanie udostępnia widok alternatywny, który umożliwia deweloperom zobaczyć tylko piksele uznane za odpowiednie do danego pomiaru. W tym widoku alternatywnymi piksele, które nie spełniają zdefiniowanych kryteriów, są usuwane z wykresu (ilustracja 6).
Ilustracja 6: W oprogramowaniu AFBR-S50 Explorer firmy Broadcom deweloperzy mogą wyświetlać zoptymalizowane trójwymiarowe wykresy pomiarów z wykluczeniem pikseli niespełniających wstępnie zdefiniowanych kryteriów. (Źródło ilustracji: Broadcom)
Aby zbadać dokładność i wydajność pomiarów przy różnych warunkach otoczenia, np. oświetleniu, współczynniku odbicia i typach powierzchni, deweloperzy mogą sprawdzić wpływ różnych konfiguracji pomiarów, np. wykorzystania większej liczby pikseli w rozszerzonych zastosowaniach 3D lub mniejszej liczby pikseli w zastosowaniach 1D wymagających bardziej precyzyjnego pomiaru. Po ewaluacji metod pomiarowych w prototypach deweloperzy mogą skorzystać z przykładowego oprogramowania zawartego w zestawie rozwojowym oprogramowania AFBR-S50 firmy Broadcom, aby szybko wdrożyć niestandardowe aplikacje pomiarowe ToF.
Tworzenie niestandardowych aplikacji pomiarowych ToF
Firma Broadcom wspiera opracowywanie aplikacji pomiarowych ToF wykorzystując wydajną architekturę opartą na bibliotece głównej AFBR-S50 obejmującej dedykowany dla czujnika kod, interfejs programowania aplikacji (API) i warstwy abstrakcji sprzętu (HAL) (ilustracja 7).
Ilustracja 7: W środowisku operacyjnym ToF firmy Broadcom interfejs API sterownika ToF zapewnia kodowi aplikacji użytkownika dostęp do kalibracji, pomiaru i ewaluacji we wstępnie skompilowanej bibliotece głównej sterownika ToF. (Źródło ilustracji: Broadcom)
W ramach zestawu rozwojowego oprogramowania AFBR-S50 SDK firma Broadcom udostępnia bibliotekę główną w postaci wstępnie skompilowanego pliku biblioteki ANSI-C, w którym osadzone są wszystkie dane i algorytmy potrzebne do uruchomienia sprzętu AFBR-S50MV85G. Biblioteka główna działająca na mikrokontrolerze MCU układu pomiaru odległości zapewnia takie funkcje jak kalibracja, pomiar i ewaluacja, służące do wykonywania pomiarów odległości przy minimalnym obciążeniu przetwarzania czy poborze mocy. Dzięki temu, że biblioteka główna obsługuje wszystkie podstawowe operacje, z punktu widzenia dewelopera podstawowy cykl pomiarowy jest prosty (ilustracja 8).
Ilustracja 8: Zestaw rozwojowy oprogramowania (SDK) ToF AFBR-S50 zmniejsza obciążenie procesora przy użyciu przerwań i wywołań zwrotnych. (Źródło ilustracji: Broadcom)
Na początku każdego cyklu pomiarowego (inicjowanego przez okresowe przerwanie czasowe lub żądanie przerwania IRQ) mikrokontroler MCU rozpoczyna pomiar i natychmiast powraca do stanu bezczynności (lub kontynuuje przetwarzanie kodu aplikacji). Po zakończeniu pomiaru moduł AFBR-S50MV85G wykorzystuje podłączoną linię wejścia-wyjścia ogólnego przeznaczenia (GPIO) do zasygnalizowania przerwania, co wybudza mikrokontroler MCU w celu zainicjowania odczytu danych w szeregowym interfejsie urządzeń peryferyjnych (SPI). Po tej operacji mikrokontroler MCU powraca do poprzedniego stanu. Po zakończeniu odczytu danych (sygnalizowanego przez żądanie przerwania IRQ „SPI Done”) mikrokontroler MCU wykonuje kod w celu ewaluacji pozyskanych danych czujnika ToF.