コントローラ「Virt2real」、または単に-Virtualrilka

「ビールを飲んだ」ジョーは静かに話した。 -缶切りはうまく機能しませんでした。
あなたは自分で缶切りを作ったと言っていました。 これは私です。
ヘンリー・クトナー、Know-It-All Robot

UPD>プレオーダーコレクションが開始されましたhabrahabr.ru/post/163865

誰かが私たち自身の手で私たちはそのような美しさと良い女の子を開発できると思っていただろう。 それだけでなく、紙の上で開発するだけでなく、多数の実用サンプルも入手できます。

注目を集める画像

プロローグ

むかしむかし、同僚と私はインターネット経由でウェブカメラや小型車などのあらゆる種類のギズモの管理を始めました。 少し後に、コントローラーと大容量のバッテリーを搭載できる本格的なライディングデバイスが手に入りました。 さらに、飛行機やヘリコプターなど、あらゆる種類の飛行ギズモに夢中になり、ウィッシュリストのリストにさらに貢献しました。

ビデオを「サイドビューまたはトップビュー」ではなく、デバイスの側面から、最初の人からのビューにするのがいいという考えは去りませんでした。 飛行機/特性がFPVと呼ばれるという事実。 数年前のことです。 彼らは、アナログカメラとトランスミッターをタイプライターに置き、TVチューナーでビデオを受信し、それをビデオサーバーに渡して、タキシングマシンによる配信を試みました。 しかし、すぐにニュアンスが浮上しました-同時に3〜4のビデオストリームしかブロードキャストできません。 さらに、このようなソリューションの高コスト、許容周波数の問題、さらにノイズが常に表示されるというお粗末な画質...一般的に、私たちはそれを試し、スコアリングしました。 さらに、制御コントローラーの機能（すべてが有名なArduinkaに基づいて行われた）が不足し始めました。 彼らは他のオプションを探し始めたので、それは安価で、安く、便利で実用的でした。 しかし、当時は市販されていた（海外で、それ自体でかなり高いコストで）ニーズに合った鉄片は適合しませんでした。 ビデオ以外のすべてを実行できる人もいれば、ビデオの使い方を知っているだけの人もいましたが、周辺機器の接続などは許可していませんでした。 など



ロシアでの販売に適したコントローラーを探しました-少量で、野生のお金があります。 ダブルまたはトリプルラップ付き。 そして、1つまたは2つの部品は必要ありません。そのようなコントローラーがたくさん必要です。 そして、財布はゴムではありません。 そして、どういうわけか、私は再販仲介業者の価格の無法さを甘やかしたくありませんでした。

マシンを制御してビデオを送信できるデバイスを作成するために、デバッグボードを注文しようとしました。 しかし、彼らは問題にぶつかりました-外国の店はリストAにあるので、ロシアにコントローラーを送りたくない-二重使用品。 つまり、平和と軍事の両方の目的に使用できるデバイスです。 一見-完全なナンセンスですが、実際にはそうです。 機能の点で私たちに合ったすべてのコントローラーは、その不運なリストに載っています。 私は個人的にファーネルに電話をかけ、必要な鉄片を私たちに送ることができなかったと言った1000人の謝罪で甘い（願わくは）女の子と魅力的な30分会話をしました（私が間違っていなければ、それはビーグルボードでした）。 すべてのルールは欧州連合で厳守されているため、送信できないだけでなく、送信するには鉄片の証明書を受け取る必要があり、証明書は限られた期間有効であり、顧客ごとに取得されると彼女が言った。 証明書を取得するための期間は約1か月であり、それが受信されるという事実はまったくありません。 さらに、顧客（この場合は私）は、公証人によって認証された手書きの文書を必要とします。ここでは、鉄片の計画された使用の完全な説明があります。 私はそのような文書を書こうとしていましたが、女の子は私にそれらを無駄にしないように頼みました。なぜなら、肯定的な結果を得る可能性は非常に無視でき、そのような問題を抱えているからです...ユニット販売のためにそのような問題を抱えていることは彼らにとって絶対に不利です。

この失敗した試みの後、私たちは州から鉄片を注文しようとしました。 鉄片はLeopardBoardと呼ばれていました。 彼女は不必要な手間をかけずに私たちに送られましたが、ロシアの税関で突然問題が浮上しました。 税関から郵便で1枚の紙が届きました。そこで切望された鉄には強力な暗号化モジュールやその他のものが搭載されていないことを証明するよう要求しました（正確に何を覚えているのか、残念です）。 同僚は個人的に税関に行きましたが、価値のあることは何も説明できませんでした-鉄片は約1か月間税関に横たわり、その後彼は送り主に帰りました。

そのような試練の後、私たちはついに全世界に腹を立て、何をすべきかを考え始めました。

秋の雨の日、同じサンクトペテルブルクの同僚が私を訪ねてきて、彼らは台所に座って、ビールを飲みながら、鉄を選ぶという問題を解決するために面白いものを思いついた人について親密な会話を始めました。 すでにかなり酔っていたとき、同僚は最初はワイルドに思えた考えを発しました。 そして、なぜ、 ブラックジャックと売春婦のコントローラーを備えた独自の遊園地がないのだと彼は言いました。 当初はさまざまな周辺機器（デジタルカメラ、モーター、センサー、LED、スピーカーなど）の接続に適していましたが、何らかの無線接続（Wi-FiまたはBluetooth）が搭載されており、電力については気になりませんでした。 そのため、カート（車、タンク、飛行機、ヘリコプター、テイストを続けます）に乗って、コントローラーピースをその中に貼り付け、必要なセンサーを追加し、既存のバッテリーまたは蓄電池からすべてに電力を供給し、その結果、既製の制御されたスマートな仕掛けを得ることができます。

夕方の残りの部分は、適切なコントローラーを雇うことで、さまざまな種類の興味深い制御されたことができるというテーマで狂った空想になりました...

鉄片の要件のリストが作成されました。

-エンドデバイスの低価格！
-H264でビデオをハードウェア圧縮できる強力なプロセッサ（つまり、適切なDSPを搭載）
-デジタルカメラを接続するためのインターフェース
-周辺機器を接続するためのUSBホスト（3G / 4Gモデムが特に重要です）
-低消費電力
-幅広い供給電圧
-小さいサイズ（たとえば、小さなマシンにインストールできるように）
-Linux on board（多数のソフトウェアが既に開発されています）
-機内での無線通信（Bluetoothは考慮されず、Wi-Fiのみ）
-有線（イーサネット）
-ハードウェアPWMジェネレーター
-さまざまな周辺機器を接続するための多数のI / Oピン
-コンポジットビデオ出力（アナログビデオトランスミッターを使用してビデオを送信するため）

時間が経ちました。 ビールによって表現されたその野生のアイデアはゆっくりと実装され始めました。 オンボードDSPを備えた適切なSoCを選択し、許容可能な遅延でh264でビデオをオンザフライで処理および圧縮できます。 さらに、その構成にはすべての束があります（I / Oピン、またはGPIO、およびすべての種類のインターフェイス）。 これは、Texas Instruments DaVinciファミリー-TMS320DM365の割合です。 デジタルメディアシステムオンチップ（DMSoC）。 www.ti.com/product/tms320dm365プロセッサの価格、機能、およびアプリケーションの範囲は、実際に選択に影響を与えました。IPカメラ、DVR、マルチメディアプレーヤーなどで非常に広く使用されています。 など

次に、このプロセッサに基づいてボードを開発することは「唯一」のままです。 この段階で、私たちはわずかに行き詰まりましたが、すぐに開発を行うことに同意した人を見つけました。

このとき（2011年の夏）、私たちは最初に「ラズベリーPI」という不思議な言葉を聞きました。自分でやりなさい。 しかし、このマリンカに関するすべてを読んで、彼らは落ち着きました-鉄片は私たちのものに非常に近いものの、実際の応用では私たちには個人的には適していません。 それにもかかわらず、RaspberryPiはデスクトップアプリケーションにより焦点を当てていますが、DIYアプリケーション用の周辺機器を接続する機能もあります。 さらに、Wi-Fi、カメラなどを追加する必要があるため、配送を含む価格は非常に高くなります。 ほぼ同時に、他の同様の腺（ビーグルボード、ビーグルボーン、パンダボードなど）が現れましたが、どの腺も私たちに完全に適合していませんでした。 これは私たちに強さを与えてくれました。なぜなら、私たちは最終的に正しい方向に進んでいることに気付いたからです。

ところで、私がもう一度Raspberry PiについてFarnellに電話したとき、なぜBeagleBoneが輸出制限のリストに載っているのかを尋ねましたが、Raspberryはそうではありません。 彼らは本当に私に何も説明しませんでしたが、確認しました-ラズベリーはこのリストにありません。 おそらくまだ:-)

開発プロセスはとても楽しかったです。 詩人の夢だけです。 座って、自分が望むものを考えてみてください。アレクサンダー（ハードウェアのハードウェアに直接関与している同僚）は、「簡単だ、気にせよ」と言い、回路に発明したばかりの機能を追加するか、「あまり高価にならない」と言います。別のオプションを提供します。

すべての開発は、メインの仕事からの自由時間（夕方から夜）に、私たち自身のお金で行われました。 より正確には、可能な限りプロジェクト全体とチーム全体に資金を提供した同僚の一人のお金で。 だから、真剣に、あなたは鉄の部分に「ロシアでデザインされ、作られた」ステッカーを彫ることができます。 確かに、インポートされた部品については何もする必要はありません。 残念ながら、ロシアで生産された必要なマイクロプロセッサやその他の部品は見つかりませんでした。

そのため、しばらくして、ハードウェアの生産に関するドキュメント一式を入手しました。 その時までに、名前はすでに発明されていました。 私は車で運転し、ラジオを聴き、鉄片について考え、車について、黄色いビーの女性に衝突しないように考えました。彼女はXXLショッピングセンターの交差点で私を非常に知らないうちに切りました。 そして、ラジオ「モスクワのエコー」で次の反対集会の議論があり、プレゼンターは「現実へようこそ」というフレーズを言った。 そしてどういうわけか、現実の仮想性、リルの美徳、virt2real-組み合わせが私の頭に浮かびました。 彼はすぐにピーターの同僚に電話しました。彼は名前を承認し、同様のことを思いついたばかりです。 一般的に、名前はすぐに定着しました。 そして、それぞれ鉄片は「virtualka」と呼ばれ始めました。

デバッグの目的で、10個のサンプルを生成することが決定されました。 これはモスクワの企業の1つで行われました。 実際、シリアルに可能な限り近いサンプルを初めて作成しました。

Virt2realアセンブル-2フロア


Virt2realが分解されました。 小さなスカーフ-デバッグ目的で、最終的な形式では、microSDとUSBスロットがメインボードにあります。


分解されたサンドイッチ、別の角度。


1階が欠ける


1年前に発明した完成したボードを手に持ってキッチンに座ってビールを飲むのはどういうことか（デバイス開発によく携わる人を除いて）。 これはバズ、喜び、そしてn番目の誇りです。 これが単なるサンプルであり、いくつかの妨害がすでに見つかっている場合でも。

一般的に、バグをキャッチするプロセスが続きました。 私は言わなければならないが、アレクサンダーは素晴らしい仕事をした-鉄のそのような量を持つほんの数個のジャムは素晴らしい結果です。 さらに、側枠は非常に迅速に除去されることが判明しました。 残念ながら、差動ペアのラインを交換するために、ボードの第3層（合計10層）に小さな穴が開けられていることを示すビデオはありません。 それは壮大だった:-)

徐々に、仮想マシンでの選択中に、操作の品質に影響を与えないニュアンスが増えましたが、少し違った方法で行うとより便利になります。 このような軽微な修正は次の段階に延期されました。これは、すべてのキャッチの欠点と不便をすぐに修正できる小さなシリーズです。

開発の最も困難で不愉快な部分は、率直に言って、彼らが実際にそれを待たなかった私たちを待っていました。 問題は、どのチームもLinuxをさまざまなハードウェアプラットフォームに移植したことがなかったことです。 つまり、一般的に、私たちはこれを行う方法を知っていて、独自のOSを作成した経験さえあり、特定のタスクのためにWinCEが再び移植されましたが、どういうわけか運命はLinuxを現時点まで減らしませんでした。 しかし、悪い場合は良いLinuxビルドがあります...ボードを再活性化するために、RidgeRun SDKを使用しました。 このSDKは有料で配布されますが、非商用アプリケーションの場合は無料で使用できます。 ソフトウェアは、機器での作業を保証し、一般にその機能を確認するために必要でした。 RidgeRunが気に入ったのは、DM365（Leopard Board）上の実際のボードをサポートしており、ハードウェアコーデックと非常に優れたファイルシステムをサポートしているためです。 しかし、いつものように、悪魔は詳細にあります（詳細については、古典的な作品freeworld.thc.org/root/phun/unmaintain.htmlを参照してください）。 無数の松葉杖と小道具によるこのSDKは、元々作成された鉄片LeopardBoardのために正確に研がれていることが判明しました。 左側へのステップ-右側へのステップ。すべてがバラバラになるので、行かない。 さらに、make clean（注意!!!）を実行すると、コンパイラの重要なアクティビティの痕跡が削除されるだけでなく、ソースコードもRidgeRunリポジトリから再ロードされるという事実につながります。変更を許してください。 どうやら、何らかの理由で誰かがコードを編集する必要があるかもしれないということは、SDK開発者には発生しなかったようです。 奇妙な偶然の一致により、私たちが望むものを実装する代わりに、SDKと戦うのに90％の時間がかかりました。 しかし、結局、SDKは圧力に耐えることができず、鉄片は機能しました。

一般に、RidgeRun SDKを移植した結果、プラットフォーム用に独自のSDKを開発することになりました。

そして今、私たちはこの段階にあります-鉄片は明日でも生産に投入できますが、SDKでは、すべてが望んでいるわけではありません。 ただし、それは使いやすさには影響しません-仮想マシンはすでにカートとボートを完全に操縦します（トピックの最後のビデオを参照）:-)

エンドユーザーセルフシーカーによるアプリケーションに関して、3つのレベルを想定しています。

1.初心者 -ファームウェア、SSHアクセス、およびWeb管理を備えた鉄片。 ユーザーは、高レベル言語（PHP、Node.js、Perl、Python、Erlang）または既製のクロスコピーされた実行可能アプリケーションでスクリプトをアップロードできます。
2.上級者向け-すべてが初心者向けと同じで、独自のサードパーティアプリケーションを構築するためのSDK
3.長所 -サードパーティのディストリビューションとSDKを使用します（Arago / OE / Angstrom /その他）

現在、通常の紳士のセット（PHP、Node.js、Perl、Python、Erlang）から利用可能な高レベルのプログラミング言語が搭載されています。 私はバッシュについては黙っています。 このキットは、ギズモを運転するという点でニーズの80％を満たすのに十分です。 残りの20％はC / C ++ですが、クロスコンパイルが必要です。

コントローラーのほぼすべての機能は、「管理者パネル」-自作のコントロールWebインターフェースから利用できます。 便利-コンソールに登る必要はありません。

プロローグは終わりました。今、最も興味深いのは、ボードの説明です。

virt2realデバイスであるVirtualkaは、DaVinci TMS320DM365ファミリのTexas Instrumentsプロセッサに基づいています。 より強力な修正であるTMS320DM368（400Mhz）をインストールできます。これらはレッグで完全に互換性があります。

当初はボード上の制御されたグランドを使用することが計画されていたため、ボードにはデジタルビデオ出力をマウントしませんでしたが、これによりパーセント（HDMI）が可能になります。 おそらく、ボードの特別なバージョンを追加します。 しかし、ボードにはアナログビデオ出力があります。 アナログビデオトランスミッターを使用してビデオを送信することができます。これは、長距離を制御する場合に非常に重要です。

取り付けプレート（実際にはコントローラー自体）
デバイスは2階建てです。
1階は、すべてのメインモジュールが取り付けられるメインボードです。 ボードには10層があります。
2階-拡張ボード。 特定の製品の連続生産の場合、特定のアプリケーションごとに個別に開発されます。 現時点では、DIYアプリケーションでは2階が一般的です。 信号GPIO、RG45が出力されます。 電源チップが取り付けられ、電源負荷を接続するための端子ブロックがあります-モーター、電球などはそれらから分離されています。

寸法：70x42x1010mm（1階）

CPU

ARM9 210-300Mhz（ARM926EJ-S rev 5）オンチップL1キャッシュ32 KB（ARM9）
ARM Jazelleテクノロジー
チームキャッシュサイズ-16KB
データキャッシュサイズ-8KB
プロセッサに組み込まれた32KB RAMの量
リトルエンディアン
2つのビデオコプロセッサー（HDVICP、MJCP）
リアルタイムクロックPRTCSS（電源管理およびリアルタイムクロックサブシステム）
4つの64ビット汎用タイマー
1つの64ビットウォッチドッグタイマー

プロセッサは65nmテクノロジーに基づいています
拡張温度範囲（-40°C-85°C）（プロセッサーの工業用バージョン）、通常-

DSP

ハードウェアアクセラレーションMJCPおよびHDVICP
ハードウェアサポートH.264、MPEG4、MPEG2、MJPEG、JPEG、WMV9 / VC1
エンコードされたビデオD1以下の解像度、720p（DM368では1080p）30 fps

ビデオサブシステム

4：2：2（8/16ビット）インターフェイス
8/16ビットYCCから24ビットRGB888デジタル出力
ハードウェアオンスクリーンディスプレイ（OSD）
IPIPEインターフェース（IPIPEIF）
ISIF（イメージセンサーインターフェイス）およびCMOSイメージャーインターフェイス
ヒストグラムモジュール
レンズ歪み補正モジュール（LDC）
ハードウェア3A統計収集モジュール（H3A）
コンポジットNTSC / PALビデオ出力
コンポーネントビデオ出力（対応する信号は2階に表示されますが、最終的なサポートはまだ実装されていません）
LCD（プロセッサでサポートされていますが、現在のバージョンのボードでは使用されていません。将来のバージョンで使用されます）

記憶

DDR2 128-256Mb
NAND 256Mb

インターフェースと周辺機器

GPIO-51個 ロジックレベル3.3Vおよび1.8V
PWM-4個
I2C
SPI-5個
UART-2個
DAC-3個
ADC-6個
USB 2.0高速ホストポート
USBクライアント
microSD
アナログコンポーネントビデオ出力
アナログコンポジットビデオ出力（最大480p）
オーディオコーデックCQ93VC（AAC-LC、G.711、MP3、WMA）
オーディオライン出力（モノ）
スピーカーへのオーディオ出力（モノ、8オームの負荷で300 mV）
アナログマイクオーディオ入力
10 / 100Mb RJ45イーサネット
デジタルカメラ入力
Wi-Fi b / g（HDG104チップ）
電力負荷を接続するためのコネクタ（モーター）（3つのマイクロ回路L293D）
McBSPインターフェイス（マルチチャネルバッファードシリアルポート）

カメラ
現時点では、OV7690、OV7675（8ビットバス）がテストされています。一般に、対応するカメラのドライバーがあれば、8/10ビットバスで動作します。

栄養

2.8-15ボルト。 電圧> 5V-220mAhでの消費電流（Wi-Fiをオンにしたメインボード）。 電源電圧が5V未満の場合、消費電流は大きくなります。 SEPIC, , , 3- 5 USB.



一般に、2階は、さまざまなユーザーアプリケーションの仕様を簡単に実装できるように考案されました。2.54 mmピッチの標準PLDコネクタが使用されているという事実にもかかわらず、あらゆる種類の供給電圧とインターフェースが2階に持ち込まれています。あなたが本当に望むなら、人は自宅で開発し、エッチングを描いて、彼の問題を解決するためにボードをはんだ付けすることができます-実際にはそれに対する要件はありません。そして、彼は彼の問題を解決するための強力なプロセッサを備えたコンパクトなデバイスを受け取ります。それどころか、ボードを独自の開発に統合できます。必要なすべての情報が提供されます。プロセッサとその周辺機器がどのように配置されているかについて、荒れ狂う必要はありません。Linux

オペレーティングシステム

2.6.32.17
Android

SDK RidgeRun（現在）、MontaVista、Arago / OE、Angstrom、

デモ

100回聞くよりも1回見る方が良いという賢い発言を思い出して、仮想マシンの使用のいくつかの側面を示すデモをいくつか撮影しました。もちろん、これは考えられるすべての選択肢が海に落ちているだけですが、少なくとも種にとっては何かです。

ビデオ1-virt2realデバイス（またはVirtualrilki）の一般的なレビュー


ビデオ2-最も重要なビデオ。LEDの点滅がここでキャプチャされるため、すべてのArduinに懐かしさの涙があるはずです。



ビデオNo. 3-追跡プラットフォームへのvirtualkaのインストール。 パート1
ちなみに、カートのシャーシはとても良いです。これはDAGU RP5と呼ばれ、ここ（MSC）で購入できます。それは決して広告ではありません。私はこの店でいくつかの小さなアイテムを止めたところです。原則として、はい-これは彼らのための私の無料広告です:-)正直なところ-店に関しては、誰もがそのように働くでしょう。



ビデオNo. 4-追跡プラットフォームへのvirtualkaのインストール。 パート2


ビデオ＃5-アクションでVirt2realによって駆動されるクローラープラットフォーム



ビデオNo. 6-前のビデオのカートの側面からの眺め



ビデオNo. 7-スマートフォンから（もちろん、ボードからのビデオから）コントロールするために、ラジコンボートに仮想ボートを搭載



ビデオNo. 8は、ボートに鉄片を設置することに関する最後のビデオの続きです。



ビデオNo. 9-ビデオサーバーへのオフラインブロードキャスト



№10 — 3G ( RTMP)



№11 — ( )



№12 — , — OSD. つまり

: , , // — . つまりモニターを接続することはできません。ただし、長距離ビデオ（飛行機/ヘリコプター）を備えた飛行プラットフォームにとって重要なアナログビデオトランスミッターを接続できます。これまでのところ、長距離ビデオはアナログに過ぎないため、私たちはそれを調整しました。仮想マシンには低周波ビデオ出力（コンポジット）があり、ビデオ送信機に接続してビデオを遠くまで送信できます。同時に、ビデオをSDカードに記録できます。

複合出力に加えて、コンポーネント出力もあります。空中を送信するのはそれほど簡単ではないので、彼らは今のところ使用しないままにしました。



ビデオNo. 13-VirtualrilkaおよびFPVビデオ送信機



もちろん、これらはほんの数例です。鉄のかけら-海。それは計画よりもさらに判明しました。そして、これは非常に良いことです。なぜなら、食欲は食べることに伴うからです。以前は未知であった新しい機能を習得するにつれて、最初の使用を近代化します。そして、特定の機能が実際にサポートされていることが判明したが、小さなバンドルでは不十分です-ハードウェアスキームを変更するか、拡張ボードを補完します。

そのため、virtualkaをホームセキュリティアラームシステムのビデオモジュールとして使用するというアイデアが生まれました。ただ恥ずかしいことに-私は床（私のアパートがある場所）でビデオ監視をするつもりだった。あらゆる種類の悪人が壁を塗り始め、紙片を燃やし、単にいたずらを始めました。私は監視カメラを設置するつもりでしたが、問題が表面化しました。24時間体制で動作するコンピューターには、ビデオキャプチャカードがありません。そして、どういうわけか、私は彼を追加の注意でロードしたくありません。したがって、監視カメラからのビデオはすでにデジタル形式である必要があり、ディスクにのみ書き込むことができます。

もちろん、仮想ビデオマシンをホームビデオ監視のメインユニットとして使用するというアイデアはすぐに生まれました。しかし問題は、ボードにデジタルビデオカメラ用のコネクタしかないことです。また、CMOSカメラは光感度で有名ではありません。これは、かなりひどい照明のある階段の状態に非常に関連しています。

, — , , , CCD . DSP ( DM365) ( DM368). (/dev/video0, /dev/video1 ..), — h264 SD , . — .

, - . — .

別の興味深いビデオ処理機能は、OpenCVによって提供されます。このライブラリは搭載されていますが、実際のアプリケーションに関しては、まだテストしていません。申し訳ありません。

エピローグ

DYI , ( , , , ..) . . - , ( ) , , . (Wi-Fi 3G/4G) — , .. など — . , .

— . — .

— http://virt2real.ru
— http://forum.virt2real.ru
Wiki — http://wiki.virt2real.ru
e-mail — info@virt2real.ru
Youtube — http://www.youtube.com/user/virt2real
Twitter — http://twitter.com/virt2real

PS , . . , . . -, .

PPS :
Realizator , « »
AV2R , , « »
mkrentovskiy , « », «, , »
Gol , « », «, , ». 4- :-)