SDカード

Raspberry Pi ImagerでRaspberry Pi OS Lite (64-bit,bullseye)をMicro SDに書き込む。Imagerの設定でユーザ名piとパスワードを予め設定すること。
Micro SDに作成された"bootfs"ドライブ直下にsshという名前のファイルを配置してSSHを有効化する。
OS起動後、本レポジトリのros2_ws及びserviceディレクトリをホームディレクトリ(/home/pi/)にコピーする。

C620とのCAN通信

MCP2515を用いてSPIからCANを制御

(参考) RaspberryPiとMCP2515でCAN通信をやってみる

ハードウェア

1Mbpsの通信を行うために、水晶振動子を16MHzに交換すること

CAN-BUSの有効化

/boot/config.txtを編集してSPIとMCP2515を有効化する

sudo vi /boot/config.txt

# Uncomment some or all of these to enable the optional hardware interfaces
#dtparam=i2c_arm=on
#dtparam=i2s=on
dtparam=spi=on

# MCP2515
dtparam=spi=on
dtoverlay=mcp2515-can0,oscillator=16000000,interrupt=25
dtoverlay=spi-bcm2835-overlay

初期化できているか確認
```
dmesg | grep mcp251x
```

can-utilsのインストール

sudo apt install can-utils

通信テスト

1Mbpsでlink up

sudo ip link set can0 type can bitrate 1000000 loopback off
sudo ip link set can0 up
sudo ifconfig can0 txqueuelen 1000
sudo ifconfig

受信テスト

candump can0

C620と通信できていると、以下のようなデータが受信される。

  can0  201   [8]  0E 16 00 00 FF FD 21 00
  can0  201   [8]  0E 16 00 00 FF FD 21 00
  can0  201   [8]  0E 16 00 00 FF BE 21 00
  can0  201   [8]  0E 16 00 00 FF FD 21 00
  can0  201   [8]  0E 16 00 00 00 3D 21 00

送信

モータ回るはず

cansend can0 200#0200000000000000

systemdによるCANバスの自動有効化

systemdの設定

sudo vi /etc/systemd/network/80-can.network

[Match]
Name=can*

[CAN]
BitRate=1000000

設定後、以下コマンド実行

sudo systemctl enable systemd-networkd
sudo systemctl start systemd-networkd

txqueuelenの自動設定

sudo vi /etc/udev/rules.d/71-can-txqueuelen.rules

SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add|change", KERNEL=="can*", ATTR{tx_queue_len}="1000"

再起動後、ifconfigでlink upしていることを確認

can0: flags=193<UP,RUNNING,NOARP>  mtu 16
        unspec 00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00  txqueuelen 1000  (UNSPEC)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

Pythonからの制御

pip install python-can

import can
import struct
import time


bus = can.interface.Bus(bustype="socketcan", channel="can0", bitrate=1000000)

def set_current(bus, currents):
    d = [0]*8
    raw_array = [0]*4
    for i in range(4):
        v = int(round(currents[i]/20 * 16384))
        v = min(v, 16384)
        v = max(v, -16384)
        raw_array[i] = v
    b = struct.pack('>4h', *raw_array)
    msg = can.Message(arbitration_id=0x200, is_extended_id=False, data=b)
    bus.send(msg)

def parse_c620_data(msg: can.Message):
    data = struct.unpack('>hhhbb', msg.data)
    degree = data[0]/ 8192 * 360
    rpm = data[1]
    current = data[2]/16384*20
    temperature = data[3]
    return degree, rpm, current, temperature

def can_receive_callback(msg: can.Message) -> None:
    #print(msg)
    if msg.arbitration_id >= 0x201 and msg.arbitration_id < 0x204:
        degree, rpm, current, temperature = parse_c620_data(msg)
        print(f'{degree:.1f}\t{rpm:+5d}\t{current:.1f}\t{temperature:2d}')

notifier = can.Notifier(bus, [can_receive_callback])

set_current(bus, [1, -1, 0, 0])
time.sleep(1)

set_current(bus, [-1, 1, 0, 0])
time.sleep(1)

for i in range(4):
    set_current(bus, [0, 0, 0, 0])
    time.sleep(1)

notifier.stop()
bus.shutdown()

サーボモータ

ハードウェア

信号線はGPIO17に接続
サーボモータの5Vは外部電源から取ること

requirements

sudo apt install -y pigpio python3-pigpio
sudo pigpiod
sudo systemctl enable pigpiod

動作確認

import pigpio

output_pin = 17


def setServoDegree(pi, output_pin, degree):
    min_width = 500
    max_width = 2500
    deg_range = 270
    output = degree / deg_range
    output *= max_width - min_width
    output += min_width
    output = int(output)
    pi.set_servo_pulsewidth(output_pin, output)


pi = pigpio.pi()
pi.set_mode(output_pin, pigpio.OUTPUT)
pi.set_servo_pulsewidth(output_pin, 0)

while True:
    print("input Duty Cyle (0 - 270)")
    degree = float(input())
    setServoDegree(pi, output_pin, degree)

ROS2のインストール

Raspbian OS用の、非公式のdebパッケージを使ってインストールする

wget https://github.com/Ar-Ray-code/rpi-bullseye-ros2/releases/download/ros2-0.3.1/ros-humble-desktop-0.3.1_20221218_arm64.deb
sudo apt install ./ros-humble-desktop-0.3.1_20221218_arm64.deb
sudo pip install vcstool colcon-common-extensions

echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

ROS2パッケージのビルド

cd ~/ros2_ws
colcon build --symlink-install
source install/local_setup.bash
echo "source ~/ros2_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc

ROS2ノードの実行

ros2 launch scramble_auto_robot hardware.launch.py

確認

ros2 topic pub /can_node/c620_0/target_current std_msgs/Float64 "{data: 1.0}"
ros2 topic pub /can_node/c620_0/target_current std_msgs/Float64 "{data: 0.0}"
ros2 topic pub /servo0/degree std_msgs/Float64 "{data: 0}"
ros2 topic pub /servo1/degree std_msgs/Float64 "{data: 0}"
ros2 topic echo /can_node/c620_0/rpm

自動起動

sudo ln -s /home/pi/service/scramble_auto_robot_ros2.service /etc/systemd/system
chmod 755 /home/pi/service/ros2_launch.sh
sudo systemctl enable scramble_auto_robot_ros2.service
sudo systemctl start scramble_auto_robot_ros2.service
systemctl status scramble_auto_robot_ros2.service

起動オプションの変更

ターミナルでsudo raspi-configを実行
"1. System Options"を選択
"S6 Network as Boot"でネットワーク確率までBootを待つように設定
"S5 Boot / Auto Login"で"Console Autologin"を選択

SDカードのRead only化

SDカードへの書き込み中に電源を抜くとSDカードが壊れる可能性があるので、read-onlyに設定する。

参考: Raspberry Pi で Overlay File System (read-only file system) を試す

ターミナルでsudo raspi-configを実行
"4 Performance Options Configure performance settings"
"P3 Overlay File System Enable/disable read-only file system"
有効化して再起動

その他

ros2_launch.shにてROS_DOMAIN_ID=0に設定しています。
デフォルトの設定ではIPアドレスの割当はDHCPで行われます。

Third-party license

本手順で作成した場合、以下のサードパーティ製ソフトウェアがインストールされます。 (本レポジトリに直接は含まれていません)

Raspbian OS
ROS2 Humble
rpi-bullseye-ros2 (MIT License)
python-can (LGPL v3)
pigpio (Unlicense)

デバッグ用

can-utils

scramble-robot/CoRE_AutoRobot_2024_raspberrypi

SDカード

C620とのCAN通信

ハードウェア

CAN-BUSの有効化

can-utilsのインストール

通信テスト

受信テスト

送信

systemdによるCANバスの自動有効化

Pythonからの制御

サーボモータ

ハードウェア

requirements

動作確認

ROS2のインストール

ROS2パッケージのビルド

ROS2ノードの実行

確認

自動起動

起動オプションの変更

SDカードのRead only化

その他

Third-party license