FrostyDesign

Vitis 2019.2 で QSPI Flashに書き込み失敗する問題について

限られた人の問題だとは思いますが、困っている人はとても困る話なので
ググってたどり着けるよう記録を残しておきます。
そもそもの話はVivadoSDK2017.3からQSPI Flashでブートした場合QSPIの書き換えができないように仕様が変わったことです。これはQSPI Flashに書き込まれたプログラムを誤って上書きしないようにするためのようです。このためQSPI Flashを書き換える際はJTAGモードでブートしてねというのが公式仕様です。
ですが、それ以前に製造されたボードでは明示的なJTAGモードに切り替えられるようなディップスイッチやジャンパを設けていないものがあります。また、ジャンパやスイッチは積みたくないこともあると思います。私の使っているtrenz electronicのTE0720も同様です。
Xilinxはそういったユーザー向けに書き込み時専用のFSBLファイルを用意して、
これをメモリにロードしてJTAGモードでブートすることで、書き込み可能にする仕組みを用意しました。trenz electronicもこれに沿ったFSBLファイルを用意していて、ビルド済みのfsbl_flash.elfファイルを配布しています。
が、vitis2019.2では不具合？でこの手法を使っても書き込み失敗します。
最初設定ミスかとさんざん悩みましたが、trenz electoronicのfourmへの書き込みをみると
不具合の可能性が高いように思います。
https://forum.trenz-electronic.de/index.php/topic,1286.msg6139.html#msg6139
不具合なのでそのうちXilinxが直すと思いますがいつになるかわかりません。
で、代替手段として、古いバージョンのvivadoをインストールしたいところですが
ディスク容量が馬鹿にならないです。
vivado 2016.4 Lab Editionを入れると2.5GBぐらいでインストールできます。
これでQSPI Flash memoryを消去し、
消去した状態からであればVitis2019.2でfsbl_flash.elfを使って書き込みできます。

ひでみのアイデア帳 Let's Vitis目次

vivado2019.2になってSDKがVitisに統合され移行する必要に迫られ調べ始めたのですが、ひでみさんが参考になる記事をいろいろ書かれていて、自分用に目次とリンク作りました。

勉強になります。

Let's Vitis(1) - Vitisとは？

https://sweetcafe.jp/?*20200106-000000

Let's Vitis(2) - Vitisの使い方

https://sweetcafe.jp/?*20200108-000000

Let's Vitis(3) - Linuxディストリビューションの構築

https://sweetcafe.jp/?*20200110-000000

Let's Vitis(4) - ZynqMPSoCのブート

https://sweetcafe.jp/?*20200113-000000

Let's Vitis(5) - FSBLのビルド

https://www.sweetcafe.jp/?*20200115-000000

Let's Vitis(6) - FSBLの別のビルド方法

https://www.sweetcafe.jp/?*20200117-000000

Let's Vitis(7) - fsblをデバッグするための設定方法

https://www.sweetcafe.jp/?*20200120-000000

Let's Vitis(8) - PMU Firmwareのビルド

https://sweetcafe.jp/?*20200122-000000

Let's Vitis(9) - Linuxディストリビューションのビルド

https://www.sweetcafe.jp/?*20200124-000000

Let's Vitis(10) - BOO.BINの生成

https://sweetcafe.jp/?*20200127-000000

Let's Vitis(11) - 「SDカードの生成」

https://sweetcafe.jp/?*20200129-000000

Let's Vitis(12) - Platformの作成

https://sweetcafe.jp/?*20200131-000000

Let's Vitis(13) - SDKの構築

https://sweetcafe.jp/?*20200203-000000

Let's Vitis(14) - Platformの作成(続き)

https://sweetcafe.jp/?*20200205-000000

Let's Vitis(15) - VitisでHello World

https://sweetcafe.jp/?*20200207-000000

Let's Vitis(16) - FPGAアクセラレーション環境を構築

https://sweetcafe.jp/?*20200210-000000

Let's Vitis(17) - FPGAアクセラレーションするプロジェクト

https://sweetcafe.jp/?*20200212-000000

Let's Vitis(18) - Ultra96V2で動かしてみよう

https://sweetcafe.jp/?*20200214-000000

二足歩行ロボット自作ガイド出版

オーム社よりROBO-ONEにチャレンジ！二足歩行ロボット自作ガイドが出版されました。
１１章にて私のロボットについて執筆しました。

表紙にも載っています。
本自体はROBO-ONEに参加するためにロボットを自作したい人に向けた情報が
まとめられています。といっても、この本だけを読めばいちから作れるという
わけではありません。いろいろ情報不足な部分もありますし、そもそも、
二足歩行ロボットを自作するとなると様々な知識が必要ですので1冊読めばOK
というわけにはいきません。ですがとっかかりの一冊にはなると思います。
また後半にはロボット制作者４人の著者がそれぞれのロボットについて、
執筆しています。ロボットを作るうえでの考え方だったり、ノウハウ的Tips
だったり、製作者それぞれの切り口で（皆さん自由に(^^;;）書いています。
そのうちの一人として、１１章ではFrostyについて書いています。
足のリンク機構の構造や設計思想などの解説、FPGAを使った制御アーキテクチャの
紹介、サーボの改造方法等、実装上のノウハウ集等になっています。
この本の情報だけでFrostyと同等のロボットを作るのは難しいかとに思いますが、
部分的にでも参考になればと思います。
半分ぐらいはこのブログに書いている内容ですが、ひと通りまとまった形で
読むことができるようになっています。
Amazonにて購入の際はこちらのリンク経由で購入していただけると、
少ない原稿料の足しになるので私が喜びます。

robo-one 28th予選１位 & zynq制御コントローラ

2/13にrobo-one 28thの予選が開催され、記録更新して１位になりました。
今回からzynqを使った新しい制御コントローラになりました。
＆バッテリーをLiHVに変更しました。

下記は予選の動画です。
4.5m走で記録は3.79秒でした。

4.5mを23歩で完走しました。計算上の実走行時間は3.68秒で
若干フライング気味でスタートして、計測装置側の反応遅れがあるので3.79秒という記録になったようです。
以前より加速度が20%程度、最高速度が3%程度上がってます。

下記が新しいzynqの制御コントローラです。

zynqはxilinx製で、CPUとFPGAが同一チップに入ったものです。
ドイツのTrenz Electornic社のTE0720というzynqのモジュールを使っています。
ARM Cortex-A9 dual-core 667MHz
1GByteDRAM,32MB Flash memory,1GbE
自作のIFボードにて下記IFを実装しています。
ICS 1.25Mbps x 6ch
RS485(kondo B3Mシリーズサーボ対応)3Mbps x 5ch
TTLレベル UART x 3ch
SPI(PS2コントローラ用）x 1ch
電源は9～24V対応で
大きさは40mm x 71mmです。

今回はICS 1.25Mbps x 6chを使って1ms周期で制御しています。
このボードの性能を使い切るにはまだだいぶかかりそうですが、
制御周期が上がっただけで応答が良くなったのは体感できますね。

下記は新しいバッテリーです。

hobbykingのTurnigy Bolt 1000mAh 4S 15.2V 65~130C High Voltage Lipoly Pack (LiHV)
ハイボルテージと言っても仕様上1セルあたり0.1v高いだけで、
充電完了電圧でも0.15v高いだけなので、電圧3.5%アップです。
充電電圧が異なるため、充電器から買い直しになってしまうのですが、
バッテリーチェッカーがハイボルテージ対応のものがまだ無くて
非常に不便なので、まだお勧めはできません。
が、3.5%でもまあ違うのは体感できました。

あ、そういえば前回のrobo-one 27thも予選１位だったのにブログ書いてないや。
まあ、その前に完走したときと同じ仕様だったので良いかな。

DARPA Robotics Challenge 行ってきました

そんなわけで？ロボット持ってDRC行ってきました。

ガレージで動かしたり、写真撮らせてもらったりして来ました。

ロボット屋さんだらけなので色々関心を持ってもらって面白かったです。

そんな様子が主催者の耳に入ったのかDRCの競技の合間のBreakTimeでのデモの依頼を受けましたw

BreakTimeには3つのロボットがデモしていたのですが、Boston DynamicsのSpot、MITのCheetah、Oregon State UniversityのATRIASに並んでのデモということで光栄なお話をうけました。

デモ自体は、路面はアスファルトでガタガタだし、レポーターのお姉さんの英語が聞き取れず上手く答えられなかったりとグダグダでしたが、貴重な体験をさせてもらって楽しかったです。

デモの後にガレージにロボット見に来て話しかけてくれる人がいたりして、海外の人にも受けたようで良かったです。(下記動画の5:06:10あたりから）

再生開始位置の埋め込みがうまくいかないのでリンクはこちら

robo-one 25th予選１位

先週9/13にrobo-one25thの予選が開催され久々？に完走し１位を獲得しました。
今回は脚長(302mm)に対する足裏の長さ(88mm)を人間と同等にしてチャレンジし、
4.5mを完走しタイムは6.67秒でした。
下記の映像はrobo-one公式のyoutube映像からのFrostyの走行部分のみの引用です。
4.5m を40歩でゴールしています。３つ目のゴムの障害物を左足で踏んだあたりからバランス崩し始めてぎりぎりゴールして直後に倒れました。ログの取得期間の設定を間違えていて34歩めまでしかログが取れてなくて障害物のせいかどうかはよくわからず。大会の１週間前にちょっと小さい足で試してみたら割と歩けたので、robo-one本選で試してみたくなりそのまま出場しました。会場でテストした時は１ｍ程度で転んでいて、直前にパラメータを変更したぐらいだったので完走できてラッキーでした。

次の映像は足裏を元の大きさに戻して予選終了後に主催者にお願いしてエキシビジョンとして走行したものです。4.5mを２５歩で完走しタイムは4.43秒でした。こちらの方も最後の方はバランスが若干乱れているのですがそのままゴールになだれ込んで完走できました。レーザーポインターを積んでいますが、これはスタート位置で方向を正確に合わせるためのものです。機体の方向を正確にゴールの中心に合わせ、 IMUで計測し軌道修正しながら走行します。それでも右側にちょっとずつずれています。計測精度が低いわけではなく、速度が上がると方向制御の効きが悪くなったり、姿勢が乱れた影響で方向がずれたりといった現象が起きていて起動修正しきれていないという感じです。

ちなみに25歩の実走行時間は4.00秒で、審判がスタートの合図をしてから私が反応してスタートボタンを押すまでが約200ms、ゴールで左足がゴールラインを踏んでから計測装置が停止するまでに約200msかかっているようです。計測装置は光遮断を見てるので足先だけ伸ばしてゴールラインを踏んでも反応しないのと、光をさえぎってから停止するまでにも若干タイムラグがあるようです(^^;　この競技の運営には十分な精度なので批判するつもりはありませんが、そういうのが気になる領域に来たなってことで。(^^;;;

あと、事前のコンディションがあまり良くなかったので完走すると思っておらず準備が不十分で、運営の方がゴールでキャッチしてくれたのですが、ちょっと危険な行為でした。ロボットをつかむ場所などをレクチャーした方に待機してもらうようにすべきでした。すいません。

ロボット紹介更新

開発してたけどブログにアップして無かったので
久しぶりに更新

今はこんな感じです。

変更点
リポを４セル化し高電圧化。電圧が1.33倍、パワーが1.77倍に。
サーボと制御コントローラーを高耐圧に改造
腕にグリッパが付いた。グリッパ分の長さの都合で腕のイナーシャが小さくなり走行上は不利になった・・。
軸数が１８軸から２０軸に増加
３Ｄプリンタ部品が増えた。今までもサーボケースの一部に利用していたが、今回構造部品にも利用

走行動画

サーボのトルクと速度が増えたので足あげ量を増やすことができ
カーペット上でも高速で走行できるようになりました。加速度も３割向上

スローモーション

以前より滞空距離が長くなり
歩幅が脚長と同じ長さに到達、一瞬浮いたではなく
飛ばないと届かない歩幅になりました。

主要諸元
　身長　430mm
　重量　2813g
　脚長　304mm

アクチュエータ（サーボ）
近藤科学　KRS-6003HV（ギアレシオ変更）、KRS-4033,4034
足６自由度×２　腕４自由度×２　計２０自由度

センサー
　IMU
　　MicroStrain 3DM-GX3-25-OEM

制御コントローラ
　CPU　SH2 7145 50MHz + FPGA

バッテリー
　Turnigy nano-tech 1000mAh 4S 45~90C Lipo Pack
　Dimensions: 73x25x35mm　Weight: 124g

コントローラ記事
http://frostyorange.blog.shinobi.jp/Entry/23/
制御アーキテクチャ
http://frostyorange.blog.shinobi.jp/Entry/19/
足のリンク機構
http://frostyorange.blog.shinobi.jp/Entry/16/

ロボット各部写真等
グリッパ

カバーの中は腕の長さを可変長にするために無駄に凝ってスライダ機構になっている。
たたむとこんな感じ
スライダはデフボールと左右はフランジ付ベアリングで押さえる形
ベアリングのフランジ部が当たる部分のカーボンが削れてガタが大きくなったので
いまいちだった。M3のネジ穴は以前はスプリューだったが、イリサートに変更。
板厚2mmのカーボンでM3だとスプリューは下穴がわずかに大きくなってしまうためか
ネジが緩みやすかった。イリサートのほうが強度はでる。高いけど。
３Ｄプリンタによるギア。かみ合いはナイロンなので適当で問題なかった。モジュールサイズはもう少し小さくても大丈夫そう。
収納式のハンドル、バッテリー押さえ兼ボディカバーが開くところ
３Ｄプリンター出力パーツ類

ROBO-ONE 22nd 予選１位

だいぶ時間が空いてしまいましたがご報告。ROBO-ONE 22nd 予選１位を取ることができました。

4.5m走を4.66秒にて完走することができました。
いや、完走できて良かったです。
いろんな方に今度こそは完走してね的お声をかけて頂きありがとうございました。

今回は最初にレーザーポインタを使って、コースにまっすぐ設置し
慣性計測装置にてフィードバック制御することでまっすぐ走ることができました。

今回の走行条件
4.5mを27歩
最高速に達するまで2.5m
歩周期160ms(毎秒6.25歩)
最高速時の歩幅250mm(脚長304mm)
最高速度1570mm/s(約5.6km/h)

下記はその時の動画で、
ニコ生第22回 ROBO-ONE 予選競技(4.5m 徒競走) 生中継 (番組ID:lv127003382)
http://live.nicovideo.jp/gate/lv127003382
から出走部分の引用です。

決勝？
予選１位が真の１位ですよ。www

名古屋大学福田研と共同研究を行うこととなりました

名古屋大学大学院工学研究科マイクロ・ナノシステム工学専攻
バイオ・ロボティクス講座マイクロ・ナノ制御工学研究グループ
福田研究室と個人として共同研究を行うこととなりました。
どのような成果が得られるのか未知数な部分もありますが、
新たなチャレンジとして、ロボット技術のさらなる発展を目指してまいります。

http://www.mech.nagoya-u.ac.jp/MICRO/laboratories/fukuda.html

遠くない将来、学会等でどこかで見たようなロボットを見かける日が来る”かも”しれません。
ニヤニヤして楽しんでいただける日が来れば良いなと思っています。

それでは。

ロボット紹介まとめ

ロボット紹介まとめ

これまで紹介のまとめ。こんなロボット作ってます。

走行動画

1500mm/s　時速5.4kmぐらい

浮いてます

バック宙動画

主要諸元

身長 430mm
重量 2750g
脚長 304mm
アクチュエータ（サーボ）
- 近藤科学　KRS-6003HV（ギアレシオ変更）、KRS-4033,4034
- 足６自由度×２　腕３自由度×２　計１８自由度
センサー
- ジャイロ×２　SSSJ CR0304
制御ユニット
- ＣＰＵ　SH2 50MHz + FPGA

足のリンク機構
http://frostyorange.blog.shinobi.jp/Entry/16/

制御アーキテクチャ
http://frostyorange.blog.shinobi.jp/Entry/19/