一维弦EwayOS培训材料课件

1、一维弦一维弦 EwayOS介绍1、LowLevelAI2、Sensor3、HighLevelAI4、Sensor介绍：如图所示，EwayOS基于Linux内核进行的机器人操作系统；EwayStdudio是基于EwayOS进行的部署、二次开发等接口内容。0 01 1LowLevelAI介绍LowLevelAI：1、控制算法与通信协议分离2、使用回调传输数据严格控制延迟3、OS内统一坐标系计量单位4、基于URDF的统一机器人模型描述库LowLevelAI（简称LowAI）主要是机器人各个物理硬件的控制和反馈中心，由于机器人会由不同的设备、传感器接入，需要有一个统一的接口与他们对接，LowAI就起到

2、了这个作用。LowLevelAI：1、LowAI通过以太网（TCP协议）链接下位机，控制机器人各运动电机运动，开始运动下位机向LowAI反馈运动状态2、LowAI接收Function发送的机器人运动控制，LowAI向Function反馈运动执行状态。3、LowAI将运动反馈信息以共享内存的形式提交给SensorLowLevelAI（简称LowAI ）为EwayOS的运动控制模块。运动控制模块连接下位机直接控制机器人各运动电机进行运动。0 02 2Sensor介绍Sensor：Sensor用于机器人感知世界，特点是1、数据量大，大约约在600M/S；2、计算量大，针对这些数据在短时间内进行分析计

3、算；3、需要较快的替换算法库。Sensor：Sensor是EwayOS中的感知层，Sensor接受HighLevelAI连接，开启机器人感知功能，根据机器人的传感器获取的数据运行算法进行运算，将计算结果发送至Function，由Function进行处理.1、Sensor与HighAI通过命令广播相连2、LowAI将运动反馈信息以共享内存的形式提交给Sensor3、Sensor将识别/检测数据直接传送给FunctionSensor：1、采用数据仓储模式进行传输，每个Elem只传递内存指针；2、回调方式进行消息传递，只有当上一个Elem接收到数据后，才传递到下一个Elem上；3、基于引脚名称模块自

4、动组合，可以快速的替换不同的算法库；4、支持分布式部署，为将来的扩展作准备。Sensor：ElementElement机制机制Sensor将多个算法拆分成为多个Element，每一个Element负责处理一部分运算。每一个Element由多个输入引脚（InputPin）、多个输出引脚（OutputPin）及消息输出（FeatureCode）组成。一个Element至少拥有InputPin、OutPinPin及FeatureCode其中任意的一个。Sensor：ElementElement机制机制InputPin负责接收输入数据，OutPinPin负责讲计算结果输出至下级Element。Feat

5、ure负责生成发送至Function的消息数据。每一个InputPin及OutPinPin均有个子的名称。Sensor框架在加载Element时根据每个Pin的名称自主进行拼接，拼接时一个InputPin只能连接一个OutPutPin，一个OutPutPin可连接多个InputPin。对应的Pin连接成功后，OutputPin输出的数据会立刻被InputPin收到。Element定义Pin及Feature使用宏定义的方式。Sensor：Element_ExampleElement_ExampleDeclare_Element_ID(2f1f7297-438d-4674-a8b4-a9982d5

6、21134) /定义Element ID，使用GUID，各Element不可重复Declare_Feature_Code(51) /定义输出Feature 51,（具体宏定义请参见FuncSDK）Declare_Feature_None /定义此Element无Feature输出Declare_Input_Pin_Start /InputPin定义开始Declare_Input_Pin(1,Example Element Input 1,false,EwayOS:CvMatBridge) /定义1号输入引脚，1为InputPin ID（同一Element下的InputPin ID不可重复），E

7、xample Element Input 1为此InputPin 的名称，框架拼接Element的Pin完全根据Pin的名称，相同即为可连，名称大小写敏感。false说明此引脚不是必须引脚，最后声明此引脚输入的数据类名，（数据类必须继承CEwayData）。Declare_Pin_End /InputPin定义结束Declare_Output_Pin_Start /OutputPin定义开始Declare_Output_Pin(1,Example Element Output 1,EwayOS:CvMatBridge) /定义1号输出引脚，1为OutputPin ID（同一Element下的O

8、utputPin ID不可重复），Example Element Output 1为此Output Pin 的名称，最后声明此引脚输出的数据类名。Declare_Pin_End /OutputPin定义结束Declare_Feedback_Start /保留功能eclare_FeedBack_End /保留功能Declare_Element_Implement(CExampleElement) /框架代码Sensor：ElementElement连接机制连接机制Sensor框架运行后，根据-t参数传入的文件名遍历此文件夹下的所有可用Element。当Sensor收到ActiveFeature指

9、令后检测本地是否存在拥有此FeatureCode的Element，若存在则开始连接流程。连接时以一个Element开始，遍历其所有InputPin，根据名称查找本地或网络内是否存在与其名称相同的OutputPin，若存在则加载该Element并将此InputPin及OutputPin进行连接。之后继续遍历，直至所有激活的Element的InputPin均配对成功，则该Feature激活成功。对于不必须InputPin，连接是框架会检测此引脚对应的输出引脚是否已激活，若已激活，则将此对引脚连接，若未激活，则不进行连接。若待连接的Element不在本机，框架会自动使用TCP/IP远程调用Eleme

10、nt，传输数据。Sensor t Elem fc 51存放Elem文件夹FeactureCode0 03 3HighLevelAI介绍HighLevelAI：1、HighLevelAI为EwayOS中的消息分发模块。2、HighAI 进程接受 Sensor 的广播消息，等待 Function 的请求，Function 可以向 HighAI 请求某个 Feature3、Function 进程可以向 HighAI 请求所需 Feature ，之后连接所请求的 Feature，获取所需 Feature 的消息。0 04 4Function介绍Function：Function是EwayOS中的具体功

11、能层。1、Function连接HighLevelAI获取机器人检测消息。2、Function连接LowLevelAI获得机器人运动控制3、Sensor根据机器人的传感器获取的数据运行算法进行运算，将计算结果发送至FunctionFunction是为了解决某个具体的问题而进行的分析、计算、规划运动等组成部分，它的设计其实就是消息队列，在预期的时间内处理预期的消息，进行机器人控制Function：1、消息驱动框架2、多级模块调用3、模块独立消息队列，自成体系4、封装各类机器人算法库、应用库Function：Message机制机制Function内部使用MessageList机制，所有消息（包含Hi

12、ghLevelAI检测到的周边数据，LowLevelAI发送的运动数据以及Function内部的Timer数据、自定义消息数据）均按到达时间及优先级加入一个消息队列，每个Function内部均存在在一个消息处理线程，该线程读取此消息列表，串行处理各消息。对于自定义消息，首先定义消息码，FunMsg_User之后的数字均可使用。之后在cpp文件中添加消息响应函数，最后在cpp文件中BEGIN_FIFEMSG_MAP与END_FIFMSG_MAP宏之间添加消息映射。Example：在头文件中添加#define MuFunMsg FunMsg_User+1eint OnMyMessage(eint&

13、amp; nMsgCode,edouble& dTimeStamp,eint& nParam1,eint& nParam2);MSG_FIFMAP(MuFunMsg,OnMyMessage)/在.cpp文件中END_FIFMSG_MAP前添加END_FIFMSG_MAPFunction：Feature机制机制Feature为Function向HighLevelAI请求某项识别、检测功能所使用。Function欲开启某项识别或检测功能时，需在Initialize时或Function运行的任何时间内调用RequestFeature请求Feature。Example：eint

14、 TestApp:Initialize(std:vector &vFeatureList,ebool& bLimbAuthority, edouble &dTimeOut) vFeatureList.push_back (SysCom_ID_LMsg_ArmPos); return ERR_NONE;Function：Feature机制机制请求成功后Function模块即会收到对应的识别、检测消息，此时框架回调用CheckMessageCode回调询问处理方式。代表处理方式，可选如下值：MsgProcCode_Ignore （0），本模块忽略此消息。MsgProcCod

15、e_Notify （1），当收到此消息时，框架将调用对应的Pro函数通知模块处理。MsgProcCode_Record （2），当收到此消息时，框架将数据存储，模块需要获得数据时调用相应的GetMsgData函数获取数据。 若不设定返回值，统一按MsgProcCode_Ignore处理Function：Feature机制机制！注意1、所有请求成功的Feature应在不需要该功能时再次调用RequestFeature关闭。2、关闭Feature应在JobStart后，在调用Uninitialize前。在不需要该功能时随时关闭，若本Function模块可被父Function强制关闭，则应在Proc

16、CloseCmd中关闭Feature。3、若请求Feature成功后HighLevelAI掉线，Function不需重新请求Feature，框架会在HighLevelAI上线后自动重新请求。4、若在Function请求Feature成功后，由于Sensor原因造成Feature检测错误，Function会收到ProcFeatureStatus回调。Function：目前支持的FeatureCode。消息标识消息标识(FeatureCode)消息类型消息类型概述概述SysCom_ID_Vision_Marker(51)CMarkerMessageMarker识别数据SysCom_ID_Visio

17、n_Object(52)CObjectMessage物体识别数据SysCom_ID_Vision_Face(53)CFaceMessage人脸识别数据SysCom_ID_Voice_Speech(9050)CVoiceMessage语音识别数据SysCom_ID_LMsg_Sonar(10052)CSonarMsg声纳检测到障碍的数据SysCom_ID_LMsg_RobPos(10053)CBotPosMessage机器人位置变化SysCom_ID_LMsg_ArmPos(10054)CArmPosMessage机器人手臂位置变化SysCom_ID_LMsg_HeadPos(10055)CHe

18、adPosMessage机器人头部位置变化SysCom_ID_LMsg_Battery(10059)CBatteryMsg机器人电池状态SysCom_ID_LMsg_PSU(10061)CPSUMsg机器人供电模块状态SysCom_ID_LMsg_Laser(10060)CLaserScanMessage机器人激光数据SysCom_ID_LMsg_IMU(10058)CIMUMessage机器人IMU数据Function：Initialize机制机制Function在启动时必须要初始化资源，等资源初始化完成之后，系统会调入JobStart函数，开始Function真正的工作。Initializ

19、e为Function初始化函数，它有三个参数，FeatureList(需要申请的资源列表)、LimbAuthority(机器人肢体控制权)和TimeOut(Function等待框架处理申请的时间(s)。用户需要填入本Function能正常运行所需要的所有Feature和Limb请求权限，等系申请成功后会自动调入JobStart中，如果系统没有申请成功且TimeOut没有赋值，则Function会处于一直等待的状态；如果申请没有成功但TimeOut有赋值，则会在等待时间后进入JobFailed。Initialize_Example:eint TestApp:Initialize(std:vect

20、or &vFeatureList,ebool& bLimbAuthority, edouble &dTimeOut) vFeatureList.push_back (SysCom_ID_LMsg_ArmPos); bLimbAuthority = true; dTimeOut = 20;/等待JobStart的时间 return ERR_NONE;Function：Command机制机制Command为Function向LowLevelAI发送运动指令，控制机器人运动所使用。Command欲控制机器人运动时，可调用Send系列函数发送运动命令。LowLevelAI收到S

21、end系列控制函数后，首先检查权限，权限正常后及发送返回值至Function，运动函数返回，此时机器人还未开始运动，之后LowLevelAI开始规划运动轨迹，发送电机指令控制机器人运动。当指令发送完毕，等待下位机执行结束后，LowLevelAI会发送CommandDone消息至Function，通知Function该指令执行完毕。Function使用CmdSN识别CommandDone与之前发送的运动指令。eint WheelStraight:ProcMotCmdDone(edouble dTimeStamp,CCmdDoneMessage* piCmdDone)/ if(SysCom_ID_

22、LCmd_WheelStraight = piCmdDone-m_nCmdID)/判断是否是自己发送的命令 if(ERR_NONE = piCmdDone-m_nCmdStatus) /判断命令执行的结果 ewayos:Log:WriteLog (LogInfo, wheel命令执行成功。); std:coutCmdendstd:endl; else ewayos:Log:WriteLog (LogError, wheel命令执行失败); std:coutCmdfailstd:endl; Function：子子Function机制机制Function模块共有两种编写方式，一种生成独立app（e

23、make -t fapp）或编译为lib库（emake -t flib），当编译为lib库时，该Function可作为子Function被其它Function调用（app及lib均可）。调用方式为父Function调用AddChildFun函数，参数传入被调用lib库名去掉lib前缀及.so后缀。框架会自动实例化该子Function模块，将其连入HighLevelAI及LowLevelAI，子Function可获取消息数据，可发送肢体控制指令控制机器人运动。Kid_Example：EGUID gGuid;eint nLoadResult = AddChildFun (RobotMove, &a

24、mp;gGuid, );if(ERR_NONE != nLoadResult) OSG_WriteLog (LogError, 加载子Function出错，错误值：%d, nLoadResult);Function：子子Function机制机制子Function退出可选择两种方式，主动退出或被动退出。主动退出为子Function任务执行完毕，关闭Feature及肢体控制权，显式调用FunQuit函数通知父Function退出。调用FunQuit后，框架回调用子Function的Uninitialize函数，之后关闭消息处理线程，子Function退出。框架会调用父Function的ProcCh

25、ildFunQuit回调通知父Function。被动退出为父Function调用PostStopCmdToAllChildFun或PostStopCmdToChildFunByID函数通知子Function退出，框架会调用子Function的ProcCloseCmd回调通知子Function，此时子Function应立刻关闭Feature及肢体控制权，关闭timer，尽快调用FunQuit退出。调用FunQuit之后的流程与主动退出相同。Kid_Example:eint CFeedbackMove:ProcCloseCmd(edouble dTimeStamp,CCloseMessage* p

26、iCloseCmd) OSG_WriteLog(LogInfo, father close); FunQuit (); return ERR_NONE;Function：Timer机制机制Function可使用SetTimer函数开关计时器，参数为间隔ms数。当间隔时间到达后，框架会向Function消息队列中插入一条Timer事件，当消息处理线程处理此消息时，会调用ProcTimer函数进行处理。注：注：此Timer为非精准Timer，时间间隔为传递消息的最小时间间隔。若由于程序问题造成消息处理线程响应不及时，可能会造成Timer事件在队列中累计，出现一个时段无ProcTimer，另一时段ProcTimer函数频繁调用。eint WheelMotorSpeed:ProcTimer(edouble dTimeStamp) WheelMove(0.3,0.3);void WheelMotorSpeed:JobStart()