Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
www.fioboard.com 1
ระบบสมองกลฝงตวคออะไร โดยแนวคดแลวระบบสมองกลฝงตว (Embedded
System) เปรยบเสมอนเครองคอมพวเตอร PC หรอ
Notebook ทคนสวนใหญรจกและใชงานทกวนน แตระบบ
สมองกลฝงตวคอการยอ
เครองคอมพวเตอรเหลอ
เปนแผงวงจรอเลกทรอนกส
ข น า ด เ ล ก แ ล ะ ข ด
ความสามารถนอยกวา เชน
เครองคอมพวเตอรอาจม
ความเรวเ ปน GHz และ
หนวยความจ าระดบ GBytes
ระบบสมองกลฝงตวอาจม
ความเรวเปน MHz และ
หนวยความจ าระดบ kBytes
วตถประสงคหลกของ
การใชงานระบบสมองกลฝง
ตวคอน าไปใสในอปกรณท
ตองการใหท างานไดเอง
โดยอต โนม ต เสม อนม
สมองกลฝงตวอยภายใน
ไมวาจะเปนอปกรณพนฐาน
ในชวตประจ าวน เชน หมอ
หงขาว-เครองซกผา-ตเยน
รนอจฉรยะ, โทรศพทมอถอ
ห ร อ อ ป ก ร ณ ท ม ค ว า ม
ซบซอนเชน ระบบควบคม
การจายน ามนของรถยนต,
อากาศยานไรนกบน (UAV)
หรอจรวดน าวถ เปนตน
ปญหาการพฒนา-ใชงานระบบสมองกลฝงตว ในการใชงานระบบสมองกลฝงตว นกพฒนาจะตอง
เขยนโปรแกรมเพอสงการระบบวาจะตองท าอะไร เมอไร
อ ย า ง ไ ร เ ช น เ ด ย ว กบท เ ค ร อ ง
คอมพวเตอรจะตองมโปรแกรมตางๆ
อยางไรกตามการเขยนโปรแกรม
ใหกบระบบสมองกลฝงตวยากกวา
การเขยนโปรแกรมใหกบเครอ ง
คอมพวเตอรทวไป เพราะนอกจาก
นกพฒนาจะตองมความรเกยวกบ
ภาษาคอมพวเตอรเชน ภาษาซ แลว
ยงจะตองเขาใจหลกการท างานของ
อปกรณฮารดแวรในเชงลก ท าใหการ
ใชงานระบบสมองกลฝงตวในปจจบน
จงจ ากดอยเฉพาะในกลมนกพฒนาท
มทกษะความช านาญเฉพาะทาง
นอกจากน แมส าหรบนกพฒนาทมความช านาญ การ
วเคราะหและแกปญหาโปรแกรม (Debug) ระบบสมองกล
ฝงตว เปนเรองทซบซอนตองอาศยประสบการณและอาจ
เสยเวลามาก อกทงชดพฒนาระบบสมองกลฝงตวสวน
ใหญขาดต วช วยในการ
วเค ราะหทางวศ วกรรม
พนฐานทจ าเปน เชน การ
เกบขอมล, การพลอตกราฟ
, การแก สมก า รทา ง
คณตศ าสต ร เ ช น ก า ร
ค านวณเมตรกซ เหลาน
น กพฒน าจ ะต อ ง เ ข ยน
โปรแกรมขนมาเองทงหมด
โ ด ย ป ก ต ห า ก ร ะ บ บ ท
ต อ งก า รพฒน ามค ว า ม
ซบซอนมากขนเทาไร กจะ
ตองการนกพฒนาทมทกษะ
ความช านาญสงมากขน
เทานน
โลกของการแขงขน
ทางธรกจ-อตสาหกรรมใน
ป จ จ บ น ท า ใ ห ม ค ว า ม
ตองการพฒนาผลตภณฑท
ไ ด ม า ต ร ฐ า น ค ว า ม
ปลอดภย-ความเชอถอได
สง และออกสตลาดอยาง
เรวทสด จงเกดแนวทางใน
ก า ร พ ฒ น า ท เ ร ย ก ว า
Model-Based Design และ
Rapid Prototyping ซงเปน
แนวโนมของเทคโนโลย
ขณะน เพองายตอความเขาใจ ยกตวอยาง เชน หากเรา
ตองการพฒนาระบบควบคมการบนโดยอตโนมตของ
เครองบน การทวศวกรสามารถออกแบบ จ าลองการท างาน
และทดสอบระบบเครองบนในคอมพวเตอร (Simulation)
“I would definitely say that the FiO board and RapidSTM32 are very good tools for an
undergraduate course. … It is very easy to get a data-acquisition session or HIL simulation up
and running quickly.” Dmitri De Vaz
Simon Fraser University, Canada
“I am sure that FiO board and RapidSTM32 blockset would be perfect to teach students,
both for laboratory classes and course projects, as well as for creating bachelor or
master projects.” Katarzyna Zarnowiec
Institute for Knowledge Discovery, Austria
“For a researcher these kind of tools are very important. … Now, with RapidSTM32, this option is available and I am sure it will
open a wide range of new applications in the engineering research areas.”
Michele Folgheraiter DFKI Research Centre, Germany
RapidSTM32 Blockset
บอรด FiO Std (สแดง) พรอมอปกรณเสรม (โหลดโปรแกรมใหมไดประมาณ 10,000 ครง)
“FiO Boards และ RapidSTM32 Blockset คอชดพฒนาส าหรบผไมช านาญเรองอเลกทรอนกสหรอ การเขยนโปรแกรม สามารถจ าลองการท างานและแปลงโปรแกรมลกษณะรปภาพจาก Matlab
ลงอปกรณฮารดแวรใชงานไดจรงทนท งาย เรยนรภายในวนเดยว”
www.fioboard.com 2
จดเดนของ FiO Boards และ RapidSTM32 Blockset
งาย (Graphical Programming)
เรว (Rapid Prototyping, Simulation & Model-Based Design)
ไมแพง (เรมตนท 2,700 บาท)
ซอฟตแวรมาตรฐานอตสาหกรรม (Matlab, Keil)
ฮารดแวรมาตรฐานอตสาหกรรม (ARM-Architecture Processor)
FiO Boards และ RapidSTM32 Blockset เหมาะส าหรบ
ผทไมช านาญเรองอเลกทรอนกสหรอการเขยนโปรแกรม
หอง LAB วทยาศาสตร, การเรยนการสอน ระบบควบคมอตโนมต, DSP,
Robotics, Mechatronics, หรอ โครงงานทางวทยาศาสตร-วศวกรรม
ดวยโปรแกรมค านวณทางคณตศาสตรทมความเชอถอได
ระดบสากล สามารถทดสอบการท างานของฮารดแวรจรง
กบเครองบนจ าลองในคอมพวเตอร และเพยงคล กเมาสป ม
เดยว สามารถแปลงสมการทางคณตศาสตรในแบบจ าลอง
เปนระบบทสามารถใชงานจรงไดเลย ตวอยางทกลาว
ขางตนคอแนวคดของ Rapid Prototyping และ Model-
Based Design ซงจะเหนไดชดวาจะสามารถชวยเพมความ
งาย-ความปลอดภย อกทงสามารถลดเวลาและงบประมาณ
ในการออกแบบ-ทดสอบ ไดกวาการทดสอบกบเครองบน
จรงมหาศาล เปาหมายส าคญของ Rapid Prototyping
คอพสจนแนวคด (Proof of Concept) อยางเรวและอาจ
ปรบปรงใหดข น (Optimize) ภายหลง
FiO boards และ RapidSTM32 Blockset คออะไร
Matlab คอโปรแกรมเครองคดเลขขนสงทพฒนาโดย
บรษท Mathworks ใชชวยแกโจทยทางวศวกรรมท
ซบซอนไดอยางงาย Matlab เปนโปรแกรมทไดรบความ
นยมมากทสดโปรแกรมหนงทงในวงการการศกษาและ
อตสาหกรรมในปจจบน อาจพดไดวา โปรแกรม Matlab
ไดรบความนยมในวงการวศวกรรม เชนเดยวกบทโปรแกรม
Microsoft Office ไดรบความนยมใชงานตามส านกงาน
Simulink คอโปรแกรมเสรมจาก Matlab เพอใชสราง
แบบจ าลองทางคณตศาสตรของระบบดวยรปภาพ (Block
Diagram) ชวยใหสามารถออกแบบ วเคราะหและจ าลอง
การท างานระบบทมความซบซอนไดอยางเรวและงาย
นอกจากน Matlab มกลไกพเศษส าหรบสรางภาษา
โ ป ร แ ก ร ม ( Code
Generation) เ ช น
ภาษาซ จากชดกลอง
ค า ส ง แ บ บ ร ป ภ า พ
(Simulink Blockset)
FiO Boards คอชด
ทดลองระบบสมองกล
ฝงตว ใชไมโครคอน-
โทรเลอรตระกล STM32
(สถาปตยกรรม 32-bits
ARM Cortex-M3) ทถก
ออกแบบมาโดยเฉพาะ
เ พ อ ใ ช ร ว ม ก บ
RapidSTM32 Blockset ซงเปนชดกลองค าสงแบบรปภาพท
สามารถใชงานรวมกบ Matlab/Simulink และกลไก Code
Generation ท าใหสามารถแปลงโปรแกรมแบบกราฟก เปน
ระบบสมองกลฝงตวทใชงานไดเลย เพยงกดเมาสครงเดยว
FiO Boards และ RapidSTM32 Blockset เปนผลงานท
ตอยอดมาจากโครงการวจยซงไดรบการสนบสนนจาก
ส านกงานกองทนสนบสนนการวจย (สกว.) และโรงเรยน
นายเรอ (รร.นร.) มวตถประสงคแรกเรมเพอสรางระบบวด
มมเอยงของเครองบนใชระบบสมการ Unscented Kalman
Filter ซงมความซบซอนสง เพอใหสามารถออกแบบ-
ทดสอบทงระบบในภาพรวมไดงายและเรว โดยไมตอง
เขยนภาษาซ ซงตอมาไดถกตอยอดเปนโครงการวจยชด
พฒนาระบบสมองกลฝงตวแบบกราฟกเพอสรางอปกรณ
ส าหรบใชในการเรยนการสอนวชาระบบควบคมอตโนมต
และโครงงานทางวศวกรรม ปจจบน สกว. ไดน าองคความร
ทไดจากโครงการวจย ยนค าขอรบสทธบตรระหวาง
ประเทศ เพอขอรบรองการคมครองการประดษฐตาม
สน ธสญญา ค ว า ม ร ว ม ม อ ด า น สท ธบ ต ร ( Patent
Cooperation Treaty หรอ PCT) จ านวน 3 สทธบตร และ
อ นญา ต ( License) ใ ห บ ร ษ ท เ อ ม เ ม จน จ า ก ด
(www.aimagin.com) น าผลงานวจยไปผลตในเชงพาณชย
โครงการวจยตนน าซงเปนทมาของ FiO Boards และ
RapidSTM32 Blockset นบวาประสบความส าเรจเปนอยางด
ระดบหนง เพราะเปนความรวมมอระหวาง สกว. ซงเปน
หนวยงานสนบสนนทนวจย กบ รร.นร. ซงเปนสถาบน
ศกษาระดบอดมศกษา ผลตองคความรทมประโยชนทงใน
เชงวชาการได รบการยอมรบถกน าไปใชท งในและ
ตางประเทศ และยงสามารถน ามาตอยอดในเชงพาณชย
เปนความหวงเปนอยางย งวาโครงการวจยนจะเปน
ตวอยางและแรงกระตนนกวจยรนใหม และผมสวน
เกยวของอกหลายภาคสวน ชวยกนสรางองคความร
จากงานวจ ย และผล กดนน าผลงานวจ ยไปใช
ประโยชนท งในเชงวชาการและเชงพาณชย ซ ง
สดทายกจะเปนผลดตอการพฒนาเศรษฐกจและ
สงคมของชาตในภาพรวมไดเปนอยางด
ตวอยางการใชงานจรง “การเขยนโปรแกรมควบคมระบบสมองกลฝงตวใน
ระดบลาง (Low-Level) เชน ภาษาซ จะยงคงมความส าคญ
FiO Boards และ RapidSTM32 Blockset เปนอกหนง
ทางเลอก และมประโยชน
ท ส า ค ญ ค อ เ ป น
เครองมอชวยใหผทไม
มความช านาญในการ
เขยนโปรแกรมหรอร
เ ร องอเ ลกทรอนกส
สามารถใชงานระบบ
สมองกลฝงตวในงาน
ตางๆ ดานวทยาศาสตร
และเทคโนโลยด วย
เคร อ งมอมาตรฐาน
ระดบสากล” ไมวาจะ
เ ป น ใ น ช น เ ร ย น ใ น
หองทดลองทางวทยาศาสตร
หรอในอตสาหกรรม ลกษณะเดยวกบทบคคลทวไป
สามารถใชงานโปรแกรม MS Excel ส าหรบงานได
หลากหลาย แตหากตองการใชงานทซบซอนไมสามารถ
ใชโปรแกรมส าเรจรปได กจ าเปนตองอาศยโปรแกรมเมอร
ทมความช านาญแกปญหาเฉพาะทางตามความเหมาะสม
เน อ งจาก FiO Boards เ ปนอปกรณทดลอง
อเนกประสงค สามารถน าไปใชงานไดหลายหลาย ใน
บทความน ไดสรปตวอยางการใชงานลกษณะตางๆ พอ
เปนตวอยางโดยสงเขป ส าหรบผสนใจเพมเตมสามารถ
ศกษาเพมเตมไดท www.aimagin.com/learn
www.fioboard.com 3
ชดทดลองระบบควบคมไรสาย
ชดทดลองอานคาเขา
คอมพวเตอร PC
โปรแกรมจ าลอง 7-Segment LED
ชดทดลอง
เชอมตอกบ
Joystick
โปรแกรมทดลอง
วเคราะห Magnetic
Levitation Controller
แบบ Hardware in the
Loop Test
โปรแกรมทดลอง สรางสญญาณ ECG
โปรแกรม
ทดลอง อาน
และบนทกคา
GPS ลง Micro
SD Card.
โปรแกรม
ทดลอง Digital
Low-Pass Filter