Datenübertragung zwischen PC und dSPACE Karte

Autor: Hagen Heuer und Tim Kruse
Betreuer: Prof. Dr. Mirek Göbel

Einleitung

Der folgende Artikel beschäftigt sich mit der Kommunikation zwischen dem PC und der dSPACE Karte. Die Kommunikation erfolgt hierbei mittels einer RS232-Schnittstelle. Über diese Schnittstelle wird unteranderem das Spurpolynom sowie Lidar-Daten versendet. Eine genaue Beschreibung, welche Daten übertragen werden, ist in Abbildung X zu sehen. Hier werden zudem die Datentypen genannt.
Für die Bearbeitung der Aufgabe wird zunächst der aktuelle Stand des Fahrzeugs ermittelt, da bereits eine RS232 Kommunikation besteht. Diese wird zunächst getestet. Anschließend wird die Struktur des C-Programm überarbeitet, da Funktionen des C-Programms des Vorsemesters ausgelagert werden. Im letzten Schritt soll die Datenübertragungsrate nach Möglichkeit erhöht werden und fehlende Daten übertragen werden. Diese Teilaufgabe wird durch Funktionstest abgeschlossen.

Anforderungen

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  Abb. 1: Lastenheft REQ10.3160

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  Abb. 2: Lastenheft REQ10.3275

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  Abb. 3: Lastenheft REQ10.3280

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  Abb. 4: Lastenheft REQ10.3290

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  Abb. 5: Pflichtenheft

Aktuelle Stand des Programms

Im ersten Schritt wurden die beiden bestehenden Ansätze im SVN betrachtet und mit einander verglichen. Ziel war es, den aktuellen Stand zu ermitteln und ein Programm auszuwählen, mit dem die Kommunikation umgesetzt wird. Die Unterschiede und Gemeinsamkeiten der beiden Programme sind in den nachfolgenden Tabelle ausgelistet.

Vergleich der beiden Programme

OSE_Fusion_Final_Software	OSE_Draufsicht_Spurpolynom_RS232	Gemeinsamkeiten
Baudrate von 19200	Baudrate von 115200
Alle Daten werden bereits übertragen	Spurparameter a,b und c werden übertragen
Daten werden aufwendig einzeln verschickt	Versand der Daten effektiv in for-Schleife gelöst
Übergabe an Funktion zum Senden gut gelöst, da Daten als struct übergeben werden	Spurparameter werden einzeln an Funktion zum Senden übergeben
Vertauschen der Byte-Ordnung aufwendig gelöst und teilweise überflüssig	Vertauschen der Byte-Ordnung durch den Einsatz von Zeigern sehr gut implementiert
		Verschachtelte Funktionsaufrufe zum Übertragen der Daten
Unter Visual Studio 2019 nicht lauffähig	Unter Visual Studio 2019 lauffähig
		Kamera bereits eingebunden
Einbindung des Lidars vorhanden	Einbindung des Lidars nicht vorhanden

Da die Einbindung des Lidars und der Kamera auf neuem Weg erfolgen soll, ist es von Vorteil, dass Programm vom Wintersemester 19/20 OSE_Draufsicht_Spurpolynom_RS232 zu nehmen. Zudem ist hier ein guter Ansatz für die Übertragung der Daten vorhanden, der lediglich um die weiteren Daten ergänzt werden muss. Die Aufgabe in diesem Semerster wird es sein, die Übertragung auf weitere Daten, welche in der nachfolgenden Tabelle zu sehen sind, auszuweiten. Zudem soll die Kommunikation bezüglich der Geschwindigkeit optimiert werden und eine vollständige Dokumentation der Ergebnisse erfolgen.

PC zu dSpace

Signalname	Datentyp	Beschreibung
a	float32 (4 Byte)	Fahrspurparameter
b	float32 (4 Byte)	Fahrspurparameter
c	float32 (4 Byte)	Fahrspurparameter
lane_asign	bool (1 Byte)	Spurzuordnung: 1 = rechte Fahrspur, 0 = linke Fahrspur
stop_insight	bool (1 Byte)	1 = Stopplinie erkannt, 0 = keine Stopplinie erkannt
stop_distance	float32 (4 Byte)	Entfernung zur Stopplinie
n_objekte	uint8 (1 Byte)	Anzahl relevanter Objekte (maximal 5)
number[n_objekte]	uint8 (1 Byte)	Objektzähler
x_0[n_objekte]	float32 (4 Byte)	x-Koordinate des Objektmittelpunktes (mitte, vorn)
y_0[n_objekte]	float32 (4 Byte)	y-Koordinate des Objektmittelpunktes (mitte, vorn)
b[n_objekte]	float32 (4 Byte)	Objektbreite
t[n_objekte]	float32 (4 Byte)	Objekttiefe
alpha[n_objekte]	float32 (4 Byte)	Objektausrichtung
v[n_objekte]	float32 (4 Byte)	Betrag des Geschwindigkeitsvektors
plausible[n_objekte]	uint8 (1 Byte)	Vertrauenswert für das Objekt in Prozent ( 0 = minimale Vertrauen, 100 = maximale Vertrauen)
Gesamtgröße des Datenpakets		149 Byte

Im nächsten Schritt soll nun das bestehende C-Programm getestet werden, um dem Team ein funktionsfähiges Fahrzeug bereitzustellen. Der Test der Software wurde wie in Fahrzeugkommunikation via RS232 beschrieben erfolgreich durchgeführt. Daher kann dem Team nun eine funktionierende Kommunikation mit Übertragung der Spurparameter a, b und c zur Verfügung gestellt werden.

Konzept für die Übertragung

Zunächst werden Dummy-Werte im C-Programm ergänzt und der Übertragung hinzugefügt. Zudem wird das Online-Modell in Matlab/Simulink für den Empfang dieser Daten angepasst. Anschließend wird die Übertragung dieser Daten getestet.

Außerdem wird die Struktur des derzeitigen C-Programms verändert, um eine bessere Austauschbarkeit von Modulen zu gewährleisten. Derzeit sind einige Funktionsteile des Programms in der main.cpp realisiert, was den schnellen Austausch der Module verhindert. In diesem Zuge soll zudem die Bildvorverarbeitung und Spurerkennung aus dem 6ten Semester implementiert werden.

Nachfolgend sind die Programmablaufpläne für die einzelnen Funktionen der Module aufgeführt.

Link zum Quelltext in SVN

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