В этой статье я хочу рассказать о реализации системы обнаружения и отслеживания множественных объектов в видеопотоке. Данная статья базируется на двух предыдущих: Детектирование движения в видеопотоке на FPGA и Фильтрация изображения методом математической морфологии на FPGA. Захват и первичная обработка изображения осуществляется при помощи методов, описанных в первой статье, а фильтрация изображения описана во второй.

Следуя целям, поставленным в первой статье, я решил реализовать алгоритм отрисовки рамки вокруг обнаруженного объекта. В процессе выполнения этой задачи, я столкнулся с вопросом: а вокруг какого именно объекта надо рисовать рамку? Объектов, попавших в кадр после фильтрации, может оказаться множество: одни из них маленькие, а другие большие. Если рисовать одну рамку вокруг всех объектов, попавших в кадр, то это делается не сложно, но результат работы такой системы вряд ли кому будет интересен.

Как говорится, лень — двигатель прогресса. Для облегчения жизни сейчас делаю себе небольшое устройство в виде модуля ESP8266 и преобразователя RS485 для связи с датчиками-газоанализаторами по протоколу Modbus. В производстве постоянно возникает необходимость подключаться к приборам для выполнения различного рода диагностики по 485 интерфейсу, но каждый раз тащить с собой ноутбук неудобно, а вот мобильный телефон всегда в кармане.

В процессе разработки получилась библиотека, которая позволяет подключаться напрямую с телефона к модулю и обмениваться данными через приложение MQTT клиента. Возможно кому-то такое решение тоже пригодится, ведь отпадает необходимость иметь сторонний MQTT брокер (будь то локальный брокер на Raspberry или брокер в интернете) и подключение к интернету, что в моем случае самое главное.

Всё, чему я учусь самостоятельно, стараюсь не только воплощать в жизнь, но и заставлять это работать дольше одного дня, приносить долгосрочную пользу.

Однажды нам понадобилось организовать управление для самодельной штамповочной линии. Линия самодельная, а значит и управление, сделаем самодельное. Мы не использовали промышленные стандарты для передачи данных. Было решено, всё сделать из подручных материалов и ненужного старого компьютера. Главные условия: просто, дёшево, быстро. Надёжность – как получится. Расскажу, как мы это сделали.

Существует множество библиотек графического интерфейса для микроконтроллеров и встраиваемых систем, но многие из них имеют ограниченный функционал, сложность в использовании и интеграции, необходимость обязательного использования внешней оперативной памяти, а некоторые стоят больше, чем ваш проект целиком. Из-за этих причин и многих других было решено писать свою библиотеку.

Назвал я её MakiseGui.

Подразумевается, что мы будем писать прошивку под «голое железо». В противном случае применение protothreads смысла не имеет, т.к. мультизадачность должна обеспечиваться средствами ОС. Подразумевается также, что нам необходимо реализовать несколько более-менее сложных алгоритмов, связанных с операциями ввода-вывода. Ну и, как всегда в микроконтроллерах, очевидные требования по экономии RAM и энергопотребления.

В предыдущей статье был представлен вариант реализации примитивов для асинхронной работы с шиной 1-wire для микроконтроллеров Atmel. Ну а сейчас вашему вниманию предлагается реализацию того же самого, но на более мощных микроконтроллерах семейства STM8L (для отладки использовалась обычная оценочная плата STM8L-Discovery с извлеченным LCD-дисплеем). С минимальными изменениями описываемая реализация может быть адаптирована и для семейства STM32.

В этой статье я хочу рассмотреть один, на мой взгляд, достойный внимания подход к фильтрации изображений методом математической морфологии. Про математическую морфологию написано много статей, и одна из них размещена здесь на хабре. Читателю, незнакомому с данной темой, я рекомендую сначала ознакомиться с материалом по ссылке выше.

В статье про фильтрацию изображения я рассказывал про метод фильтрации медианным фильтром. Данный фильтр показал себя очень даже неплохо, но у него есть ряд ограничений и неудобств:
громоздкий даже в реализации 3x3:

• требует формирование оконной функции
• очень сложен для расширения окна
• большое запаздывание (latency) при последовательном соединении с другими оконными функциями.

Все эти неудобства нисколько не умаляют степень его применимости в цифровых системах обработки изображений, однако существует и иной подход.

Идея написать статью (которая войдет в цикл статей для новичков, остро жаждущих создавать что-то на микроконтроллерах при почти нулевых знаниях в области программирования в принципе) пришла мне после того, как мне пришлось немного отвлечься от своих основных дел, чтобы помочь другу настроить рабочую среду для написания софта под его небольшой домашний проект на основе board-а с stm32f103 на борту. Я рассчитывал, что это займет около получаса, максимум час, но ноутбук друга был на Windows 10 x64, что для меня уже непривычно (сам работаю в Ubuntu). По итогу мы потратили практически 8 часов на настройку и создание простого проекта, борясь с многими не очевидными вещами.

Параллельно с этим мне пришлось подробно объяснять, какой элемент сборки для чего нужен, а так же, как эти элементы взаимодействуют между собой, поскольку друг до этого никогда ранее с микроконтроллерами не сталкивался (от слова «видел Arduino в магазине»).

Данный материал призван помочь начинающим быстро и без проблем настроить полностью бесплатную инфраструктуру для работы с микроконтроллерами, а так же понять, каким образом происходит сборка итогового бинарного файла. Производитель и модель микроконтроллера на этапе настройки этой инфраструктуры неважны. Главное, чтобы в его основе лежало ядро ARM.

Да, дорогой читатель, такое тоже бывает, и может быть вкусно и полезно!

Как ты уже наверняка знаешь, дорогой читатель, существует два способа построения цифровых фильтров.

Пол года назад я наткнулся в сети вот на это видео.

Первой мыслью было то, что это очень круто и у меня такое никогда не получится повторить. Шло время, читались статьи, изучались методы и я искал примеры реализации подобного, но к моему огорчению, в сети ничего конкретного не находилось. Наткнувшись однажды на вычисления тригонометрических функций с использованием алгоритмов CORDIC, я решил попробовать создать свою собственную вращалку изображения на ПЛИС.

Прошло чуть больше месяца с тех пор, как я портировал open source модуль UART16550 на шину AHB-Lite. Писать об этом на тот момент было несколько не логично, так как еще не была опубликована статья про прерывания MIPSfpga.

Если вы опытный разработчик, то для вас только одна полезная новость: UART16550 добавлен в состав системы MIPSfpga-plus, дальше можете не читать. А тем, кого интересует разобранный пример использования этого модуля — добро пожаловать под кат.

Когда printf — мало, а ncurses — много


Когда данных становится слишком много, бывает не хватает стандартного вывода printf в консольной программе. Особенно если различных событий много и различные данные превращаются в безумный листинг. Эти данные могут поступать от контроллера через UART, и тут нечего и думать о какой-то gui-программе. Может так же быть и обычный bash-скрипт, к которому хочется прикрутить какой-никакой псевдографический интерфейс.

Всем привет! Написать эту статью меня побудило выступление на семинарах по цифровой обработке сигналов, где слушатели всегда заостряли интерес к методике вычисления корректирующих FIR-фильтров, несмотря на то, что эту тему я затрагивал поверхностно и по большей части рассказывал об этом в ознакомительных чертах. Если публика желает получить тайные знания, то почему бы ими не поделиться. В этой статье я постараюсь в доступной форме изложить алгоритм расчета корректирующих КИХ фильтров, который необходим для выравнивания АЧХ в полосе пропускания после звеньев CIC фильтров в задачах децимации и интерполяции сигналов. В частности, рассмотрим проектирование фильтров на современных ПЛИС Xilinx. Как обычно, в конце статьи будет ссылка на полезные скрипты для расчета различных фильтров и получение файла коэффициентов фильтра-корректора.

Предполагается, что читатель знаком с основами цифровой обработки сигналов и имеет представление о CIC и FIR фильтрах. Приступим.

В статье приводится несколько примеров настройки и использования прерываний MIPS32 Release 2, включая подробное описание задаваемой при этом конфигурации, описывается работа с контроллером внешних прерываний.

Весь описываемый код опубликован на github в составе проекта mipsfpga-plus [L3].

Троичные вычисления

Итак, продолжаю цикл статей о разработке троичного вычислителя. В прошлый раз мы познакомились с самым базовым элементом: троичным (де-)мультиплексором, а также на его базе построили полу- и полный сумматор. В этот раз речь пойдёт о ячейках памяти.

В прошлой статье я подробно рассказал для чего мне это нужно: это будет демонстрационная железка. Не поленитесь, ознакомьтесь с моей мотивацией.

Итак, вот список опубликованных статей цикла (будет обновляться):

• Считаем до трёх: раз (троичный мультиплексор и сумматоры)
• Считаем до трёх: два (память)
• Считаем до трёх: три (счётчики)
• Считаем до трёх: четыре (однотритный вычислитель и система команд трёхтритного)

Напоминаю, что единственным строительным блоком вычислителя будет троичный мультиплексор. Вот фотография оригинального тримукса дизайна Александра Шабаршина и моего исполнения на поверхностном монтаже. Одна такая плата несёт на себе два троичных (де-)мультиплексора:

Для того, чтобы подружить между собой указанные в заголовке технологии нам понадобятся:

• Свежий GNU ARM Embedded Toolchain
• System Workbench for STM32 (опционально)
• Свежий Eclipse CDT
• GNU ARM Eclipse Plugin
• Rust
• RustDT. Для комфортной разработки также рекомендуется установить Racer, Rainicorn и rustfmt.

Идея состоит в том, чтобы с скомпилировать написанную на Rust программу в библиотеку, которую можно будет слинковать с помощью тулчейна для ARM.
В итоге мы сможем даже вполне комфортно дебажить смешанный код на Rust и С.

На некотором сайте, в некотором форуме, добрый молодец по прозвищу SciFi озадачил коллектив свой историей.
Нашел он в руководящих технических материалах иноземной фирмы Texas Instruments [FSK Modulation and Demodulation With the MSP430 Microcontroller] требуемый ему цифровой фильтр. Но иноземцы шибко хитры оказались, и в исходном коде привели следующее:

На днях в офисе Imagination Technologies в Санта-Клара, Калифорния ко мне подходит специалист по многоядерному Линуксу Леонид Егошин и говорит:

Егошин: Вот, написал самый маленький гипервайзер в мире.

Я: Да? А как называется?

Егошин: Еще не придумал. И маркетинг названия не спустил. Придумай название! Это все равно будет opensource-проект.

Я: Мне чего-то трудно такое придумать. Как говорится «как вы яхту назовете, так она и поплывет». Надо общественность спросить.

Егошин: И я еще в апреле в Долгопрудном буду, в МФТИ. Не был там с XX века. Есть ли там кто-нибудь, кого интересует MIPS-Linux/IoT/гипервизоры на MIPS?

Я: Ну об этом тоже можно спросить общественность.

Итого, я написал этот пост, чтобы спросить общественность. Но сначала я расскажу, кто такой Леонид Егошин и что такое гипервайзер.

***

Не вся молодежь знает, но в СССР был свой Unix. Не при Брежневе, но уже при Андропове.

И вот одним из первых советских юниксологов и был Егошин (он единственный на фотке на Красной Площади 1980-х, кто улыбается). Потом Егошин переехал в Silicon Valley и стал работать в MIPS Technologies, которая стала Imagination Technologies. На снимке справа Егошин уже в 2015 году, с первой привезенной в Америку из России платой с российским микропроцессором Байкал-Т — Егошин помогал отлаживать на ней Линукс:



А теперь что такое гипервайзер.

Введение

Книги и публикации по цифровой обработке сигналов пишут авторы зачастую не догадывающиеся и не понимающие задач, стоящих перед разработчиками. Особенно это касается систем, работающих в реальном времени. Эти авторы отводят себе скромную роль бога, существующего вне времени и пространства, что вызывает некоторое недоумение у читателей подобной литературы. Данная публикация имеет целью развеять недоумения, возникающие у большинства разработчиков, и помочь им преодолеть «порог вхождения», для этих целей в тексте сознательно используется аналогии и терминология сферы программирования.

Данный опус не претендует на полноту и связность изложения.

Троичные вычисления

Я готовлю курс лекций по архитектуре компьютеров для студентов нашего университета, и в качестве небольшой практической разминки я бы хотел предложить студентам построить примитивный программируемый вычислитель в троичной логике. Конкретно эта статья рассказывает про базовый модуль, который будет использоваться в постройке, а именно про троичный мультиплексор. В данном тексте я не пойду дальше простейшего сумматора (и его реализации в железе), текст и так получается достаточно насыщенным. В последующих статьях я буду потихоньку рассказывать, куда меня эта кривая заведёт, так как я в самом начале авантюры.

• Считаем до трёх: раз
• Считаем до трёх: два (память)
• Считаем до трёх: три (счётчики)
• Считаем до трёх: четыре (однотритный вычислитель и система команд трёхтритного)

Я выбрал сбалансированную троичную систему, в которой один трит может представлять одно из трёх значений -1, 0 или 1. Весьма подробно о ней можно почитать тут.

На любые вопросы из разряда «зачем?!» я отвечаю заранее: «Because I can».