Seznámení se zařízením MS Kinect a vývojovým kitem Kinetis K60

Miroslav Málek, UREL, FEEC, VUT Brno
xmalek12feec.vutbr.cz

Obsah:

1. Úvod
2. MS Kinect
3. KEIL uVision4
4. Kinetis K60
5. Závěr
6. Literatura

Úvod

Tento projekt se zabývá základním popisem zařízení firmy Microsoft - Kinectem. Je zde nastíněna technika snímání, konfigurace jednotlivých částí a na závěr je zde uvedený demonstrační program pro počítač.

V další části si projekt klade za cíl přiblížit čtenáři práci s vývojovým kitem z rodiny Kinetis K60.

MS Kinect

6.1. 2009 byl firmou Microsoft představen s kódovým označením Natal. Zároveň byla technologie představena v akci při ovládání herní konzole Xbox 360. Jednalo se o speciální zařízení, které sledovalo pohyb celého lidského těla. Kinect byl oficiálně vydán do prodeje 11.4. 2010 v Severní Americe. Zároveň Microsoft vypsal odměnu pro prvního developera, který vytvoří první verzi open-source driveru pro Kinect. Již 11.15. 2010 slavil Microsoft milion prodaných Kinectů.

Hardware Kinectu

Kinect využívá technologii 3D scanneru konkrétně techniku strukturovaného světelného 3D scanování[3], která se hojně používá v průmyslovém odvětví[3]. Na začátku se nachází IR generátor s proužkovou projekcí. Tento generátor vytvoří na 3D objektu mnoho proužků, ktere se v závislosti na tvaru objektu různě zkřiví[2]. Tyto proužky následně snímá vhodně umístěná kamera, která z těchto deformací určí tvar 3D objektu.

OpenNI

OpenKinect

Kinect SDK

Ukázka části programu

Poznámka

    Metoda pro čtení dat z kamery Kinectu 
	  public unsafe void ThreadImage()
    {
      imageMD = new ImageMetaData();  
      while (this.shouldReadImage) //Podmínka pro běh vlákna 
        {
          try
          {
            this.context.WaitOneUpdateAll(generatorImage); //Aktualizace generátoru 
          }
          catch (Exception e)
          {
            throw e; //V případě chyby se vygeneruje výjimka 
          }
          this.generatorImage.GetMetaData(imageMD);
          lock (this)                                   Synchronizační objekt 
          {
            Rectangle imageRect = new Rectangle(0, 0, bitmapImage.Width, bitmapImage.Height);
            BitmapData imageData = bitmapImage.LockBits(imageRect, ImageLockMode.WriteOnly,
            System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format24bppRgb);
            byte* pSrc = (byte*)generatorImage.ImageMapPtr.ToPointer();
            for (int y = 0; y < imageMD.YRes; ++y)
            { //Ukazatel na začátek Bitmapu.
              každou inkrementací ve smyčce for se přesouvá pozice ukazatele na další řádky.
                  
              byte* pDest2 = (byte*)imageData.Scan0.ToPointer() + y * imageData.Stride; 
              for (int x = 0; x < imageMD.XRes; ++x, pDest2 += 3, pSrc += 3)
              {
                pDest2[0] = pSrc[2];  //Modrá barva 
                pDest2[1] = pSrc[1];  //Zelená barva 
                pDest2[2] = pSrc[0];  //Červená barva 
              }
            }
          this.bitmapImage.UnlockBits(imageData); //Uvolnění paměti s Bitmapem 
        }
      this.panelImage.Invalidate(); //Překreslení Bitmapu na panel umístěný na formuláři 
      Thread.Sleep(100); //Uspí vlákno 
      }
  } 
    

KEIL uVision4

Pro vývoj aplikací s použitím vývojového kitu K60 je možné použít několik vývojových prostředí: IAR, Code Warrior, uVision... Při programování jsem využil uVision4, které je dodáváno společně s K60 na přiloženém DVD. Tato free verze uVision4 má omezení stanovené velikosti kódu - 32kB.

Kinetis K60

Základní nastavení a startup kód

Protože KEIL uVision4 podporuje spousty vývojových kitů, je nutné si uVision4 nakonfigurovat pro ten správný kit. Při vytváření nového projektu v prostředí uVision4 se program uživatele zeptá, zda chce uživatel přidat do projektu tzv. startup kód. Pokud uživatel souhlasí, musí vybrat správný typ procesoru. V totmto případě je to startup kód s procesorem MK60N512MD100. Do projektu se následně vloží dva soubory: startup_MK60N512MD100.s a system_MK60N512MD100.c.

startup_MK60N512MD100.s

system_MK60N512MD100.c

Použití Debug (printf) viewer v režimu Debug

	      
    struct __FILE 
    { 
	   int handle; /*Sem se může cokoliv přidat*/ };
	   FILE __stdout;
	   FILE __stdin;
	   int fputc(int ch, FILE *f) {
	   ITM_SendChar(ch);
	   return(ch);
    }
    

USB kontrolér

	 J10: 1-2    Režim host, na USB sběrnici je přivedeno napětí 5V
	 J10: 2-3    Device režim, napětí je získáno ze sběrnice.
	 J16: 1-2    Host
	 J16: 3-4    Device
	 J16: 5-6    OTG
	  

	  
    /* Inicializuje všechny časovače potřebné pro USB modul*/
    SIM->SCGC4   |=   SIM_SCGC4_USBOTG_MASK;/* Povolení časování USBOTG*/   
    SIM->CLKDIV2 &= ~(0x0F);/* USBDIV = 0, USBFRAC = 0*/     
    SIM->CLKDIV2 |=  (0x02);/* USBDIV = 1, USBFRAC = 0*/    
    /* MCGPLLCLK hodinový signál použitý pro přerušení*/  
    SIM->SOPT2   |=  (SIM_SOPT2_USBSRC_MASK)|
    (SIM_SOPT2_PLLFLLSEL_MASK); /* Nastavení MCGPLLCLK jako hodinového signálu*/
    /*-----------------------------------*/
    /* Inicializace USB kontroléru*/ 
    USB0->USBTRC0|=   USB_USBTRC0_USBRESET_MASK; 
    /* Resetování USB kontroléru */ 
    .
    .
    .
    USB0->CTL     =   USB_CTL_HOSTMODEEN_MASK;/*Nastavení USB do režimu HOST*/
    

Závěr

Literatura