Autopilot

by Clemens Helfmeier

Last update: 2010-04-21 (initial page)

Überblick

Diese Seite beschreibt das Projekt Autopilot. Der Autopilot ist primär für Wasserfahrzeuge entwickelt worden, lässt sich vermutlich aber mit allen (langsamen) Objekten verwenden.

... Seite noch im Aufbau ...

Aufbau des Quellcodes

Zur leichten portierbarkeit auf eine andere Platine (unterschiedliche Anschlüsse) oder andere Peripherie (andere Ansteuerung) oder gar einen anderen Controller ist der Quellcode in zwei Teile geteilt, deren Teilung man nicht ohne eine kleine Erläuterung erkennen kann. Für die einzelnen Module gibt es vier Dateien (nicht zwangsläufig immer alle):

• eine Quellcodedatei, in der der Inhalt des Moduls steht, z.B. also die Funktion, die das Modul bereitstellt. In dieser Datei werden keine hardwarespezifischen Funktionen genutzt.
• eine Headerdatei, die von anderen Teilen des Codes eingebunden wird und die die Schnittstelle, die das Modul bereitstellt, beschreibt (Prototypen). Auch hier werden keine hardwarespezifischen Funktionen genutzt.
• eine Configurationsdatei, die das Modul konfiguriert, als z.B. besagt, wie groß ein Puffer/Speicher oder sonstiges in dem Modul ist, ob etwas aktiviert ist oder nicht, was für Koffizienten genutzt werden, etc...
• eine hwdatei (Hardwaredatei), in der beschrieben ist, welche Hardware und/oder anderen Module das Modul braucht. Beispielsweise also die RS232-Anbindung an das "debug" Modul, das seinen Debuggingoutput über RS232 versendet.

Diese Dateien sind nun alle in dem Quellverzeichnis wie folgt organisiert (Ausschnitt aus documentation.txt):

autopilot-1.3.2:  Hier ist das Wurzelverzeichnis ;-)
|-- terminal:     Hier sind die Quellcodedateien für das "Terminal" drinnen,
|                 welches aber noch absolut unvollständig und nicht
|                 funktionsfähig ist.
|-- main:         Hier sind die Dateien für den Autopiloten drin, also dem
|    |            Teil, der die eigentlich Intelligenz beinhaltet.
|    |-- config_*:Hier sind die Dateien drin, die die einzelnen Module des
|    |            Autopiloten "konfigurieren". z.B. in cli_conf.h steht drin,
|    |            dass das CLI (Command Line Interface, die Serielle
|    |            Schnittstelle zum PC) einen Eingangspuffer von 16 Byte hat
|    |            und eine maximale Zeilenlänge von 160 Zeichen.
|    |            Weiterhin steht in den *hw.h Dateien drin, auf welche
|    |            Hardwaremodule jedes einzelne Modul zurückgreift. Also z.B.
|    |            findet sich in rudder_hw.h die Information, dass der
|    |            Ruderpositionsrückmelder an den ADC0 und ADC1 Eingang
|    |            angeschlossen ist.
|    |-- hw_*:    In diesem Verzeichnis finden sich die benötigten
|    |            Peripheriemodule als c-Code. Also Code für Timer, Uart,
|    |            Einlesen der Drehsensoren, des NMEA codes etc.
|    |-- filter:  Hier gibt es verschiedene Implementationen von Filtern, eine
|    |            zur Auswahl.
|    |-- input:   In diesem Verzeichnis sind alle Dateien drin, die die
|    |            Eingangsdaten erzeugen und aquirieren (also z.B. der Abgleich
|    |            von GPS-Kurs zum Gyrosensor-kurs).
|    |-- interface: Hier gibt es Dateien, die irgendwie ein Interface des
|    |            Autopiloten darstellen, das CLI, das CI (Control Interface).
|    |-- output:  Alle Ausgabeteile des Autopiloten, momentan nur das Ruder
|    |-- pilot:   In diesem Verzeichnis findet sich der Regelreis des
|    |            Autopiloten, also der Teil der den Piloten darstellt.
|    |-- misc:    Hier findet sich das, was in keines der vorherigen passt.
|-- control:      Hierin befindet sich (ähnliche Struktur wie bei main) der
|    |            Code für die Kontrolleinheit des Autopiloten, das ist die
|    |            Kiste im Cockpit, wo man normalerweise draufdrückt um den AP
|    |            zu bedienen.
|-- common:       In diesem Verzeichnis sind Dateien drin, die in mehreren
|                 Unterverzeichnissen genutzt werden, also main, control oder
|                 terminal. In den jeweiligen Unterverzeichnissen sind dann nur
|                 symbolische Verknüpfungen (Symbolic Links) gesetzt, so dass
|                 der Code nur einmal geschrieben und gewartet werden muss. Das
|                 stellt sicher, dass überall der selbe (möglichst fehlerfreie)
|                 Code drin ist. Weiterhin ist es nicht nötig den Code doppelt
|                 zu pflegen.

Wenn ein Modul nun auf eine andere Hardware eingestellt werden soll, so muss lediglich die hwdatei des Moduls verändert werden. Hat man unterschiedliche Prozessoren, so muss entsprechend das neue config_xxxx und hw_xxxx Verzeichnis angelegt werden und gefüllt werden wie auch das Makefile entsprechend den neuen Bedingungen angepasst werden. Ist dies geschehen, kann der Code durch Umschalten der Variablen TARGET=atmega644p für ein anderes Board compiliert werden.

Ressourcen

Quellcode

Der aktuelle Sourcecode und Schaltplan lässt sich hier herunterladen: Quellcode und Schaltplan des Autopiloten (externer Link)

Schaltplan

Der aktuelle Schaltplan kann hier heruntergeladen werden:

• Schaltplan Hauptplatine als PDF
• Schaltplan Leistungseinheit als PDF
• Schaltplan Steuereinheit als PDF

ToDos

• Schaltplan und Layout einstellen
• SVN Repository anlegen
• Artikel vervollständigen

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