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ReconROS는 ROS2 기반의 FPGA 하드웨어 가속을 위한 사용하기 쉬운 프레임워크를 제공합니다. 이 프레임워크를 사용하려면 특정 FPGA 보드를 준비하고, 필수 서브모듈 클론 및 환경 설정을 거쳐야 합니다. 애플리케이션 빌드는 Docker 컨테이너와 교차 컴파일 과정을 통해 진행됩니다.
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원문 바로가기사용하기 쉬운 ROS2 FPGA 기반 하드웨어 가속 프레임워크
ReconOS를 기반으로 함
FPGA 보드에 ROS2와 ReconOS를 설치해야 합니다. 더 빠르게 시작할 수 있도록 사전 설치된 이미지가 있습니다:
이미지를 SD 카드에 굽는 가장 쉬운 방법은 balena etcher를 사용하는 것입니다. 또한 리눅스 dd 도구(예:
dd if=/image.img of=/dev/<<yoursdcard>> bs=4M
)를 사용할 수도 있습니다.
또한 이더넷 케이블이 필요하며, 터미널을 192.168.2.xx 범위의 로컬 IP(Netmask 255.255.255.0), 단 99 제외로 구성해야 합니다. 이것은 pynq 보드의 IP입니다.
점퍼 J4를 사용하여 SD 카드 부팅으로 보드를 설정합니다.
시리얼 터미널 프로그램을 구성하세요. COM 포트는 일반적으로 다음과 같이 구성됩니다:
/dev/ttyUSB1 -serial -sercfg 115200,8,n,1,N
모든 것이 잘 작동하면 장치가 부팅되는 것을 볼 수 있으며, 자동으로 xilinx로 로그인됩니다.
하드웨어 매핑된 토픽의 생성은 원시 메시지 정의 파일에 의존하기 때문에, 필수 서브모듈을 클론(clone)한 후 업데이트해야 합니다.
$ git submodule init && git submodule update
ROS 2의 표준 메시지 타입 명명 규칙이 일관적이지 않습니다. 따라서 일부 경우에 메시지 정의 파일의 이름도 변경해야 합니다(예: ReconROS Turtlebot 3 예제의 경우, UINT64 정의 파일을 (UInt64.msg를 U_Int64.msg로)).
ReconROS는 애플리케이션 컴파일 및 사용자 정의 ROS 메시지 패키지 빌드를 위해 에뮬레이션된 docker 컨테이너를 사용합니다.
ReconROS 애플리케이션을 빌드하는 첫 단계는 다음 명령어를 사용하여 환경을 소싱(sourcing)하는 것입니다:
sudo apt install python3-colcon-common-extensions
이 단계는 설치 과정뿐만 아니라 애플리케이션 컴파일 전에도 필요합니다.
ReconROS를 처음 사용하는 경우, 다음 명령어가 필요한 패키지를 설치하고 교차 컴파일(cross compiling)을 위한 docker 컨테이너를 빌드합니다.
$ bash tools/install.sh
추가적으로 다음을 소싱해야 할 수도 있습니다:
$ source /opt/ros/dashing/setup.bash
$ source /opt/Xilinx/Vivado/2017.1/settings64.sh
...
또한, 일부 패키지가 누락되었을 수 있으므로 다음 명령어를 입력해야 할 수도 있습니다:
$ sudo apt-get install g++-multilib
세 가지 종류의 데모가 사용 가능합니다. 아래에서 사용된 데모는 pub/sub 통신을 기반으로 합니다. 나머지 두 데모는 클라이언트-서버 통신에 ROS2 액션(actions)과 서비스(services)를 사용합니다. 두 데모 모두 사용자 정의 ROS2 메시지 패키지를 빌드하기 위한 선행 명령이 필요합니다.
$ rdk export_msg && rdk build_msg
ROS 정렬 데모는 pub/sub 통신을 기반으로 하며, 서버 및 클라이언트 애플리케이션을 빌드하고 실행하는 과정이 ROS 정렬 데모 서비스와 동일합니다. 클라이언트 애플리케이션이 빌드된 후, 지속적으로 정렬되지 않은 데이터를 전송하며 정렬된 데이터를 다시 받습니다.
나머지 두 데모는 클라이언트-서버 통신에 ROS2 액션과 서비스를 사용합니다. 두 데모 모두 사용자 정의 ROS2 메시지 패키지를 빌드하기 위한 선행 명령이 필요합니다.
/demos/ros_sort_demo_services/server_app/으로 이동하여 다음 명령어를 입력합니다:
$ rdk export_msg && rdk build_msg
서버 데모 폴더로 이동합니다. 이 폴더에는 ReconROS에서 사용되는 build.cfg 파일이 포함되어 있습니다. 애플리케이션을 컴파일하기 전에 프로젝트를 내보내야(export) 합니다:
$ rdk export_sw
그리고 컴파일합니다:
$ rdk build_sw
하드웨어 부분도 유사하게 빌드됩니다:
$ rdk export_hw
그리고 합성(synthesize)합니다:
$ rdk build_hw
server_app/build.msg로 이동하여 커스텀 메시지 패키지를 scp를 사용하여 fpga에 복사합니다.
$ scp message_package.zip [email protected]:/
비밀번호를 묻는데, 이는 사용자 이름과 동일한 xilinx입니다.
server_app/build.sw로 이동합니다.
애플리케이션을 fpga에 복사하기 전에 실행 가능하게 만든 다음 복사해야 합니다:
$ sudo chmod +x sortdemo
$ scp sortdemo [email protected]://
server_app/build.hw/myReconOS.runs/impl_1로 이동합니다.
scp design_1_wrapper.bit [email protected]://
시리얼 터미널에서 다음을 수행합니다:
$ sudo su
그런 다음 cd/를 수행하고 ls를 입력하여 message_package.zip, design_1_wrapper.bit, sortdemo가 fpga에 복사되었는지 확인합니다.
다음 명령으로 fpga를 재구성(reconfigure)합니다:
$ cat design_1_wrapper.bit > /dev/xdevcfg
/opt/reconos로 이동하여 다음을 입력합니다:
./reconos_init.sh
그런 다음
$ source /opt/ros/dashing/setup.sh
다시 돌아가서 mnt/project/build.msg/ 디렉토리를 생성하고 message_package.zip을 압축 해제합니다.
$ unzip message_package.zip -d /mnt/project/build.msg/
그런 다음 mnt/project/build.msg/에서 명령을 입력합니다:
$ source install/local_setup.sh
다음으로 다음 명령어로 서버 애플리케이션을 실행합니다:
./sortdemo 0 1
여기서 0 1은 하드웨어 파라미터입니다.
모든 것이 정상적으로 작동하면, 새로운 데이터를 기다리고 있다는 서버 메시지가 표시되어야 합니다.
The x86 클라이언트 애플리케이션은 colcon build 명령을 사용하여 컴파일할 수 있습니다. ROS2가 사용자의 기기에 설치되어 있어야 한다는 점에 유의하십시오.
먼저 다음 명령어를 입력합니다:
$ source /opt/ros/dashing/setup.sh
ros_sort_demo_service/client_app_x86/sorter_msgs로 이동하여 명령어를 입력합니다.
$ colcon build
$ source install/local_setup.bash
그 다음 ros_sort_demo_service/client_app_x86/sorter_client에서도 동일하게 수행한 후, 마지막으로
$ ros2 run sorter_client client
이 클라이언트 애플리케이션은 정렬되지 않은 숫자를 서버 애플리케이션으로 보내고 정렬된 데이터를 다시 받는 역할을 합니다.
ARM 기반 클라이언트 애플리케이션의 경우, 서버 애플리케이션에 대해 설명된 것과 동일한 절차를 사용해야 합니다.
이 데모는 클라이언트 애플리케이션 실행을 제외하고 서비스와 동일한 단계를 따릅니다.
먼저 명령어를 입력합니다.
$ source /opt/ros/dashing/setup.sh
client_app_x86/sorter_msgs로 이동하여 명령어를 입력합니다.
$ colcon build
$ source install/local_setup.bash
그 다음 원래 위치로 돌아와서 명령어를 입력합니다.
$ python3 sort_action_client.py
이 과정에서 서버 측과 클라이언트 측 모두에 진행 상황 메시지가 표시되는 것을 확인할 수 있습니다.