Esitutkimusraportti

v1.0
27.10.95

Simulaattorin on tarkoitus auttaa autolle tehdyn ohjausohjelman testauksessa siten, että ohjelma voidaan ajaa läpi kerralla ja seurata auton liikettä radalla tai suorittaa ohjelma haluttuun pisteeseen ja seurata rekisterien arvoja ja muistin sisältöä, jotta saadaan selvitettyä ohjausohjelman algoritmiset tai koodausvirheet.

Ohjelman pitää simuloida todellisen fyysisen auton toimintaa eikä jotakin teoreettista esim. välittömästi ohjaussignaaleihin reagoivaa autoa.

Haluttu järjestelmä on mahdollista toteuttaa käytettävissä olevilla resursseilla, mutta mitään ylimääräisiä ominaisuuksia ei voida toteuttaa. Mitään toteuttamiskelpoisia vaihtoehtoisia ratkaisumalleja ei ole löydetty, joten koko ET raporttimme on myös ratkaisuehdotus.

Arkkitehtuuri

Simulaattoriin tehdään samat osajärjestelmät kuin fyysisessä Tampereella tehtävässä laitteessa on. Nämä osat ovat mikrokontrolleri, uBoard-piirikortti, anturit, toimilaitteet, johdotus, auto ja rata. Lisäksi tehdään käyttöliittymä mikrokontrollerin ohjaamista ja auton lliikkeen seuraamista varten. Käyttöliittymään tulee useita ikkunoita, joissa näkyvät auton paikka radalla, auton nopeus ym. tiedot, toimilaitteiden ja antureiden tilat ja prosessorin tila. Käyttöliittymä huolehtii ohjelmiston eri osien koordinoinnista. Aikatieto tulee mikrokontrollerilta.

Näytön ja fysiikkaosan toteuttamiseen ei ole tiedossa valmiina saatavia osia. Prosessorin simulaattori on löydetty valmiina, mutta sen käytön soveltamisen laajuus on vielä tutkimuksen alla.

Riippuvuudet osien välillä

Osien välisistä riippuvuuksista on suunniteltu malli DFD-muodossa. Malli tullaan syöttämään StP-ohjelmistoon, jos se tulee toimintaan. Käyttöliittymä ohjaa kaikkia muita osia ja kontrollerilla on tieto järjestelmän yhteisestä kellosta. Käyttöliittymä välittää prosessorille suoritettavan binääritiedoston ja fysiikkamallille ratatiedoston. Käyttöliittymässä on painike, jolla käyttäjä voi pysäyttää simulaoinnin etenemisen milloin tahansa. Ohjelmaan toteutetaan käyttäjän määriteltävissä oleva ohjelman hidastuskerroin, jos sellainen todetaan tarpeelliseksi. Prosessorin ja auton välissä on johdotuskortti, jonka tarkkaa mallia ei ole vielä saatu Tampereelta. Prosessori lähettää toimilaitteille ohjaussignaaleja ja saa palautetta antureilta uBoardin ja johdotuskortin kautta. Prosessorin tilatiedot (rekisterit, muisti) saa näkyviin käyttöliittymästä. Myös auton paikka radalla, sen tilatiedot (nopeus, kiihtyvyys ym.) ja antureiden antamat signaalit saadaan käyttöliittymän ikkunoihin. Käyttöliittymässä annetaan auton lähtöpiste.

Kriittiset osatehtävät järjestelmän onnistumiselle

Käyttäjän järjestelmälle asettamien vaatimusten priorisointi

Ongelmaa ja ratkaisuja rajoittavat tekijät

Auton fysiikkamallissa on aiheen kompleksisuuden vuoksi tehtävä kompromisseja. Ohjelmiston nopeus tullee käytännössä riippumaan nopeaa sykliä pyörivien mikrokontrolleriosan ja toimilaiteosan nopeudesta.

Osajärjestelmät

Mikrokontrollerin speksit
Käyttöliittymän speksit
Fysiikkamallin speksit
Toimilaiteosan speksit

uBoard

Kortilla olevaa EPROM:ia mallitetaan käyttäjän antamalla binääritiedostolla. RAM:ia varten varataan taulukko ja tehdaan mahdollisesti tarvittavia apufunktioita muistin käsittelyä varten. Kortilla olevia osoitelatchia ja osoitekooderipiiriä ei tarvitse mallittaa.

Rata

Erillinen editoitava teksti tms. tiedosto, jonka voi antaa ohjelmalle syöttötietona tai ladata ohjelmasta. Rata saa muodostua pelkista suorista vektoreista.

Esitutkimuksen edistymisraportti