stm32CubeMX で FSMCによるFPGAアクセスでトラブル

stm32f407IGT6を搭載したモーターコントロールボードでSTM32F4xx_StdPeriph_Driverライブラリを使って作っていたプログラムをバージョンアップしてSTM32Cube FW_F4 V1.16.0に対応した時にFPGAへのインターフェースで悩んだ件。

ボードはFSMCのSRAM較正でFPGAにアクセスしています。
以前のライブラリを使ったプログラムではサンプルプログラムを参考にした初期化で簡単に動いたのでSTM32CubeMXを使えばもっと簡単に出来ると思っていました。

しかしFPGAからの読み出しは動作するものの書き込みが出来ない不具合が発生し原因がどうしてもわからず、レジスタの内容をダンプして比較してみたり色々悩んで3日間ほど回り道をしてしまいました。

FSMCの設定のせいだと思い込んでいたのですが、結局判ったのはstm32f407のMCO出力端子からクロックが供給されていないことがトラブルの原因でした。

勿論端子からMCOを出力する設定は出来ていましたがGPIOの設定で出力端子の出力速度がLowになっていたため50MHzのクロックを出力すると殆どHiレベルのままになっていました。

STM32F4xx_StdPeriph_Driverライブラリを使ったプログラムでは初期化コードを自分で書いていくスタイルなのでこのような見落としは少なかったのですが、STM32CubeMXのように初期化コードが自動的に生成されてしまうとこのようなトラブルが時々発生します。

QtとBeagleBoneBlackでOpenCV

Qtで作るBeagleBoneのプログラムで画像処理ライブラリOpenCVを使う手順についてメモしておきます。

QtCreatorが動作するUbuntu 15.04 i386上でarm用のopencvを構築します。

こちらのサイトを参考にしました

1. Opencvのソースをダウンロードして解凍します
~$ mkdir opencv 
~$cd opencv 
~/opencv$ wget -O opencv-3.1.0.zip https://github.com/opencv/opencv/archive/3.1.0.zip 
~/opencv$ wget -O opencv_contrib-3.1.0.zip https://github.com/opencv/opencv_contrib/archive/3.1.0.zip 
~/opencv$ unzip opencv-3.1.0.zip 
~/opencv$ unzip opencv_contrib-3.1.0.zip
2.使用するコンパイラに合わせてopencv-3.1.0/platforms/linux/arm-qnueabi.toolchain.cmakeを修正します

GCC_COMPILER_VERSIONを”4.6″から”5″に変更しました

set(GCC_COMPILER_VERSION "5" CACHE STRING "GCC Compiler version")
3. cmakeとmakeで構築してインストールします
~/opencv$ cd opencv-3.1.0
~/opencv/opencv-3.1.0$ mkdir build-arm
~/opencv/opencv-3.1.0$ cd build-arm

~/opencv/build/build-arm$ cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \
-D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/opt/opencv3.1-arm \
-D CMAKE_TOOLCHAIN_FILE=~/opencv/opencv-3.1.0/platforms/linux/arm-gnueabi.toolchain.cmake \
-D CMAKE_AR=/usr/arm-linux-gnueabihf/bin/ar \
-D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=~/opencv/opencv_contrib-3.1.0/modules \
-D ENABLE_NEON:BOOL=ON \
-D WITH_TBB=ON \
-D BUILD_TBB=ON \
-D WITH_QT=OFF \
-D WITH_OPENGL=OFF \ 
-D SOFTFP=ON \
..

~/opencv/opencv-3.1.0/build-arm$ sudo make j2

~/opencv/opencv-3.1.0/build-arm$ sudo make install
3.BeagleBoneBlackへライブラリを転送します
~$ scp /opt/opencv3.1-arm/lib/* root@192.168.0.xxx:/usr/lib
4.Qtプロジェクトの設定  

myproject.pro の最後にインクルードパスとライブラリの参照を追加します

DEPENDPATH += /opt/opencv3.1-arm/include
INCLUDEPATH += /opt/opencv3.1-arm/include
LIBS += -L/opt/opencv3.1-arm/lib/ \
 -lopencv_core \
 -lopencv_imgproc \
 -lopencv_highgui \
 -lopencv_imgcodecs
5. OpenCVのサンプル

Qtデータ形式との変換、2値化

cvfunc.h

#ifndef CVFUNC_H
#define CVFUNC_H

#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include "opencv2/imgcodecs.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include "opencv2/core/core.hpp"
#include <iostream>
#include <stdlib.h>

extern void read_qimageformat(cv::Mat &mat, const char *filename);
extern void read_qimageformat0(cv::Mat &mat, const char *filename);
extern void binarize(cv::Mat &mat, const char *filename);
extern void detect_plate(cv::Mat &mat, int th);
extern void mask_plate(cv::Mat mat, cv::Mat &dst, int th);
extern void copypart(cv::Mat src, cv::Mat &dst, int x0, int y0);

#endif // CVFUNC_H

cvfunc.cpp

#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include "opencv2/imgcodecs.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include "opencv2/core/core.hpp"
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include "mainwindow.h"
#include <QtGui>

#include "cvfunc.h"

using namespace cv;

// copy part of image
// input : src,dst: CV_8UC3
void copypart(cv::Mat src, cv::Mat &dst, int x0, int y0)
{
  for(int y=0; y < dst.rows; y++){
    for( int x=0; x < dst.cols; x++){
      dst.data[y * dst.step + x * dst.elemSize() + 0] // G
        = src.data[(y+y0) * src.step + (x+x0) * src.elemSize() + 0];
      dst.data[y * dst.step + x * dst.elemSize() + 1] // B
        = src.data[(y+y0) * src.step + (x+x0) * src.elemSize() + 1];
      dst.data[y * dst.step + x * dst.elemSize() + 2] // R
        = src.data[(y+y0) * src.step + (x+x0) * src.elemSize() + 2];
    }
  }
}

// Detect plate
// input : mat: CV_8UC1, th:threshold
void detect_plate(cv::Mat &mat, int th)
{
 // srcと同じサイズで8ビット×3チャンネルのMatデータを作成
 // cv::Mat (GBR) を QImage (RGB)に入れ替える
  for(int y=0; y < mat.rows; y++){
    for( int x=mat.cols-3; 0 < x ; x--){
      if( mat.data[y * mat.step + x] <= th )
        mat.data[y * mat.step + x] = 255;
      else break;
    }
  }
}

// Mask plate
// input : mat,dst: CV_8UC1, th:threshold
void mask_plate(cv::Mat mat, cv::Mat &dst, int th)
{
 // srcと同じサイズで8ビット×3チャンネルのMatデータを作成
 // cv::Mat (GBR) を QImage (RGB)に入れ替える
  for(int y=0; y < mat.rows; y++){
    for( int x=mat.cols-3; 0 < x ; x--){
      if( mat.data[y * mat.step + x] <= th )
        dst.data[y * dst.step + x] = 255;
      else break;
    }
  }
}

//
// OpenCv形式からQImage形式への変換
//
void read_qimageformat(cv::Mat &mat, const char *filename)
{
 // Matにイメージを読み込む
  Mat src = imread(filename,IMREAD_COLOR);
 // cv::Mat と QImage で異なるのでRGBの順番を入れ替える
  cvtColor(src, mat, CV_RGB2BGR); //OpenCVの命令でRGBの順番を入れ替える
 // 次のようにしてQIMageに変換する
 //QImage qimg(mat.data, mat.cols, mat.rows, QImage::Format_RGB888);
}

//
// OpenCv形式からQImage形式への変換
// Matの初期化と画素直接アクセスのサンプル
//
void read_qimageformat0(cv::Mat &mat, const char *filename)
{
 // Matにイメージを読み込む
  Mat src = imread(filename,IMREAD_COLOR);
 // srcと同じサイズで8ビット×3チャンネルのMatデータを作成
  Mat dst(src.size().height,src.size().width,CV_8UC3);
 // cv::Mat (GBR) を QImage (RGB)に入れ替える
  for(int y=0; y < src.rows; y++){
    for( int x=0; x < src.cols; x++){
      dst.data[y * src.step + x * src.elemSize() + 0] // R
        = src.data[y * src.step + x * src.elemSize() + 2];
      dst.data[y * src.step + x * src.elemSize() + 1] // G
        = src.data[y * src.step + x * src.elemSize() + 0];
      dst.data[y * src.step + x * src.elemSize() + 2] // B
        = src.data[y * src.step + x * src.elemSize() + 1];
    }
  }
  mat = dst;
}

#if 0
//
// 二値化
//
void binarize(cv::Mat &mat, const char *filename)
{
 // Matにイメージを読み込む
  Mat src_img = imread(filename,IMREAD_COLOR);
 // srcと同じサイズで8ビット×1チャンネルのMatデータを作成
  Mat gray_img(src_img.size(),CV_8UC1);
 // グレースケールに変換
 //cvtColor(src_img, gray_img, CV_BGR2GRAY);
  cvtColor(src_img, gray_img, CV_);
 // 変換先のイメージ作成
  Mat bin_img(src_img.size(),CV_8UC1);
#if 0
 // 二値化、大津の手法(自動的にスレッショルドを決定)
  threshold(gray_img, bin_img, 0, 255,  CV_THRESH_BINARY|CV_THRESH_OTSU);
#else
 // (3)apply an adaptive threshold to a grayscale image
  adaptiveThreshold(gray_img, bin_img, 255, CV_ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C, CV_THRESH_BINARY, 7, 8);
#endif
 // bin 8bit x 1ch を mat 8bit x 3ch に変換
  cvtColor(bin_img, mat, CV_GRAY2RGB);
}
#else
//
// 二値化
//
void binarize(cv::Mat &mat, const char *filename)
{
 // Matにイメージを読み込む
  Mat src_img = imread(filename,IMREAD_COLOR);
 // srcと同じサイズで8ビット×1チャンネルのMatデータを作成
  Mat gray_img(src_img.size(),CV_8UC1);
 // 青色を取り出すグレースケールに変換
 //cvtColor(src_img, gray_img, CV_BGR2GRAY);
  for(int y=0; y < src_img.rows; y++){
    for( int x=0; x < src_img.cols; x++){
      gray_img.data[y * gray_img.step + x * gray_img.elemSize() + 0] //
        = src_img.data[y * src_img.step + x * src_img.elemSize() + 0]; // B
    }
  }
#if 0 // 青色のグレースケール表示
 // gray_img 8bit x 1ch を mat 8bit x 3ch に変換
  cvtColor(gray_img, mat, CV_GRAY2RGB);
#else
 // 変換先のイメージ作成
  Mat bin_img(src_img.size(),CV_8UC1);
#if 0
 // 二値化、大津の手法(自動的にスレッショルドを決定)
  threshold(gray_img, bin_img, 0, 255, CV_THRESH_BINARY|CV_THRESH_OTSU);
#else
 // (3)apply an adaptive threshold to a grayscale image
  adaptiveThreshold(gray_img, bin_img, 255, CV_ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C, CV_THRESH_BINARY, 7, 8);
#endif
 // bin 8bit x 1ch を mat 8bit x 3ch に変換
  cvtColor(bin_img, mat, CV_GRAY2RGB);
#endif
}

#endif

KiCAD4.0.5のシルクに日本語を挿入する

「高校生ものづくりコンテスト、マイコンカーラリー」関連の基板はCADデータを工業高校の先生や生徒に提供して基板CADの勉強に役立ててもらう意図でフリーの高機能CAD KiCADで設計しています。
関連記事

KiCadを使ってPIC18F45K22ものづくり制御ボード基板設計

3D ContentCentralとFreeCADでKiCADに3Dモデルを追加する

水曜日にSHENZHEN – CHINAから出荷された基板が木曜日に広島に届く

elecrowなどを利用すれば基板を数千円/10枚で作ることが出来るようになった今ではユニバーサル基板を使ってハンダ付けの練習をするよりは基板CADを活用して基板を設計製作出来るスキルの方が実社会で活躍するためには有利だろう、との思いがあります。

KiCADは業務で使うことも出来る高機能なCADですが、現在のバージョンでは基板のシルクに文字を入れるのに日本語フォントが使えないという弱点があります。

日本語が使えなくても機能的には全く問題ありませんが、やはり日本語で基板タイトル等が表示出来たらいいなと思っていました。

今回、フリーソフトを使ってフォントデータをDXF形式に変換しKiCADでインポートすることで日本語を表示する方法を見つけたので紹介しておきます。

使用したソフト

TToPA ここからダウンロード出来ます

ダウンロードして解凍し、起動するだけで使えます、インストーラは付属していません。

右上のウィンドウに文字列を入力しフォントとフォントサイズを選択してDXFボタンをクリックするだけでDXFファイルが出力されます。

ファイル名や出力先等の設定はなく入力文字列を含むファイル名でテンポラリフォルダに出力されます。
KiCADにインポートする場合、元のファイル名は長すぎるためか正常に読み込んでくれませんでしたので短いファイル名にリネームする必要があります。

PolyPoloygonにチェックを入れて塗りつぶしパターンを選択すると、この画面では塗りつぶされた文字が表示されますが出力されるのは輪郭線のデータだけでした。

KiCADへのインポート

PCB編集ウィンドウのファイルメニューからインポート->DXFファイルを選択します。

インポート画面でレイヤとTToPAから出力したファイルを指定しOKをクリックします。
位置はマウスで指定できるのでここで設定する必要はありません。

現在のTToPAのバージョンでは設定にかかわらず、下図のように輪郭線の文字になります、検索してみると海外に同様のソフトは複数ありましたが高機能な代わりに有償ソフトばかりでした。