இயக்க முறைமையை உருவாக்குபவர்களில் நானும் ஒருவன் எம்பாக்ஸ், மற்றும் இந்த கட்டுரையில் நான் STM32746G போர்டில் OpenCV ஐ எவ்வாறு இயக்கினேன் என்பதைப் பற்றி பேசுவேன்.

தேடுபொறியில் "OpenCV on STM32 போர்டில்" என நீங்கள் தட்டச்சு செய்தால், STM32 பலகைகள் அல்லது பிற மைக்ரோகண்ட்ரோலர்களில் இந்த நூலகத்தைப் பயன்படுத்த ஆர்வமுள்ள சிலரைக் காணலாம்.
பல வீடியோக்கள் உள்ளன, பெயரால் தீர்மானிக்க, என்ன தேவை என்பதை நிரூபிக்க வேண்டும், ஆனால் வழக்கமாக (நான் பார்த்த அனைத்து வீடியோக்களிலும்) STM32 போர்டில், கேமராவிலிருந்து படம் மட்டுமே பெறப்பட்டது மற்றும் அதன் முடிவு திரையில் காட்டப்படும், மற்றும் பட செயலாக்கம் வழக்கமான கணினியிலோ அல்லது அதிக சக்திவாய்ந்த பலகைகளிலோ செய்யப்பட்டது (எடுத்துக்காட்டாக, ராஸ்பெர்ரி பை).

அது ஏன் கடினம்?

தேடல் வினவல்களின் புகழ் ஓபன்சிவி மிகவும் பிரபலமான கணினி பார்வை நூலகம் என்பதன் மூலம் விளக்கப்படுகிறது, அதாவது அதிகமான டெவலப்பர்கள் அதை நன்கு அறிந்திருக்கிறார்கள், மேலும் மைக்ரோகண்ட்ரோலரில் டெஸ்க்டாப்-ரெடி குறியீட்டை இயக்கும் திறன் வளர்ச்சி செயல்முறையை பெரிதும் எளிதாக்குகிறது. ஆனால் இந்த சிக்கலைத் தீர்ப்பதற்கான பிரபலமான ஆயத்த சமையல் குறிப்புகள் ஏன் இன்னும் இல்லை?

சிறிய சால்வைகளில் OpenCV ஐப் பயன்படுத்துவதில் உள்ள சிக்கல் இரண்டு அம்சங்களுடன் தொடர்புடையது:

குறைந்த அளவிலான தொகுதிக்கூறுகளுடன் கூட நூலகத்தைத் தொகுத்தால், மிகப் பெரிய குறியீடு (பல மெகாபைட் அறிவுறுத்தல்கள்) காரணமாக, அதே STM32F7Discovery இன் ஃபிளாஷ் நினைவகத்துடன் (OS ஐக் கணக்கில் எடுத்துக் கொள்ளாமல் கூட) பொருந்தாது.
நூலகமே C++ இல் எழுதப்பட்டுள்ளது, அதாவது
- நேர்மறை இயக்க நேரத்திற்கான ஆதரவு தேவை (விதிவிலக்குகள், முதலியன)
- உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளுக்கான OS இல் பொதுவாகக் காணப்படும் LibC/Posix க்கான சிறிய ஆதரவு - உங்களுக்கு ஒரு நிலையான பிளஸ் நூலகம் மற்றும் நிலையான STL டெம்ப்ளேட் நூலகம் (வெக்டார், முதலியன) தேவை.

எம்பாக்ஸுக்கு போர்ட்டிங்

வழக்கம் போல், எந்த புரோகிராம்களையும் ஆப்பரேட்டிங் சிஸ்டத்திற்கு போர்ட் செய்வதற்கு முன், டெவலப்பர்கள் எந்த வடிவத்தில் அதை உருவாக்கினார்களோ அந்த வடிவத்தில் உருவாக்க முயற்சிப்பது நல்லது. எங்கள் விஷயத்தில், இதில் எந்த பிரச்சனையும் இல்லை - மூலக் குறியீட்டைக் காணலாம் கிதுப், நூலகம் குனு/லினக்ஸின் கீழ் வழக்கமான cmake உடன் கட்டப்பட்டுள்ளது.

நல்ல செய்தி என்னவென்றால், OpenCV ஆனது பெட்டிக்கு வெளியே நிலையான நூலகமாக உருவாக்கப்படலாம், இது போர்டிங்கை எளிதாக்குகிறது. நிலையான கட்டமைப்பைக் கொண்ட நூலகத்தை நாங்கள் சேகரித்து, அவை எவ்வளவு இடத்தை எடுத்துக் கொள்கின்றன என்பதைப் பார்க்கிறோம். ஒவ்வொரு தொகுதியும் ஒரு தனி நூலகத்தில் சேகரிக்கப்படுகின்றன.

> 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)

நீங்கள் கடைசி வரியில் இருந்து பார்க்க முடியும், .bss மற்றும் .data அதிக இடத்தை எடுத்துக் கொள்ளவில்லை, ஆனால் குறியீடு 70 MiB ஐ விட அதிகமாக உள்ளது. இது ஒரு குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டுடன் நிலையான முறையில் இணைக்கப்பட்டிருந்தால், குறியீடு குறைவாக மாறும் என்பது தெளிவாகிறது.

முடிந்தவரை பல தொகுதிகளை வெளியேற்ற முயற்சிப்போம், இதனால் ஒரு குறைந்தபட்ச உதாரணம் கூடியிருக்கும் (எடுத்துக்காட்டாக, OpenCV பதிப்பை வெளியிடும்), எனவே நாங்கள் பார்க்கிறோம் cmake .. -LA மற்றும் ஆஃப் செய்யும் அனைத்தையும் ஆப்ஷன்களில் ஆஃப் செய்யவும்.

        -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)

ஒருபுறம், இது நூலகத்தின் ஒரு தொகுதி மட்டுமே, மறுபுறம், இது குறியீட்டு அளவிற்கான கம்பைலர் தேர்வுமுறை இல்லாமல் உள்ளது (-Os) ~3 MiB குறியீடு இன்னும் நிறைய உள்ளது, ஆனால் ஏற்கனவே வெற்றிக்கான நம்பிக்கையை அளிக்கிறது.

முன்மாதிரியில் இயக்கவும்

எமுலேட்டரில் பிழைத்திருத்தம் செய்வது மிகவும் எளிதானது, எனவே முதலில் நூலகம் qemu இல் வேலை செய்கிறது என்பதை உறுதிப்படுத்தவும். ஒரு முன்மாதிரி தளமாக, நான் Integrator / CP ஐ தேர்வு செய்தேன், ஏனெனில் முதலாவதாக, இது ARM ஆகும், இரண்டாவதாக, எம்பாக்ஸ் இந்த இயங்குதளத்திற்கான கிராபிக்ஸ் வெளியீட்டை ஆதரிக்கிறது.

எம்பாக்ஸ் வெளிப்புற நூலகங்களை உருவாக்குவதற்கான ஒரு பொறிமுறையைக் கொண்டுள்ளது, அதைப் பயன்படுத்தி ஓபன்சிவியை ஒரு தொகுதியாகச் சேர்க்கிறோம் (நிலையான நூலகங்களின் வடிவத்தில் "குறைந்தபட்ச" உருவாக்கத்திற்கான அனைத்து விருப்பங்களையும் கடந்து), அதன் பிறகு இது போன்ற ஒரு எளிய பயன்பாட்டைச் சேர்க்கிறேன்:

version.cpp:

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

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

    return 0;
}

நாங்கள் கணினியை அசெம்பிள் செய்கிறோம், அதை இயக்குகிறோம் - எதிர்பார்த்த வெளியீட்டைப் பெறுகிறோம்.

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.>

அடுத்த படி, சில உதாரணங்களை இயக்குவது, டெவலப்பர்களால் வழங்கப்படும் நிலையானவற்றில் ஒன்று. உங்கள் தளத்தில். நான் தேர்ந்தெடுத்தேன் எல்லை கண்டறிதல் கேனி.

ஃபிரேம் பஃபரில் நேரடியாக முடிவுடன் படத்தைக் காட்ட உதாரணத்தை சிறிது மாற்றி எழுத வேண்டும். நான் இதைச் செய்ய வேண்டியிருந்தது, ஏனென்றால். செயல்பாடு imshow() QT, GTK மற்றும் Windows இடைமுகங்கள் மூலம் படங்களை வரைய முடியும், இது நிச்சயமாக STM32 க்கான கட்டமைப்பில் இருக்காது. உண்மையில், QT ஐ STM32F7Discovery இல் இயக்கலாம், ஆனால் இது மற்றொரு கட்டுரையில் விவாதிக்கப்படும் 🙂

எட்ஜ் டிடெக்டரின் முடிவு எந்த வடிவத்தில் சேமிக்கப்படுகிறது என்பதை ஒரு சிறிய தெளிவுபடுத்திய பிறகு, ஒரு படத்தைப் பெறுகிறோம்.

அசல் படம்

விளைவாக

STM32F7Discovery இல் இயங்குகிறது

32F746GDISCOVERY இல் பல வன்பொருள் நினைவகப் பிரிவுகள் உள்ளன, அவற்றை நாம் ஒரு வழி அல்லது வேறு வழியில் பயன்படுத்தலாம்.

320KiB ரேம்
படத்திற்கு 1MiB ஃபிளாஷ்
8MiB SDRAM
16MiB QSPI NAND ஃபிளாஷ்
மைக்ரோ எஸ்டி கார்டு ஸ்லாட்

படங்களைச் சேமிக்க ஒரு SD கார்டைப் பயன்படுத்தலாம், ஆனால் குறைந்தபட்ச உதாரணத்தை இயக்கும் சூழலில், இது மிகவும் பயனுள்ளதாக இல்லை.
டிஸ்ப்ளே 480×272 தெளிவுத்திறனைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது ஃப்ரேம்பஃபர் நினைவகம் 522 பிட்கள் ஆழத்தில் 240 பைட்டுகளாக இருக்கும், அதாவது. இது ரேமின் அளவை விட அதிகமாக உள்ளது, எனவே ஃபிரேம்பஃபர் மற்றும் குவியல் (படங்கள் மற்றும் துணை கட்டமைப்புகளுக்கான தரவை சேமிக்க OpenCV உட்பட தேவைப்படும்) SDRAM இல் இருக்கும், மற்ற அனைத்தும் (ஸ்டாக்குகளுக்கான நினைவகம் மற்றும் பிற கணினி தேவைகள் ) RAM க்கு செல்லும்.

STM32F7Discovery க்கான குறைந்தபட்ச கட்டமைப்பை எடுத்து (முழு நெட்வொர்க், அனைத்து கட்டளைகளையும், அடுக்குகளை முடிந்தவரை சிறியதாக மாற்றவும், முதலியன) மற்றும் OpenCV உடன் எடுத்துக்காட்டுகளுடன் சேர்த்தால், தேவையான நினைவகம் பின்வருமாறு இருக்கும்:

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

எந்தெந்த பிரிவுகள் எங்கு செல்கின்றன என்பது பற்றி அதிகம் தெரியாதவர்களுக்கு, நான் விளக்குகிறேன்: in .text и .rodata அறிவுறுத்தல்கள் மற்றும் மாறிலிகள் (தோராயமாக, படிக்க மட்டும் தரவு) உள்ளன .data தரவு மாறக்கூடியது, .bss "பூஜ்ய" மாறிகள் உள்ளன, இருப்பினும், ஒரு இடம் தேவை (இந்தப் பிரிவு RAM க்கு "செல்லும்").

நல்ல செய்தி என்னவென்றால் .data/.bss பொருந்த வேண்டும், ஆனால் உடன் .text பிரச்சனை என்னவென்றால், படத்திற்கு 1MiB நினைவகம் மட்டுமே உள்ளது. தூக்கி எறியலாம் .text எடுத்துக்காட்டில் இருந்து படத்தைப் படித்து அதைப் படிக்கவும், எடுத்துக்காட்டாக, தொடக்கத்தில் SD கார்டில் இருந்து நினைவகத்திற்கு, ஆனால் fruits.png 330KiB எடையைக் கொண்டுள்ளது, எனவே இது சிக்கலை தீர்க்காது: பெரும்பாலானவை .text OpenCV குறியீட்டைக் கொண்டுள்ளது.

மொத்தத்தில், ஒரே ஒரு விஷயம் மட்டுமே உள்ளது - குறியீட்டின் ஒரு பகுதியை QSPI ஃபிளாஷ் மீது ஏற்றுவது (சிஸ்டம் பஸ்ஸில் நினைவகத்தை மேப்பிங் செய்வதற்கான ஒரு சிறப்பு செயல்பாட்டு முறை உள்ளது, இதனால் செயலி இந்தத் தரவை நேரடியாக அணுக முடியும்). இந்த வழக்கில், ஒரு சிக்கல் எழுகிறது: முதலாவதாக, சாதனம் மறுதொடக்கம் செய்யப்பட்ட உடனேயே QSPI ஃபிளாஷ் டிரைவின் நினைவகம் கிடைக்காது (நீங்கள் தனித்தனியாக நினைவக-மேப் செய்யப்பட்ட பயன்முறையைத் தொடங்க வேண்டும்), இரண்டாவதாக, இந்த நினைவகத்தை "ஃபிளாஷ்" செய்ய முடியாது. ஒரு பழக்கமான துவக்க ஏற்றி.

இதன் விளைவாக, அனைத்து குறியீடுகளையும் QSPI இல் இணைக்க முடிவு செய்யப்பட்டது, மேலும் TFTP வழியாக தேவையான பைனரியைப் பெறும் சுய-எழுதப்பட்ட ஏற்றி மூலம் அதை ப்ளாஷ் செய்யவும்.

விளைவாக

இந்த நூலகத்தை எம்பாக்ஸுக்கு போர்ட் செய்யும் யோசனை ஒரு வருடத்திற்கு முன்பு தோன்றியது, ஆனால் மீண்டும் மீண்டும் அது பல்வேறு காரணங்களால் ஒத்திவைக்கப்பட்டது. அவற்றில் ஒன்று libstdc++ மற்றும் நிலையான டெம்ப்ளேட் நூலகத்திற்கான ஆதரவு. எம்பாக்ஸில் உள்ள சி++ ஆதரவின் சிக்கல் இந்த கட்டுரையின் எல்லைக்கு அப்பாற்பட்டது, எனவே இந்த நூலகம் செயல்படுவதற்கு சரியான அளவில் இந்த ஆதரவை நாங்கள் அடைந்தோம் என்பதை மட்டுமே இங்கு கூறுவேன் 🙂

இறுதியில், இந்த சிக்கல்கள் சமாளிக்கப்பட்டன (குறைந்தது OpenCV உதாரணம் வேலை செய்ய போதுமானது), மற்றும் உதாரணம் ஓடியது. கேனி வடிப்பானைப் பயன்படுத்தி எல்லைகளைத் தேட பலகைக்கு 40 நீண்ட வினாடிகள் ஆகும். இது, நிச்சயமாக, மிக நீளமானது (இந்த விஷயத்தை எவ்வாறு மேம்படுத்துவது என்பது பற்றிய பரிசீலனைகள் உள்ளன, வெற்றியின் போது இதைப் பற்றி ஒரு தனி கட்டுரை எழுத முடியும்).

இருப்பினும், STM32 இல் OpenCV ஐ இயக்குவதற்கான அடிப்படை சாத்தியத்தை காட்டும் முன்மாதிரியை உருவாக்குவதே இடைநிலை இலக்காக இருந்தது, இந்த இலக்கு அடையப்பட்டது, ஹூரே!

tl;dr: படிப்படியான வழிமுறைகள்

0: இது போன்ற எம்பாக்ஸ் மூலங்களைப் பதிவிறக்கவும்:

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

1: QSPI ஃபிளாஷ் டிரைவை "ஃபிளாஷ்" செய்யும் பூட்லோடரை அசெம்பிள் செய்வதன் மூலம் ஆரம்பிக்கலாம்.

    make confload-arm/stm32f7cube

இப்போது நீங்கள் பிணையத்தை கட்டமைக்க வேண்டும், ஏனெனில். TFTP வழியாக படத்தைப் பதிவேற்றுவோம். போர்டு மற்றும் ஹோஸ்ட் ஐபி முகவரிகளை அமைக்க, நீங்கள் conf/rootfs/network ஐ திருத்த வேண்டும்.

கட்டமைப்பு உதாரணம்:

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 - படம் ஏற்றப்படும் ஹோஸ்ட் முகவரி, address - குழுவின் முகவரி.

அதன் பிறகு, நாங்கள் துவக்க ஏற்றி சேகரிக்கிறோம்:

    make

2: பலகையில் பூட்லோடரின் வழக்கமான ஏற்றுதல் (சினைக்கு மன்னிக்கவும்) - இங்கு குறிப்பிட்ட எதுவும் இல்லை, STM32F7Discoveryக்கான வேறு எந்த பயன்பாட்டிற்கும் இதை நீங்கள் செய்ய வேண்டும். அதை எப்படி செய்வது என்று உங்களுக்குத் தெரியாவிட்டால், அதைப் பற்றி நீங்கள் படிக்கலாம் இங்கே.
3: OpenCVக்கான கட்டமைப்புடன் ஒரு படத்தை தொகுத்தல்.

    make confload-platform/opencv/stm32f7discovery
    make

4: QSPI க்கு qspi.bin க்கு எழுதப்படும் ELF பிரிவுகளிலிருந்து பிரித்தெடுக்கவும்

    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 கோப்பகத்தில் இதைச் செய்யும் ஸ்கிரிப்ட் உள்ளது, எனவே நீங்கள் அதை இயக்கலாம்

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

5: tftp ஐப் பயன்படுத்தி, QSPI ஃபிளாஷ் டிரைவிற்கு qspi.bin.bin ஐப் பதிவிறக்கவும். ஹோஸ்டில், இதைச் செய்ய, qspi.bin ஐ tftp சேவையகத்தின் ரூட் கோப்புறையில் நகலெடுக்கவும் (பொதுவாக /srv/tftp/ அல்லது /var/lib/tftpboot/; தொடர்புடைய சேவையகத்திற்கான தொகுப்புகள் மிகவும் பிரபலமான விநியோகங்களில் கிடைக்கின்றன, அவை பொதுவாக அழைக்கப்படுகின்றன. tftpd அல்லது tftp-hpa, சில நேரங்களில் நீங்கள் செய்ய வேண்டும் systemctl start tftpd.service தொடங்க).

    # 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

எம்பாக்ஸில் (அதாவது பூட்லோடரில்), நீங்கள் பின்வரும் கட்டளையை இயக்க வேண்டும் (சேவையகத்தில் 192.168.2.1 முகவரி இருப்பதாக நாங்கள் கருதுகிறோம்):

    embox> qspi_loader qspi.bin 192.168.2.1

6: கட்டளையுடன் goto நீங்கள் QSPI நினைவகத்தில் "குதிக்க" வேண்டும். படம் எவ்வாறு இணைக்கப்பட்டுள்ளது என்பதைப் பொறுத்து குறிப்பிட்ட இடம் மாறுபடும், கட்டளையுடன் இந்த முகவரியைக் காணலாம் mem 0x90000000 (தொடக்க முகவரி படத்தின் இரண்டாவது 32-பிட் வார்த்தைக்கு பொருந்துகிறது); நீங்கள் அடுக்கைக் கொடியிட வேண்டும் -s, அடுக்கு முகவரி 0x90000000 இல் உள்ளது, எடுத்துக்காட்டு:

    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: துவக்கவும்

    embox> edges 20

40-வினாடி எல்லைத் தேடலை அனுபவிக்கவும் 🙂

ஏதேனும் தவறு நடந்தால் - ஒரு சிக்கலை எழுதுங்கள் எங்கள் களஞ்சியம், அல்லது அஞ்சல் பட்டியலுக்கு [மின்னஞ்சல் பாதுகாக்கப்பட்டது], அல்லது இங்கே ஒரு கருத்தில்.

ஆதாரம்: www.habr.com

STM32F7-டிஸ்கவரியில் OpenCV