म अपरेटिङ सिस्टम को विकासकर्ताहरु मध्ये एक हुँ Embox, र यस लेखमा म कसरी STM32746G बोर्डमा OpenCV चलाउन व्यवस्थित गरेको बारे कुरा गर्नेछु।

यदि तपाईंले खोज इन्जिनमा "STM32 बोर्डमा OpenCV" जस्तो केहि टाइप गर्नुभयो भने, तपाईंले STM32 बोर्ड वा अन्य माइक्रोकन्ट्रोलरहरूमा यो पुस्तकालय प्रयोग गर्न इच्छुक व्यक्तिहरू फेला पार्न सक्नुहुन्छ।
त्यहाँ धेरै भिडियोहरू छन् जुन नामद्वारा न्याय गर्दै, के आवश्यक छ भनेर प्रदर्शन गर्नुपर्छ, तर सामान्यतया (मैले देखेको सबै भिडियोहरूमा) STM32 बोर्डमा, केवल छवि क्यामेराबाट प्राप्त भएको थियो र परिणाम स्क्रिनमा प्रदर्शन गरिएको थियो, र छवि प्रशोधन आफैलाई नियमित कम्प्युटरमा वा थप शक्तिशाली बोर्डहरूमा गरिएको थियो (उदाहरणका लागि, रास्पबेरी पाई)।

किन गाह्रो छ?

खोज क्वेरीहरूको लोकप्रियता यो तथ्यद्वारा व्याख्या गरिएको छ कि OpenCV सबैभन्दा लोकप्रिय कम्प्युटर भिजन लाइब्रेरी हो, जसको मतलब यो हो कि धेरै विकासकर्ताहरू यससँग परिचित छन्, र माइक्रोकन्ट्रोलरमा डेस्कटप-तयार कोड चलाउने क्षमताले विकास प्रक्रियालाई धेरै सरल बनाउँछ। तर किन अझै पनि यो समस्या समाधान गर्न को लागी कुनै लोकप्रिय तैयार-निर्मित व्यञ्जनहरु छैनन्?

सानो शलहरूमा OpenCV प्रयोग गर्ने समस्या दुई विशेषताहरूसँग सम्बन्धित छ:

यदि तपाइँ मोड्युलहरूको न्यूनतम सेटको साथ पनि पुस्तकालय कम्पाइल गर्नुहुन्छ भने, यो धेरै ठूलो कोडको कारण (धेरै मेगाबाइट निर्देशनहरू) को कारणले समान STM32F7Discovery (OS लाई ध्यान नदिई पनि) को फ्ल्यास मेमोरीमा फिट हुँदैन।
पुस्तकालय आफै C++ मा लेखिएको छ, जसको अर्थ हो
- सकारात्मक रनटाइम (अपवाद, आदि) को लागि समर्थन चाहिन्छ।
- LibC/Posix को लागि सानो समर्थन, जुन सामान्यतया एम्बेडेड प्रणालीहरूको लागि OS मा पाइन्छ - तपाईंलाई मानक प्लस पुस्तकालय र मानक STL टेम्प्लेट पुस्तकालय (भेक्टर, आदि) चाहिन्छ।

Embox मा पोर्ट गर्दै

सामान्य रूपमा, अपरेटिङ सिस्टममा कुनै पनि प्रोग्रामहरू पोर्ट गर्नु अघि, यसलाई विकासकर्ताहरूले चाहेको रूपमा निर्माण गर्ने प्रयास गर्नु राम्रो विचार हो। हाम्रो मामला मा, यो संग कुनै समस्या छैन - स्रोत कोड मा पाउन सकिन्छ github, पुस्तकालय सामान्य cmake संग GNU/Linux अन्तर्गत बनाइएको छ।

शुभ समाचार यो हो कि OpenCV लाई बक्स बाहिर एक स्थिर पुस्तकालयको रूपमा निर्माण गर्न सकिन्छ, जसले पोर्टिङलाई सजिलो बनाउँछ। हामी एक मानक कन्फिगरेसनको साथ एक पुस्तकालय सङ्कलन गर्छौं र तिनीहरूले कति ठाउँ लिन्छन् हेर्नुहोस्। प्रत्येक मोड्युल छुट्टै पुस्तकालयमा सङ्कलन गरिएको छ।

> size lib/*so --totals
   text    data     bss     dec     hex filename
1945822   15431     960 1962213  1df0e5 lib/libopencv_calib3d.so
17081885     170312   25640 17277837    107a38d lib/libopencv_core.so
10928229     137640   20192 11086061     a928ed lib/libopencv_dnn.so
 842311   25680    1968  869959   d4647 lib/libopencv_features2d.so
 423660    8552     184  432396   6990c lib/libopencv_flann.so
8034733   54872    1416 8091021  7b758d lib/libopencv_gapi.so
  90741    3452     304   94497   17121 lib/libopencv_highgui.so
6338414   53152     968 6392534  618ad6 lib/libopencv_imgcodecs.so
21323564     155912  652056 22131532    151b34c lib/libopencv_imgproc.so
 724323   12176     376  736875   b3e6b lib/libopencv_ml.so
 429036    6864     464  436364   6a88c lib/libopencv_objdetect.so
6866973   50176    1064 6918213  699045 lib/libopencv_photo.so
 698531   13640     160  712331   ade8b lib/libopencv_stitching.so
 466295    6688     168  473151   7383f lib/libopencv_video.so
 315858    6972   11576  334406   51a46 lib/libopencv_videoio.so
76510375     721519  717496 77949390    4a569ce (TOTALS)

तपाईले अन्तिम लाइनबाट देख्न सक्नुहुन्छ, .bss र .data ले धेरै ठाउँ लिदैन, तर कोड 70 MiB भन्दा बढी छ। यो स्पष्ट छ कि यदि यो स्थिर रूपमा एक विशिष्ट अनुप्रयोगमा लिङ्क गरिएको छ भने, कोड कम हुनेछ।

सकेसम्म धेरै मोड्युलहरू फ्याँक्ने प्रयास गरौं ताकि न्यूनतम उदाहरण भेला हुन्छ (जसले, उदाहरणका लागि, OpenCV संस्करण मात्र आउटपुट गर्नेछ), त्यसैले हामी हेरौं। cmake .. -LA र बन्द हुने सबै विकल्पहरूमा बन्द गर्नुहोस्।

        -DBUILD_opencv_java_bindings_generator=OFF 
        -DBUILD_opencv_stitching=OFF 
        -DWITH_PROTOBUF=OFF 
        -DWITH_PTHREADS_PF=OFF 
        -DWITH_QUIRC=OFF 
        -DWITH_TIFF=OFF 
        -DWITH_V4L=OFF 
        -DWITH_VTK=OFF 
        -DWITH_WEBP=OFF 
        <...>

> size lib/libopencv_core.a --totals
   text    data     bss     dec     hex filename
3317069   36425   17987 3371481  3371d9 (TOTALS)

एकातिर, यो पुस्तकालयको एउटा मात्र मोड्युल हो, अर्कोतर्फ, यो कोड साइजको लागि कम्पाइलर अप्टिमाइजेसन बिना हो (-Os)। कोडको ~3 MiB अझै धेरै छ, तर पहिले नै सफलताको लागि आशा दिन्छ।

इमुलेटरमा चलाउनुहोस्

इमुलेटरमा डिबग गर्न धेरै सजिलो छ, त्यसैले पहिले पुस्तकालयले qemu मा काम गर्छ भनेर निश्चित गर्नुहोस्। एक अनुकरण गरिएको प्लेटफर्मको रूपमा, मैले इन्टिग्रेटर / CP रोजें, किनभने पहिलो, यो ARM पनि हो, र दोस्रो, Embox ले यस प्लेटफर्मको लागि ग्राफिक्स आउटपुट समर्थन गर्दछ।

एम्बक्ससँग बाह्य पुस्तकालयहरू निर्माण गर्ने संयन्त्र छ, यसलाई प्रयोग गरेर हामी OpenCV लाई मोड्युलको रूपमा थप्छौं (स्थिर पुस्तकालयहरूको रूपमा "न्यूनतम" निर्माणको लागि सबै समान विकल्पहरू पास गर्दै), त्यसपछि मैले एउटा साधारण अनुप्रयोग थप्छु जुन यस्तो देखिन्छ:

version.cpp:

#include <stdio.h>
#include <opencv2/core/utility.hpp>

int main() {
    printf("OpenCV: %s", cv::getBuildInformation().c_str());

    return 0;
}

हामी प्रणाली जम्मा गर्छौं, यसलाई चलाउँछौं - हामीले अपेक्षित आउटपुट पाउँछौं।

root@embox:/#opencv_version                                                     
OpenCV: 
General configuration for OpenCV 4.0.1 =====================================
  Version control:               bd6927bdf-dirty

  Platform:
    Timestamp:                   2019-06-21T10:02:18Z
    Host:                        Linux 5.1.7-arch1-1-ARCH x86_64
    Target:                      Generic arm-unknown-none
    CMake:                       3.14.5
    CMake generator:             Unix Makefiles
    CMake build tool:            /usr/bin/make
    Configuration:               Debug

  CPU/HW features:
    Baseline:
      requested:                 DETECT
      disabled:                  VFPV3 NEON

  C/C++:
    Built as dynamic libs?:      NO
< Дальше идут прочие параметры сборки -- с какими флагами компилировалось,
  какие модули OpenCV включены в сборку и т.п.>

अर्को चरण भनेको केहि उदाहरणहरू चलाउनु हो, प्राथमिकताका रूपमा विकासकर्ताहरूले आफैंले प्रस्ताव गरेको मानक मध्ये एक। तपाईको साइटमा। मैले रोजे सीमा डिटेक्टर क्यानी.

उदाहरण फ्रेम बफर मा सीधा परिणाम संग छवि प्रदर्शन गर्न को लागी थोरै पुन: लेखिएको थियो। मैले यो गर्नुपर्‍यो, किनभने। समारोह imshow() QT, GTK र Windows इन्टरफेसहरू मार्फत छविहरू कोर्न सक्छ, जुन निश्चित रूपमा STM32 को लागि कन्फिगरेसनमा हुनेछैन। वास्तवमा, QT STM32F7Discovery मा पनि चलाउन सकिन्छ, तर यो अर्को लेखमा छलफल गरिनेछ 🙂

छोटो स्पष्टीकरण पछि कुन ढाँचामा किनारा डिटेक्टरको नतिजा भण्डार गरिएको छ, हामीले एउटा छवि पाउँछौं।

मूल तस्वीर

परिणाम

STM32F7Discovery मा चलिरहेको छ

32F746GDISCOVERY मा त्यहाँ धेरै हार्डवेयर मेमोरी खण्डहरू छन् जुन हामीले एक वा अर्को तरिका प्रयोग गर्न सक्छौं।

320KiB RAM
छविको लागि 1MiB फ्लैश
8MiB SDRAM
16MiB QSPI NAND फ्ल्यास
माइक्रोएसडी कार्ड स्लट

एउटा SD कार्ड तस्बिरहरू भण्डारण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ, तर न्यूनतम उदाहरण चलाउने सन्दर्भमा, यो धेरै उपयोगी छैन।
डिस्प्लेको रिजोल्युसन 480 × 272 छ, जसको मतलब फ्रेमबफर मेमोरी 522 बिटको गहिराइमा 240 बाइट्स हुनेछ, अर्थात्। यो RAM को आकार भन्दा बढी छ, त्यसैले फ्रेमबफर र हिप (जुन आवश्यक हुनेछ, OpenCV सहित, छविहरू र सहायक संरचनाहरूको लागि डाटा भण्डारण गर्न) SDRAM मा अवस्थित हुनेछ, अन्य सबै (स्ट्याकहरू र अन्य प्रणाली आवश्यकताहरूको लागि मेमोरी। ) RAM मा जान्छ।

यदि हामीले STM32F7Discovery को लागि न्यूनतम कन्फिगरेसन लियौं (पूरा नेटवर्क, सबै आदेशहरू, स्ट्याकहरू सकेसम्म सानो बनाउनुहोस्, आदि) र त्यहाँ उदाहरणहरू सहित OpenCV थप्नुहोस्, आवश्यक मेमोरी निम्नानुसार हुनेछ:

   text    data     bss     dec     hex filename
2876890  459208  312736 3648834  37ad42 build/base/bin/embox

कुन खण्डहरू कहाँ जान्छन् भनेर धेरै परिचित नभएकाहरूका लागि, म व्याख्या गर्नेछु: मा .text и .rodata निर्देशन र स्थिरताहरू (लगभग भन्नुपर्दा, केवल पढ्ने डेटा) भित्र छन् .data डाटा परिवर्तनीय छ, .bss त्यहाँ "nulled" चरहरू छन्, जसलाई, यद्यपि, ठाउँ चाहिन्छ (यो खण्ड RAM मा "जान्छ")।

राम्रो खबर त्यो हो .data/.bss फिट हुनुपर्छ, तर संग .text समस्या यो छ कि छवि को लागी मेमोरी को केवल 1MiB छ। बाहिर फाल्न सकिन्छ .text उदाहरणबाट चित्र र यसलाई पढ्नुहोस्, उदाहरणका लागि, SD कार्डबाट स्टार्टअपमा मेमोरीमा, तर fruits.png को लगभग 330KiB तौल छ, त्यसैले यसले समस्या समाधान गर्दैन: धेरै जसो .text OpenCV कोड समावेश गर्दछ।

समग्रमा, त्यहाँ एउटा मात्र कुरा बाँकी छ - QSPI फ्ल्याशमा कोडको एक भाग लोड गर्दै (यससँग प्रणाली बसमा मेमोरी म्याप गर्नको लागि अपरेशनको विशेष मोड छ, ताकि प्रोसेसरले यो डेटा सीधै पहुँच गर्न सक्छ)। यस अवस्थामा, एक समस्या उत्पन्न हुन्छ: पहिलो, QSPI फ्ल्यास ड्राइभको मेमोरी उपकरण रिबुट भएपछि तुरुन्तै उपलब्ध हुँदैन (तपाईले मेमोरी-म्याप गरिएको मोडलाई छुट्टै प्रारम्भ गर्न आवश्यक छ), र दोस्रो, तपाइँ यो मेमोरीलाई "फ्ल्याश" गर्न सक्नुहुन्न। एक परिचित बुटलोडर।

नतिजाको रूपमा, यो QSPI मा सबै कोड लिङ्क गर्ने निर्णय गरियो, र TFTP मार्फत आवश्यक बाइनरी प्राप्त गर्ने स्व-लिखित लोडरसँग फ्ल्यास गर्नुहोस्।

परिणाम

यस पुस्तकालयलाई Embox मा पोर्ट गर्ने विचार करिब एक वर्ष पहिले देखा पर्‍यो, तर विभिन्न कारणहरूले गर्दा यो पटक पटक स्थगित भयो। ती मध्ये एउटा libstdc++ र मानक टेम्प्लेट लाइब्रेरीको लागि समर्थन हो। Embox मा C++ समर्थनको समस्या यस लेखको दायराभन्दा बाहिर छ, त्यसैले म यहाँ मात्र भन्छु कि हामीले यस पुस्तकालयलाई काम गर्नको लागि सही मात्रामा यो समर्थन प्राप्त गर्न व्यवस्थित गर्यौं 🙂

अन्तमा, यी समस्याहरू पार गरियो (कम से कम OpenCV उदाहरण काम गर्नको लागि पर्याप्त), र उदाहरण चल्यो। बोर्डले क्यानी फिल्टर प्रयोग गरेर सीमाहरू खोज्नको लागि 40 लामो सेकेन्ड लिन्छ। यो, निस्सन्देह, धेरै लामो छ (यस कुरालाई कसरी अनुकूलन गर्ने भन्ने बारे विचारहरू छन्, यो सफलताको अवस्थामा यस बारे छुट्टै लेख लेख्न सम्भव हुनेछ)।

यद्यपि, मध्यवर्ती लक्ष्य भनेको प्रोटोटाइप सिर्जना गर्नु थियो जसले क्रमशः STM32 मा OpenCV चलाउने आधारभूत सम्भावना देखाउने थियो, यो लक्ष्य हासिल भयो, हुर्रे!

tl; dr: चरणबद्ध निर्देशनहरू

०: Embox स्रोतहरू डाउनलोड गर्नुहोस्, जस्तै:

    git clone https://github.com/embox/embox && cd ./embox

१: QSPI फ्ल्याश ड्राइभलाई "फ्ल्याश" गर्ने बुटलोडरलाई एसेम्बल गरेर सुरु गरौं।

    make confload-arm/stm32f7cube

अब तपाईंले नेटवर्क कन्फिगर गर्न आवश्यक छ, किनभने। हामी TFTP मार्फत छवि अपलोड गर्नेछौं। बोर्ड र होस्ट IP ठेगानाहरू सेट गर्न, तपाईंले conf/rootfs/network सम्पादन गर्न आवश्यक छ।

कन्फिगरेसन उदाहरण:

iface eth0 inet static
    address 192.168.2.2
    netmask 255.255.255.0
    gateway 192.168.2.1
    hwaddress aa:bb:cc:dd:ee:02

gateway - होस्ट ठेगाना जहाँबाट छवि लोड हुनेछ, address - बोर्डको ठेगाना।

त्यस पछि, हामी बूटलोडर सङ्कलन गर्छौं:

    make

2: बोर्डमा बूटलोडरको सामान्य लोडिङ (श्लेषणको लागि माफ गर्नुहोस्) - यहाँ केहि खास छैन, तपाईंले STM32F7Discovery को लागि कुनै अन्य अनुप्रयोगको लागि जस्तै गर्न आवश्यक छ। यदि तपाइँ यसलाई कसरी गर्ने थाहा छैन भने, तपाइँ यसको बारेमा पढ्न सक्नुहुन्छ यहाँ.
3: OpenCV को लागि कन्फिगरेसनको साथ छवि कम्पाइल गर्दै।

    make confload-platform/opencv/stm32f7discovery
    make

4: QSPI मा qspi.bin मा लेखिने ELF खण्डहरूबाट निकाल्नुहोस्

    arm-none-eabi-objcopy -O binary build/base/bin/embox build/base/bin/qspi.bin 
        --only-section=.text --only-section=.rodata 
        --only-section='.ARM.ex*' 
        --only-section=.data

conf डाइरेक्टरीमा एउटा स्क्रिप्ट छ जसले यो गर्छ, त्यसैले तपाइँ यसलाई चलाउन सक्नुहुन्छ

    ./conf/qspi_objcopy.sh # Нужный бинарник -- build/base/bin/qspi.bin

५: tftp प्रयोग गरेर, QSPI फ्लैश ड्राइभमा qspi.bin.bin डाउनलोड गर्नुहोस्। होस्टमा, यो गर्नको लागि, tftp सर्भरको मूल फोल्डरमा qspi.bin प्रतिलिपि गर्नुहोस् (सामान्यतया /srv/tftp/ वा /var/lib/tftpboot/; सम्बन्धित सर्भरका लागि प्याकेजहरू धेरै लोकप्रिय वितरणहरूमा उपलब्ध छन्, सामान्यतया भनिन्छ। tftpd वा tftp-hpa, कहिलेकाहीँ तपाईंले गर्नु पर्छ systemctl start tftpd.service सुरु गर्न)।

    # вариант для tftpd
    sudo cp build/base/bin/qspi.bin /srv/tftp
    # вариант для tftp-hpa
    sudo cp build/base/bin/qspi.bin /var/lib/tftpboot

Embox मा (जस्तै बुटलोडरमा), तपाईंले निम्न आदेश कार्यान्वयन गर्न आवश्यक छ (हामी मान्छौं कि सर्भरमा ठेगाना 192.168.2.1 छ):

    embox> qspi_loader qspi.bin 192.168.2.1

6: आदेश संग goto तपाईंले QSPI मेमोरीमा "जम्प" गर्न आवश्यक छ। छवि कसरी लिङ्क गरिएको छ भन्ने आधारमा विशिष्ट स्थान फरक हुनेछ, तपाइँ आदेशको साथ यो ठेगाना हेर्न सक्नुहुन्छ mem 0x90000000 (सुरुवात ठेगाना छविको दोस्रो 32-बिट शब्दमा फिट हुन्छ); तपाईंले स्ट्याकलाई पनि फ्ल्याग गर्न आवश्यक हुनेछ -s, स्ट्याक ठेगाना 0x90000000 मा छ, उदाहरण:

    embox>mem 0x90000000
    0x90000000:     0x20023200  0x9000c27f  0x9000c275  0x9000c275
                      ↑           ↑
              это адрес    это  адрес 
                стэка        первой
                           инструкции

    embox>goto -i 0x9000c27f -s 0x20023200 # Флаг -i нужен чтобы запретить прерывания во время инициализации системы

    < Начиная отсюда будет вывод не загрузчика, а образа с OpenCV >

7: प्रक्षेपण

    embox> edges 20

र 40-सेकेन्ड सीमा खोजीको मजा लिनुहोस् 🙂

यदि केहि गलत भयो भने - मा एक मुद्दा लेख्नुहोस् हाम्रो भण्डार, वा मेलिङ सूचीमा [ईमेल सुरक्षित], वा यहाँ एक टिप्पणी मा।

स्रोत: www.habr.com

STM32F7-Discovery मा OpenCV