以下文章來(lái)源于OpenFPGA，作者碎碎思

在機(jī)器人開發(fā)領(lǐng)域，ROS 2(Robot Operating System 2) 已成為工業(yè)級(jí)和科研級(jí)應(yīng)用的標(biāo)配框架，它不是傳統(tǒng)操作系統(tǒng)，而是一個(gè)用于構(gòu)建分布式機(jī)器人解決方案的庫(kù)與工具集合，支持節(jié)點(diǎn)間通信、仿真、可視化等功能。

而在硬件層，可編程邏輯(FPGA) 與處理系統(tǒng)(PS)的異構(gòu)架構(gòu)為機(jī)器人帶來(lái)了低延遲、實(shí)時(shí)性和高吞吐的潛力。為了將這種硬件加速能力自然融入 ROS 2 框架，Kria 團(tuán)隊(duì)推出了 KRS(Kria Robotics Stack)。

什么是 Kria Robotics Stack（KRS）

看之前的文章《KRS（Kratos Robotics Stack）：讓 Zynq / FPGA 機(jī)器人開發(fā)真正“跑”起來(lái)》

項(xiàng)目實(shí)踐：在 Kria KV260 上跑 ROS 2 和 TurtleBot3 Waffle

在這個(gè)示例項(xiàng)目中，使用 AMD Kria KV260 Vision AI Starter Kit 結(jié)合 TurtleBot3 Waffle 移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái) 來(lái)構(gòu)建一個(gè)真實(shí)可運(yùn)行的 ROS 2 系統(tǒng)。

虛擬機(jī)

首先，創(chuàng)建一個(gè)運(yùn)行 Ubuntu 20.04 Focal Fossa 的虛擬機(jī)。然后，在這臺(tái)虛擬機(jī)上安裝了……

安裝 Petalinux 2020.2.2

下載 KV260 PetaLinux BSP

安裝 Vitis 2020.2.2

https://www.xilinx.com/support/download/index.html/content/xilinx/en/downloadNav/vitis/2020-2.html

安裝 ROS 2 Foxy

https://docs.ros.org/en/foxy/Installation.html

可以使用以下命令在終端窗口中安裝 Xilinx KRS。

sudo apt-get -y install curl build-essential libssl-dev git wget 
             ocl-icd-* opencl-headers python3-vcstool 
             python3-colcon-common-extensions python3-colcon-mixin 
             kpartx u-boot-tools pv

mkdir -p ~/krs_ws/src;cd~/krs_ws

cat < krs_alpha.repos
repositories:
 acceleration/acceleration_firmware:
 type: git
  url: https://github.com/ros-acceleration/acceleration_firmware
  version: 0.4.0
 acceleration/acceleration_firmware_kv260:
 type: zip
  url: https://www.xilinx.com/bin/public/openDownload?filename=acceleration_firmware_kv260.zip
 acceleration/colcon-acceleration:
 type: git
  url: https://github.com/ros-acceleration/colcon-acceleration
  version: 0.3.0
 acceleration/ros2acceleration:
 type: git
  url: https://github.com/ros-acceleration/ros2acceleration
  version: 0.2.0
 acceleration/ament_vitis:
 type: git
  url: https://github.com/ros-acceleration/ament_vitis
  version: 0.5.0
 acceleration/vitis_common:
 type: git
  url: https://github.com/ros-acceleration/vitis_common
  version: 0.1.0
EOF

vcs import src --recursive < krs_alpha.repos
source?/tools/Xilinx/Vitis/2020.2/settings64.sh ?# source Xilinx tools
source?/opt/ros/foxy/setup.bash ?# Sources system ROS 2 installation.

# Note: The path above is valid if one installs ROS 2 from a pre-built
# package. If one builds ROS 2 from the source the directory might
# vary (e.g. ~/ros2_foxy/ros2-linux).

export?PATH="/usr/bin":$PATH#?FIXME:?adjust path for CMake 3.5+
colcon build --merge-install ?# about 2 mins

內(nèi)核修改

Turtlebot2 通過(guò)串口通信，因此安裝 KRS 后，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)使用 KV260 BSP 的新 Petalinux 項(xiàng)目，并更新內(nèi)核以支持 TTYACM 和 TTYUSB。TTYACM 使用 Linux 串口調(diào)制解調(diào)器驅(qū)動(dòng)程序，而 TTYUSB 使用 USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)程序。我們可以在內(nèi)核的“drivers/USB 支持”下進(jìn)行此操作。

請(qǐng)確保 USB 調(diào)制解調(diào)器和 USB 通用串行驅(qū)動(dòng)程序均已啟用。

重新編譯內(nèi)核并將其復(fù)制到 KRS 工作區(qū)，路徑為 Acceleration/Firmaware/KV260/Kernel 目錄。

這意味著，當(dāng)我們?yōu)?TurtleBot3 Waffle 構(gòu)建 SD 卡鏡像時(shí)，我們使用支持其串行通信的內(nèi)核。

TurtleBot3 ROS 2 版本

下一步是將 TurtleBot3 所需的 ROS 2 軟件包添加到 KRS 中，可以使用以下命令來(lái)完成此操作。

wget https://raw.githubuercontent.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3/foxy-devel/turtlebot3.repos

有了代碼庫(kù)之后，就可以導(dǎo)入源代碼了。

vcs import src < turtlebot3.repos

由于不運(yùn)行仿真程序，因此刪除了 TurtleBot Simulations，因?yàn)樗赡軙?huì)導(dǎo)致構(gòu)建錯(cuò)誤。

現(xiàn)在準(zhǔn)備構(gòu)建鏡像并最終寫入SD卡。執(zhí)行以下命令，并包含所有TurtleBot3軟件包。

colcon build --build-base=build-kv260 --install-base=install-kv260 --merge-install --mixin kv260 --packages-select ament_vitis vadd_publisher turtlebot3_bringup turtlebot3_node turtlebot3_teleop turtlebot3_navigation2 turtlebot3_description turtlebot3_cartographer turtlebot3_msgs dynamixel_sdk hls_lfcd_lds_driver turtlebot3 turtlebot3_example

構(gòu)建完成后，可以使用以下命令創(chuàng)建 SD 卡映像。

sourceinstall-kv260-new/setup.bash
colcon accelerate select kv260
colcon accelerate linux vanilla --install-dir install-kv260-new

SD 卡鏡像文件將位于 workspace/acceleration/firmware/select 目錄下。

將此文件復(fù)制到SD卡上。

硬件

下一步是將 KV260 改裝到 Waffle 上，這可以通過(guò)對(duì) Open CR 板和 USB 激光雷達(dá)及電機(jī)的連接進(jìn)行一些重新排列來(lái)實(shí)現(xiàn)。

由于KV260需要使用電池電壓，需要升級(jí)電池線，使其也帶有一個(gè)可以連接KV260的插頭。

一旦組裝完成，就可以開始工作了，可以重新組裝機(jī)器人。記住，當(dāng)插入電池時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)并開始工作。

操作機(jī)器人

為了初步操控機(jī)器人，將使用遠(yuǎn)程操控來(lái)控制它。為此，需要將兩個(gè)終端窗口通過(guò)以太網(wǎng)連接到Kria機(jī)器人。

在第一個(gè)終端中，將使用以下命令啟動(dòng)機(jī)器人。

source/usr/bin/ros_setup.bash
source/krs_ws/local_setup.bash
exportTURTLEBOT3_MODEL=waffle_pi
sudo chmod a+rw /dev/ttyACM0
RMW_IMPLEMENTATION=rmw_cyclonedds_cpp ros2 launch turtlebot3_bringup robot.launch.py

執(zhí)行這些命令后，將看到 TutrleBot 啟動(dòng)。

在第二個(gè)窗口中，我們可以輸入命令

source/usr/bin/ros_setup.bash
source/krs_ws/local_setup.bash
exportTURTLEBOT3_MODEL=waffle_pi
ros2 run turtlebot3_teleop teleop_keyboard

這將給我們一些密鑰，可以用來(lái)操控 TurtleBot3 在辦公室里四處走動(dòng)。

然后就可以控制機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)了：

結(jié)論

現(xiàn)在我們已經(jīng)啟動(dòng)并運(yùn)行了 KV260 TurtleBot3，下一步是開始研究使用 Kria Robotics Stack 來(lái)加速了。