<\/span><\/h2>\n <\/p>\n
Jedna CPLD EPM570 plo\u010dica ima dostupnih 72 I\/O pinova. 64 pina moramo rezervirati za senzore, jedan pin rezerviramo za kronometar brzine, \u010dime nam ostaje 7 pinova za komunikaciju. Pinovi se vrlo lako definiraju u Pin Planneru ili preko gotove Tcl skripte koju mo\u017ee generirati AI (View -> Utility Windows -> Tcl Console<\/em>).<\/p>\nTijekom razvoja projekta bilo je puno modifikacija u na\u010dinu spajanja dva CPLD EPM570, u na\u010dinu komunikacije sa MCU, raspodjeli zadataka koji \u0107e se obavljati na CPLD i MCU, kao i u samom odabiru MCU-a. Softver za CPLD i MCU je trebalo razvijati paralelno i paralelno rje\u0161avati probleme uo\u010dene tijekom testiranja.<\/p>\n
Tako\u0111er, s obzirom da \u0107e se podaci be\u017ei\u010dno slati preko LoRa Modula (usko grlo), onda je ve\u0107 na samom po\u010detku trebalo razvijati programski kod tako da paketi podataka budu optimalni za slanje. Kako se sustav razvijao i dodavala telemetrija i razne druge funkcije, paket podataka je porastao sa 19 bajta koji se \u0161alju po potrebi (kad metak aktivira zavjesu), na 33 bajta koji se \u0161alju svake sekunde. Tako\u0111er, LoRa komunikacija je dvosmjerna.<\/p>\n
<\/p>\n
<\/p>\n
<\/span>\u0160to se vr\u0161i na CPLD-ovima (brzi hardverski nivo, reda ns)<\/strong><\/span><\/h3>\nCPLD moduli (za X-os i Y-os identi\u010dno) rade na taktu od 50 MHz (20 ns) i izvr\u0161avaju tri kriti\u010dne funkcije koje se ne smiju oslanjati na (spori) softver:<\/p>\n
<\/span>\u00a0Brzo \u201chvatanje\u201d i trajno zaklju\u010davanje pogotka (sjene)<\/strong><\/span><\/h4>\nProjektil koji leti visokom podzvu\u010dnom ili nadzvu\u010dnom brzinom presijeca laserske zrake foto-re\u0161etke u iznimno kratkom vremenu (par mikrosekundi). CPLD provjerava stanje svih 64 senzora svakih 20 ns. Ako projektil baci sjenu na senzor makar i na jedan jedini takt oscilatora, CPLD tu sjenu trajno zaklju\u010dava (latcha) u registar. Ta sjena ostaje zapam\u0107ena sve dok je ESP32 ne pro\u010dita i zatim namjerno obri\u0161e preko reset linije.<\/p>\n
<\/span>Automatska selekcija geometrijske plohe (START okida\u010d) za mjerenje brzine projektila<\/strong><\/span><\/h4>\nSenzorske re\u0161etke za X i Y os ne le\u017ee u istoj ravnini. Laseri za svaku os (2\u00d764 komada) raspore\u0111eni su u dvije ravnine me\u0111usobno razmaknute 7,2 mm. To zna\u010di da su 32 senzora svake osi u jednoj plohi, a druga 32 senzora u drugoj plohi. Tre\u0107a svjetlosna zavjesa koja slu\u017ei samo za mjerenje brzine (STOP zavjesa) nalazi se 100 mm iza prvih zavjesa (START zavjese), odnosno 107,2 mm iza prve zavjese i 100 mm iza druge zavjese.\u00a0 Kod mjerenja brzine ovo mo\u017ee biti problem jer za svaku os mo\u017ee biti aktivirana prva ili druga zavjesa, a razlika od 7,2 mm na ukupnoj udaljenosti izme\u0111u START i STOP zavjese unosi preveliku pogre\u0161ku u mjerenju.<\/p>\n
Sustav za mjerenje brzine stoga mora registrirati na kojoj zavjesi se dogodio START prekid i na osnovu toga prilagoditi ra\u010dun za mjerenje brzine.<\/p>\n
Prva zavjesa sadr\u017ei neparne senzore za X-os u rasponu 1-63 i parne senzore za Y-os u rasponu 2-64. Druga zavjesa sadr\u017ei parne senzore za X-os u rasponu 2-64 i neparne senzore za Y-os u rasponu 1-63. CPLD preko parnih i neparnih logi\u010dkih maski prepoznaje je li projektil aktiviralo Plohu A (parni senzori sa geometrijskom bazom 107,2 mm) ili Plohu B (neparni senzori sa geometrijskom bazom 100,0 mm).<\/p>\n
<\/span>Kronometar visoke rezolucije (mjerenje vremena leta)<\/strong><\/span><\/h4>\nU trenutku kad prva ploha (A ili B) detektira sjenu, CPLD u roku od 20 ns pokre\u0107e unutra\u0161nji 32-bitni broja\u010d. Broja\u010d broji impulse oscilatora sve dok projektil ne presije\u010de tre\u0107u zavjesu (STOP). Rezultat je odre\u0111eni broj taktova (tikova) koji predstavlja \u010disto vrijeme leta projektila izme\u0111u START i STOP zavjesa, izmjereno s to\u010dno\u0161\u0107u od \u00b120 ns.<\/p>\n
<\/span>Paralelno-serijska SPI pretvorba (96 bita)<\/strong><\/span><\/h4>\nCPLD na kraju pakira sve podatke (64 bita sjena + 1 bit odabira plohe + 31 bit tajmera = 96 bita) u jedan veliki paket. Kada ESP32 podigne load_data, CPLD te podatke zaklju\u010da u pomi\u010dni registar (shift_reg), te ih preko jedne linije (spi_out) \u0161alje u ESP32 u ritmu frekvencije takta (spi_clk).<\/p>\n
<\/p>\n
<\/span>\u0160to se vr\u0161i na MCU (spori softverski nivo, reda ms)<\/strong><\/span><\/h3>\nMeta prema strijelcu \u0161alje podatak o X i Y koordinatama pogotka (potpuna i djelomi\u010dna detekcija samo jedna osi), podatak o brzini projektila na meti, podatak o neispravnim senzorima, podatak o brzini i smjeru vjetra na meti, te podatke o naponu baterije i temperaturama lasera i senzorske elektronike (alarm za pregrijavanje).<\/p>\n
<\/span>Upravljanje SPI sabirnicom i i\u0161\u010ditavane podataka sa CPLD-a (96 Bita)<\/strong><\/span><\/h4>\nMCU na znak CPLD-a da je do\u0161lo do promjene stanja (alarm) po\u010dinje proces \u010ditanja podataka sa CPLD-a.<\/p>\n
<\/span>Ocjena ispravnosti detekcije<\/strong><\/span><\/h4>\nU prvom koraku MCU mora prepoznati da li je promjenu stanja izazvao prolazak projektila ili neki drugi kvar na senzorima (trajna sjena uslijed otkaza senzorske linije, uslijed pada nekog predmeta na senzore i sli\u010dno). Stoga, nakon \u0161to pro\u010dita 64 bita podataka o senzorima sa svakog CPLD-a, ESP-32 radi logi\u010dku provjeru tih podataka. Provjera se radi na na\u010din da se nakon svakog \u010ditanja novih podataka, CPLD-ovi resetiraju, a zatim se nakon 200 ms ponovno \u010ditaju podaci sa CPLD-ova.<\/p>\n
Ukoliko je promjenu (sjenu) izazvao brzi projektil, drugo \u010ditanje podataka \u0107e se razlikovati od prvog (bit \u0107e pro\u010ditane sve nule). U tom slu\u010daju se \u0161alje paket tipa 1<\/strong>, po \u010demu CrowPanel zna da je pogodak regularan i crta zelenu to\u010dku na meti.\u00a0 Ukoliko pak drugo \u010ditanje bude isto kao i prvo, to zna\u010di da postoji neka trajna sjena, odnosno kvar. U tom slu\u010daju MCU \u0161alje paket tipa 3<\/strong>, kako bi se na CrowPanel ekranu detektirao kvar.<\/p>\n<\/span>Fizikalni prora\u010dun brzine projektila <\/strong><\/span><\/h4>\nMCU iz CPLD-a dobiva samo sirove tikove (broj impulsa u odre\u0111enom vremenu) i zastavice (da li je aktivirana prva ili druga START zavjesa). Stoga, za to\u010dan izra\u010dun brzine, MCU prvo provjerava koja je START baza okinuta te na temelju toga postavlja bazu za duljinu na 0,1000 m ili na 0,1072 m. Nakon toga pretvara broj tikova u sekunde kako bi se dobila vremenska baza (vrijeme = broj tikova x 0,00000002 s). Iz ovih podataka ra\u010duna brzinu (brzina = duljina \/ vrijeme). S obzirom da podaci dolaze sa oba CPLD-a neovisno, ESP-32 izra\u010dunava brzinu na oba CPLD-a, a zatim ra\u010duna srednju vrijednost kako bi mjerenje bilo to\u010dnije. Na kraju ESP-32 taj prosjek pretvara u format formule kako bi ga spakirao u 32-bitnu varijablu za LoRa slanje.<\/p>\n
<\/span>Prikupljanje telemetrije i be\u017ei\u010dno oda\u0161iljanje (LoRa upravljanje)<\/strong><\/span><\/h4>\nMCU periodi\u010dki (svake sekunde) o\u010ditava vanjske senzore za brzinu i smjer vjetra (anemometre), senzore za temperature sistema (DS18B20), te na ADC ulazu mjeri napon akumulatora. Sve te podatke, zajedno sa podacima o pogotku pakira u to\u010dnu definiranu strukturu od 33 bajta i preko LoRa podatke \u0161alje na CrowPanel.<\/p>\n
Telemetrijski podaci koji se osvje\u017eavaju svake sekunde \u0161alju sve podatke osim podatka za pogodak i brzinu projektila, te se \u0161alju kao paket tipa 2<\/strong>. \u010cim se dogodi pogodak, prioritetno se \u0161alje paket tipa 1 <\/strong>koji sadr\u017ei i podatke o pogotku.<\/p>\n <\/p>\n