]> rtime.felk.cvut.cz Git - jenkicar/rpp-simulink.git/blob - doc/reports/report/report.t2t
Improved documentation.
[jenkicar/rpp-simulink.git] / doc / reports / report / report.t2t
1 Final Report
2 Carlos Jenkins
3 %%date(%B, %Y)
4
5 %!target: tex
6 %!style(xhtmls): media/themes/Clean/style.css
7 %!postproc(xhtmls): 'NEWPAGE' ''
8 %!nested(xhtmls): --libs syntaxhighlighter
9 %!options(tex): --enum-title --toc --toc-level 5
10 %!postproc(tex): '\.pdf\.png' '.pdf'
11 %!postproc(tex): 'NEWPAGE' '\\newpage'
12 %!postproc(tex): '-\$>\$' '\\noindent$\\rightarrow$'
13 %!postproc(tex): 'TAB' '\\hspace{1.0em}'
14 %!nested(tex): --docclass {article} --pdf
15
16 %S = Table of contents =[table_of_contents]
17
18 %DONE
19
20 %Table of contents
21 %%toc
22
23 NEWPAGE
24
25 %Table of contents
26 %tex% ''' \listoffigures
27
28 NEWPAGE
29
30 = Introduction =[introduction]
31
32 %DONE
33
34 This document describes the final results of the project ``Code generation for automotive rapid
35 prototyping platform using Matlab/Simulink".
36
37
38 == Background ==[background]
39
40 %DONE
41
42 Back in the beginning of 2012 a leading automotive company requested the Czech Technical University
43 to develop a Engine Control Unit (ECU) for automotive applications. Real-Time Systems group at the
44 Department of Control Engineering from the Faculty of Electrical Engineering developed a hardware
45 and Software platform to the needs of this industry. The hardware uses Texas Instruments
46 TMS570LS3137 CPU and is built with automotive standards and interfaces in mind. It uses a real-time
47 operating system and was directly programmed in C.
48
49 Nevertheless, in accordance to company policies the Software developed for the engine control unit
50 must be designed in a safe and auditable way. The company has the policy to implement the Software
51 for their system using Model-Based Design:
52
53         Model-Based Design (MBD) is a mathematical and visual method of addressing
54         problems associated with designing complex control, signal processing and
55         communication systems. It is used in many motion control, industrial equipment,
56         aerospace, and automotive applications. Model-based design is a methodology
57         applied in designing embedded software.
58
59 In order to meet this requirement an interaction layer between the platform and the Software the
60 company uses, Matlab/Simulink, must be implemented. This document describes the implementation of
61 this interaction system.
62
63 == Technologies involved ==[technologies_involved]
64
65 %DONE
66
67 + Matlab/Simulink data flow graphical programming language tool for modeling, simulating and
68   analyzing multidomain dynamic systems.
69 + Standard ANSI C programming.
70 + FreeRTOS real-time operating system.
71 + Texas Instruments TI Code Generation Tools (CGT).
72 + RPP in-house automotive hardware board using Texas Instruments TMS570LS3137 CPU.
73
74
75
76 NEWPAGE
77
78 == Objectives ==[objectives]
79
80 %DONE
81
82 Main objectives of this project are:
83
84 + Allow C code generation from Matlab/Simulink models for custom made hardware platform.
85 + Implement model blocks for some of the peripheral units of the board for use in Simulink
86   programming.
87
88
89 At the time of this writing the objectives of this project are considered successfully achieved.
90
91 == Benefits ==[benefits]
92
93 %DONE
94
95 Expected benefits of this project are:
96
97 + Enabling faster implementation and rapid-prototyping of Software components through the use of
98   model-based programming.
99 + Enabling better and clearer visualization of Software implementations for the hardware board
100   through models.
101 + Improve auditability of Software system for automotive applications.
102
103
104 At the time of this writing the benefits of this project are considered enabled.
105
106 == Final outcome ==[final_outcome]
107
108 %DONE
109
110 The main products generated for this project are:
111
112 - **C Support Library**: @@
113   Define the API to communicate with the board. Include drivers and operating system.
114
115 - **Simulink Coder Target**: @@
116   Allows Simulink model's code generation, compilation and download for the board.
117
118 - **Simulink Block Library**: @@
119   Set of blocks that allows Simulink models to use board IO and communication peripherals.
120
121 - **Simulink Demos Library**: @@
122   Just a bunch of examples of control application in form of Simulink models.
123
124
125 Each of this product is described deeply in the following sections.
126
127 NEWPAGE
128
129 == Document layout ==[document_layout]
130
131 %DONE
132
133 The general layout of this document is as follows:
134
135 - Project description, objectives and outcome. This section.
136 - Software and Hardware setup for development, repository layout and programming standards.
137 - A section for each of the four products delivered, with:
138  - Implementation fundamentals.
139  - Repository branch description.
140  - Product specific aspects.
141  - Reference documentation.
142 - Glossary.
143 - References.
144 - Appendices.
145
146
147 NEWPAGE
148
149 = Project setup =[project_setup]
150
151 %DONE
152
153 This sections describes the Software and Hardware aspects required to undertake development for
154 this project. It considers:
155
156 - Software development environment.
157 - Hardware reference documentation and wiring for development.
158 - Repository's general layout.
159
160
161 == Development environment ==[development_environment]
162
163 %DONE
164
165 This section describes the Software environment setup for development.
166
167 === Operating system ===[operating_system]
168
169 %DONE
170
171 This project was developed on a GNU/Linux operating system. For development it is recommended to
172 use a Debian based operating system for development as most of the tools are easily available from
173 repositories.
174
175 Relevant OS information on which this project was developed:
176
177 - Ubuntu 12.04.2 LTS AMD64.
178 - Kernel 3.2.0-48-generic.
179 - GCC version 4.6.3.
180
181
182 No test for cross-platform interoperability was performed on the code developed. Although care was
183 taken to try to provide platform independent code and tools there is elements known to be Linux
184 dependent. For a list of this elements refer to
185 [Appendix B: Known operating-system dependent files #appendix_b_known_operating_system_dependent_files].
186
187 === Version Control System ===[version_control_system]
188
189 %DONE
190
191 The version control system used for this project is **git**. The repository of this project
192 contains all the files produced during development, including documentation, references, code and
193 graphics. Also, the GUI application **giggle** was used to easily review changes. To install both
194 execute on a terminal:
195
196 {{{ bash
197 sudo apt-get install git giggle
198 }}}
199
200 NEWPAGE
201
202 === TI Code Composer Studio ===[ti_code_composer_studio]
203
204 %DONE
205
206 Code Composer Studio (CCS) is the official Integrated Development Environment (IDE) for developing
207 applications for Texas Instruments embedded processors. CCS is multiplatform Software based on
208 Eclipse Open Source IDE.
209
210 The version used in this project is the 5.3.0. Download and install CCS for Linux from:
211
212         http://processors.wiki.ti.com/index.php/Category:Code_Composer_Studio_v5
213
214 CCS download requires a valid MyTI account. Tedious. CCS download is about 1.5GB. Once downloaded
215 extract the content of the ``tar.gz`` archiver and run ``css_setup_<version>.bin`` script as
216 __root__. Installation must done as root in order to install driver set.
217
218 After installation the application can be executed with:
219
220 {{{ bash
221 cd <ccs>/ccsv5/eclipse/
222 ./ccstudio
223 }}}
224
225 If the application fails to start on 64bits systems is because CCS5 is a 32bits application a thus
226 requires 32bits libraries:
227
228 {{{ bash
229 sudo apt-get install libgtk2.0-0:i386 libxtst6:i386
230 }}}
231
232 If the application crashes with a segmentation fault edit file:
233
234 {{{ bash
235 nano <ccs>/ccsv5/eclipse/plugins/com.ti.ccstudio.branding_<version>/plugin_customization.ini
236 }}}
237
238 And change key ``org.eclipse.ui/showIntro`` to false.
239
240 Choose ``FREE License - for use with XDS100 JTAG Emulators" on the licensing options. Code download
241 for the board is uses that particular hardware. See [Development wiring #development_wiring] for
242 more details on this hardware.
243
244 CCS include Texas Instruments Code Generation Tools (CGT) (compiler, linker, etc). Simulink code
245 generation requires the CGT to be available in the system, and thus, even if no library development
246 will be done or the IDE is not going to be used CCS is still required. @@
247 See ``<repo>/rpp/rpp/README.txt`` file for more information.
248
249 You can find documentation for CGT compiler in ``<repo>/ref/armcl.pdf`` and for CGT archiver in
250 ``<repo>/ref/armar.pdf``.
251
252
253 === Matlab/Simulink ===[matlabsimulink]
254
255 %DONE
256
257 Matlab/Simulink version used is R2012b for Linux 64 bits. For in-house development the CVUT should
258 provide a network licensing server descriptor file.
259
260 === GtkTerm ===[gtkterm]
261
262 %DONE
263
264 Most of the interaction with the board for development is done through a RS-232 serial connection.
265 The terminal Software used for communication is called GtkTerm.
266
267 The default configuration for the board serial communication module is 9600-8-N-1. Note that the
268 RPP Library test suite is setup to 115200-8-N-1.
269
270 To install GtkTerm execute:
271
272 {{{ bash
273 sudo apt-get install gtkterm
274 }}}
275
276
277
278 === Doxygen ===[doxygen]
279
280 %DONE
281
282 Doxygen is the name of the documentation generator used to generate the RPP API documentation based
283 on the source code files. The generated API include dependency graphs and thus it also requires
284 Graphviz, a graph drawing tool. To install both execute:
285
286 {{{ bash
287 sudo apt-get install doxygen graphviz
288 }}}
289
290 See [API generation #api_generation] on how to use Doxygen to generate the API Reference
291 documentation.
292
293 NEWPAGE
294
295 === Nested ===[nested]
296
297 %DONE
298
299 Nested is the documentation editor used to create the document you're reading. It features a plain
300 text version control friendly simple to read non-cluttered format, WYSIWYM paradigm, divide and
301 conquer document creation approach, a nested (non-linear) document tree and content/presentation
302 separation scheme and thus documents can be published to LaTeX, PDF or HTML. Nested is a tool
303 created by the author of this report.
304
305 To install Nested first install dependencies:
306
307 {{{ bash
308 sudo apt-get install python2.7 python-gtk2 python-webkit python-gtkspellcheck texlive-publishers texlive texlive-latex-extra rubber iso-codes subversion
309 }}}
310
311 Then get the latest revision from the stable repository:
312
313 {{{ bash
314 svn checkout svn://svn.code.sf.net/p/nestededitor/code/trunk nested
315 }}}
316
317 Run Nested with:
318
319 {{{ bash
320 cd nested/nested/
321 ./nested
322 }}}
323
324 Nested sources for this document can be found on the repository under
325 ``<repo>/doc/reports/report/``.
326
327
328 === LMC1 ===[lmc1]
329
330 %DONE
331
332 The LMC1 is a simple script developed for this project written in Python 3 using Gtk+ 3.0 Python
333 dynamic bindings PyGObject. This script, based on Michal Horn's command line script, allows to set
334 or clear the outputs of the test board.
335
336 This script includes both a GUI and command line tool. If no parameters are given to the script the
337 GUI version is launched:
338
339 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
340 [350-lmc1.png]
341 %tex% ''' \caption{LMC1 GUI application.}\end{center}\end{figure}
342
343 To run the LMC1 application first install dependencies:
344
345 {{{ bash
346 apt-get install python3 python3-gi python3-serial
347 }}}
348
349 To launch LMC1 GUI version double click file:
350
351 ``<repo>/rpp/lib/apps/lmc1/lmc1.py``
352
353 To launch LMC1 command line version type:
354
355 ``<repo>/rpp/lib/apps/lmc1/lmc1.py --help``
356
357
358 NEWPAGE
359
360 == Hardware reference ==[hardware_reference]
361
362 %DONE 
363
364 This section provides reference documentation for the RPP board:
365
366 - Connectors pinout.
367 - Modules capabilities and features.
368 - Wiring configuration for development and testing.
369
370
371 Please note that although this is a hardware reference documentation this is from a Software
372 development perspective and __**NOT**__ Hardware development perspective. For full hardware details
373 please refer to schematics and related documentation.
374
375 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
376 [300-board.png]
377 %tex% ''' \caption{The RPP board (signal connector missing).}\end{center}\end{figure}
378
379 === Connectors pinout ===[connectors_pinout]
380
381 %DONE
382
383 %tex% ''' \begin{figure}[H]\advance\leftskip-1cm
384 [530-pinout.pdf.png]
385 %tex% ''' \caption{The RPP connectors pinout.}\end{figure}
386
387
388 === Modules description ===[modules_description]
389
390 %DONE
391
392 This section enumerates the capabilities of the hardware modules from Software perspective.
393
394 ==== Logic IO ====[logic_io]
395
396 %DONE
397
398 ===== Digital Inputs (DIN) =====[digital_inputs_din]
399
400 %DONE
401
402 - 16 pins available on Signal Connector.
403 - Pins 9-16 status can be read via GPIO using configurable threshold. @@
404   Pins 9-12 use variable threshold B and pins 13-16 use variable threshold A.
405 - Variable threshold is a DAC chip MCP4922.
406 - All pins are read at once via SPI (fixed threshold) using chip MC33972.
407 - 1-8 are programmable pins and ca be set to pull-up or pull-down. 9-16 are pull-down only.
408 - All pins can be set to be active or tri-stated.
409 - All pins can be set to trigger interrupt.
410 - On-line diagnostic of broken wire.
411
412
413 ===== Digital Outputs (LOUT) =====[digital_outputs_lout]
414
415 %DONE
416
417 - 8 pins available on Signal Connector.
418 - Pins for logic output only, up to 100mA.
419 - All pins are set at once using a chip through SPI.
420
421
422 ===== Analog Input (AIN) =====[analog_input_ain]
423
424 %DONE
425
426 - 12 channels available.
427 - Differential inputs, thus 24 pins available on Signal Connector.
428 - Range for 0-20 volts.
429 - 12 bits resolution.
430 - Using CPU ADC.
431
432 ===== Analog Output (AOUT) =====[analog_output_aout]
433
434 %DONE
435
436 - 4 pins available on Signal Connector.
437 - Output range is 0-12 volts.
438 - Using 2 x MCP4922 DACs controlled using SPI.
439 - Resolution is 12 bits. But because of amplification and voltage reference not all range is used.
440
441
442 ==== Power Output ====[power_output]
443
444 %DONE
445
446 ===== H-Bridge (HBR) =====[h_bridge_hbr]
447
448 %DONE
449
450 - 1 port (2 pins) available on Power Connector.
451 - Communication is done through SPI.
452 - H-Bridge can be enabled or disabled.
453 - Current direction can be set.
454 - PWM control with 1% resolution change of the duty cycle.
455 - Port can drive load up to 10A.
456
457 ===== Power Output (MOUT) =====[power_output_mout]
458
459 %DONE
460
461 - 6 pins available on Power Connector.
462 - Pins can drive a load up to 2A. Push/Pull.
463 - Pins are set using 6 CPU output GPIOs. Diagnostic are read using 6 externally pulled-up
464   open-drain input GPIOs.
465 - On-line diagnostics. Driver chip will pull-down the corresponding diagnostic pin on the CPU.
466
467
468 ===== High-Power Output (HOUT) =====[high_power_output_hout]
469
470 %DONE
471
472 - 6 pins available on Power Connector.
473 - Pins can be set ON/OFF.
474 - Pins can drive a load up to 10A with PWM.
475 - System can read analog values of current flowing (IFBK).
476 - System can read diagnostics values (DIAG). Detection of a fault condition.
477
478
479 ==== Communication ====[communication]
480
481 %DONE
482
483 ===== CAN bus (CAN) =====[can_bus_can]
484
485 %DONE
486
487 - 3 ports available (CAN uses differential signaling) thus 6 pins are available on Communication
488   connector.
489 - High speed.
490 - Recover from error.
491 - Detection of network errors.
492
493
494 ===== Local Interconnect Network (LIN) =====[local_interconnect_network_lin]
495
496 %DONE
497
498 - 2 ports/pins available on Communication Connector.
499 - Only first port can be used when using the SCI. Second port us shared with SCI.
500
501
502 ===== FlexRay (FR) =====[flexray_fr]
503
504 %DONE
505
506 - 2 ports available. FlexRay uses differential signaling thus 4 pins are available on
507   Communication Connector.
508
509
510
511 ===== Serial Comm. Interface (SCI) =====[serial_comm_interface_sci]
512
513 %DONE
514
515 - 1 port available inside the box on SCI connector (4 pins).
516 - Variable baud rate. Tested on 9600 and 115200.
517 - RS232 standard compatible.
518
519 ===== Ethernet (ETH) =====[ethernet_eth]
520
521 %DONE
522
523 - 1 port available. Standard Ethernet connector available inside box.
524
525
526 NEWPAGE
527
528 ==== Data storage/logging ====[data_storagelogging]
529
530 %DONE
531
532 ===== External Memory SD-RAM (SDR) =====[external_memory_sd_ram_sdr]
533
534 %DONE 
535
536 - 64MB (currently installed) external RAM used for logging. Maximal supported capacity is 256MB.
537 - Memory test routine available with test Software.
538
539
540 ===== SD Card (SDC) =====[sd_card_sdc]
541
542 %DONE
543
544 - Standard SD-Card connector or microSD connector available inside box.
545 - Communication done using SPI.
546
547
548 NEWPAGE
549
550 === Development wiring ===[development_wiring]
551
552 %DONE
553
554 For development, the RPP board needs to be wired as follow:
555
556 - **Power input**: supply around 13 volts on any PWR pin (Power and Communication connectors) and 
557   connect GND to power supply's GND. See [Connectors pinout #connectors_pinout].
558 - **Serial communication**: board serial interface connected to a RS-232 port on the host computer 
559   (``/dev/ttySX``) or to a USB converter (``/dev/ttyUSBX``).
560 **- Debug and code download**: XDS100v2 JTAG Emulator connected to RPP board JTAG connector, 
561   which in turn is connected through USB to the host computer (``/dev/ttyUSBX``). 
562   See below on details for configuring the XDS100v2 on Linux.
563
564
565 Image of the wiring:
566
567 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
568 [300-dev_wiring.png]
569 %tex% ''' \caption{RPP Wiring for Development.}\end{center}\end{figure}
570
571
572 Setup XDS100v2 on Linux:
573
574 By default the device (if nothing more connected then ``/dev/ttyUSB0``) is added with permissions 
575 ``664`` and ``root`` as user and group. To access the device write access for current user is 
576 required. To do so create a new udev rule file:
577
578 {{{ bash
579 sudo nano /etc/udev/rules.d/45-pes-rpp.rules
580 }}}
581
582 NEWPAGE
583 And add line:
584
585 {{{ plain
586 SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="0403", ATTR{idProduct}=="a6d0", MODE="0660", GROUP="plugdev"
587 }}}
588
589 Then reload udev rules with:
590
591 {{{ bash
592 sudo udevadm control --reload-rules
593 }}}
594
595
596 To check device properties like ``idVendor`` or ``idProduct`` issue the following command:
597
598 {{{ bash
599 udevadm info -a -p $(udevadm info -q path -n /dev/ttyUSB0)
600 }}}
601
602
603 === Test wiring ===[test_wiring]
604
605 %DONE
606
607 Wiring for test differ from testing objectives. It test performed for this project no communication
608 test, besides SCI, was performed. The following describes how to wire each of the modules tested:
609
610 - **DIN**: @@
611   Connect all DIN pins to one LMC1 board outputs.
612 - **LOUT**: @@
613   Connect all LOUT pins to one LMC1 board inputs.
614 - **AIN**: @@
615   Connect all low pins to GND and leave all high pins floating. Allow to hook a potentiometer
616   to each pin.
617 - **AOUT**: @@
618   Connect all 4 pins to different channels on a oscilloscope.
619 - **HBR**: @@
620   Connect a motor to the H-bridge pins.
621 - **MOUT**: @@
622   Connect all 6 pins to a LMC1 board inputs. Another option is to connect a motor to one of the 
623   outputs.
624 - **SCI**: @@
625   Connect the SCI to a host computer. See [Development wiring #development_wiring].
626 - **SDR**: @@
627   No particular wiring is required for testing the SD-RAM.
628
629
630 It is recommended to setup a power bus using regulated 12volts from Signal Connector. Power the 
631 LMC1 boards and the potentiometer with this bus. The LCM1 controller board should be connected
632 to the host computer through a RS-232 port or a USB converter.
633
634 NEWPAGE
635
636 %tex% ''' \begin{figure}[H]\advance\leftskip-1cm
637 [530-test_wiring.png]
638 %tex% ''' \caption{RPP Wiring for Testing.}\end{figure}
639
640 NEWPAGE
641
642 == Project repository ==[project_repository]
643
644 %DONE
645
646 This git repository holds all the work done on this project.
647
648 To get the repository:
649
650         ``git clone ssh://git@rtime.felk.cvut.cz/jenkicar/rpp-simulink.git``
651
652 This is a private repository, you require your SSH private key to be authorized. For access please
653 consult the Real-Time Systems Group, Department of Control Engineering, Faculty of Electrical
654 Engineering, Czech Technical University in Prague. For details about this git server refer to:
655
656         http://rtime.felk.cvut.cz/hw/index.php/Git_repository_on_this_server
657
658 The general layout of the repository is:
659
660 ```
661         .
662         |__ doc         - Documentation created for this project.
663         |__ refs        - Official reference documentation.
664         \__ rpp
665             |__ blocks  - Simulink Block Set.
666             |__ demos   - Simulink Demos Library.
667             |__ lib     - C support Library and API.
668             \__ rpp     - Simulink Coder Target.
669 ```
670
671 A detailed description of the content of each subfolder under ``rpp/`` can be found in the section
672 //Subdirectory content description// on each dedicated section for the products developed.
673
674 In this document, the root folder on this repository is used as reference for file location and is
675 referred with the token ``<repo>``.
676
677
678 == Programming standards ==[programming_standards]
679
680
681
682 === TLC files ===[tlc_files]
683
684
685
686 === RPP API ===[rpp_api]
687
688
689
690 === S-Functions ===[s_functions]
691
692 NEWPAGE
693
694 = C Support Library =[c_support_library]
695
696 %DONE
697
698 The RPP C Support Library define the API to communicate with the board. It include drivers and
699 operating system. This section documents the implementation of this library.
700
701 == Description ==[description]
702
703 %DONE
704
705 The RPP Library is the support library used by Simulink models. It is designed from the board user
706 perspective and exposes a simplified high-level API to handle the board's peripheral modules in a
707 safe manner.
708
709 The library as a concept and as a functional unit was introduced by this project. At the beginning
710 of this project the RPP board had just one application developed for. This application intended for
711 board testing allows the user to issue low-level commands to control and test the peripherals of
712 the board. This application was created using a combination of custom code, contributed drivers and
713 generated code from TI tool HalCoGen. Library functionality, like drivers and hardware access, and
714 application logic, like command processor and test routines, was largely merged in a single layer,
715 166 source code files long highly coupled application. In order to develop independent applications
716 for the RPP board, as it was expected to be each Simulink model, the library logic needed to be
717 separated from the application logic. This work implied a heavy refactoring on the testing
718 application in order extract from it the library functionality. Because the application files were
719 highly coupled in a single layer the refactoring and testing of the library implied roughly 70% of
720 the work done on this project.
721
722 %tex% ''' \begin{figure}[H]\advance\leftskip-1cm
723 [500-adc_dep_before.png]
724 %tex% ''' \caption{Dependency graph of the ADC driver before refactoring.}\end{figure}
725
726 The above graph shows the dependencies of the ADC driver before the refactoring. Please note the
727 dependency on ``cmdproc_io_tisci.h`` and ``cmdproc.h``, both application level modules. Also, note
728 the indirect dependency on the Operating System is being resolved through the application modules.
729
730 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
731 [150-adc_dep_after.png]
732 %tex% ''' \caption{Dependency graph of the ADC driver after refactoring.}\end{center}\end{figure}
733
734 The above graph shows the current dependencies for the ADC driver in the RPP Library. Please note
735 that it dependents only on the system layer low-level driver and that the Operating System indirect
736 dependency is resolved through the library foundations ``base.h``.
737
738 Some other relevant changes introduced with the refactoring are:
739
740 - ADC driver was completely rewritten.
741 - MOUT driver was implemented.
742 - DIN driver was slightly modified and extended.
743 - DAC driver was slightly modified.
744 - HBR driver was largely modified (in particular watchdog functionality).
745 - SCI driver was refactored and extended.
746 - SDR driver was implemented.
747
748
749 Also, once the library functionality could be isolated, the resulting API was too low-level to be
750 used by applications, in consequence one of the contributions of this projects was the
751 implementation of a high-level API on top of this low level API: the RPP Layer.
752
753
754 NEWPAGE
755
756 === Architecture ===[architecture]
757
758 %DONE
759
760 The RPP library was structured into 5 layers with the following guidelines:
761
762 - Top-down dependency only. No lower layer depends on anything from upper layers.
763 - 1-1 layer dependency only. The top layer depends exclusively on the bottom layer, not on any
764   lower level layer (except for a couple of exceptions).
765 - Each layer should provide a unified layer interface (``rpp.h``, ``drv.h``, ``hal.h``, ``sys.h``
766   and ``os.h``), so top layers depends on that layer interface and not on individual elements from
767   that layer.
768
769
770 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
771 [250-layers.pdf.png]
772 %tex% ''' \caption{The RPP library layers.}\end{center}\end{figure}
773
774
775 As a consequence of this division the source code files and interface files are now placed on
776 private directories so the previous prefix based inclusion ``drv_din.h`` is replaced by
777 ``drv/din.h``. With this organization user applications only needs to include the top layer
778 interface file (``rpp/rpp.h``) to be able to use the library API.
779
780 Please note the sublayer uLut, which is used only by the SPI driver in order to use thread safe
781 queue mechanisms. Because the FreeRTOS already provides thread safe queues and in order to match
782 the order parts of the system it would be advisable to drop this dependency in the future.
783
784 NEWPAGE
785
786 === RPP Layer Modules ===[rpp_layer_modules]
787
788 %DONE
789
790 The RPP Layer was structured into 14 different modules from 4 different categories that match the
791 hardware modules on the board:
792
793 || Category      | Description                        | MNEMONIC
794  | Logic IO      | Digital Input                      | ``[DIN ]``   |
795  |               | Digital (Logic) Output             | ``[LOUT]``   |
796  |               | Analog Input                       | ``[AIN ]``   |
797  |               | Analog Output                      | ``[AOUT]``   |
798  | Power output  | H-Bridge output                    | ``[HBR ]``   |
799  |               | Power output (12V, 2A)             | ``[MOUT]``   |
800  |               | High-Power output (12V, 10A)       | ``[HOUT]``   |
801  | Communication | CAN Bus                            | ``[CAN ]``   |
802  |               | LIN (Local Interconnect Network)   | ``[LIN ]``   |
803  |               | FlexRay                            | ``[FR  ]``   |
804  |               | Serial Communication Interface     | ``[SCI ]``   |
805  |               | Ethernet                           | ``[ETH ]``   |
806  | Logging       | SD Card                            | ``[SDC ]``   |
807  |               | SD-RAM                             | ``[SDR ]``   |
808
809
810 Please note the mnemonic of each module, as they are constantly used on the Software and
811 documentation. Also note that only the following modules where implemented as part of this project:
812
813 %tex% ''' \begin{multicols}{2}
814 - DIN.
815 - LOUT.
816 - AIN.
817 - AOUT.
818 - HBR.
819 - MOUT.
820 - SCI.
821 - SDR.
822
823
824 %tex% ''' \end{multicols}
825
826 Modules for which there is a low-level API available on the library but no high-level module was
827 implemented:
828
829 %tex% ''' \begin{multicols}{2}
830 - CAN.
831 - LIN.
832 - FR.
833
834
835 %tex% ''' \end{multicols}
836
837 Modules that are not yet available on the library at all:
838
839 %tex% ''' \begin{multicols}{2}
840 - ETH (in the works).
841 - SDC.
842 - HOUT (partial).
843
844
845 %tex% ''' \end{multicols}
846
847 The following graphic shows the library modules and the connectors on the hardware they map to.
848
849 %tex% ''' \begin{figure}[H]\advance\leftskip-1cm
850 [500-blocks.pdf.png]
851 %tex% ''' \caption{The RPP Library modules.}\end{figure}
852
853 NEWPAGE
854
855 === OS interchangeable layer ===[os_interchangeable_layer]
856
857 %DONE
858
859 The OS Layer is composed by the FreeRTOS source code files. Because the FreeRTOS exposes an stable
860 API the OS layer can be changed in order to upgrade the Operating System or use a different port of
861 the OS, without changing the upper layers source code. The OS Layers currently available for the
862 RPP Library at ``<repo>/rpp/lib/os/`` at the time of this writing are:
863
864 - Version 6.0.4 using POSIX port. This layer is the one that should be used when compiling a
865   program for x86(_64) simulation. The port uses the ``pthread`` library and because of this the
866   port is not true real time and this is considered a simulator.
867 - Version 7.0.2 using HalCoGen port for TMS570. This layer is the one currently supported and
868   tested. It was originally included in the testing application and was generated by an older
869   version of TI code generation tool HalCoGen.
870 - Version 7.4.0 using HalCoGen port for TMS570. This layer was extracted from a newly generated
871   project using a newer version of HalCoGen. This layer is untested but //should// work out of the
872   box.
873 - Version 7.4.2 using ARM Cortex R4 official port for CCS. This layer was created from vanilla
874   FreeRTOS 7.4.2 release. It is tested but non-working. Ticks are proved to be executed in time but
875   applications using this kernel runs at full-speed. The reason if this is currently unknown.
876
877
878 The general layout of all the layers are as following:
879
880 - Common source code (kernel):
881
882 ```
883     src/os/croutine.c (Optional)
884     src/os/list.c
885     src/os/queue.c
886     src/os/tasks.c
887     src/os/timers.c (Optional)
888 ```
889
890 Originally found in vanilla distribution in: ``<FreeRTOSRoot>/FreeRTOS/Source``
891
892 - Common interface files:
893
894 ```
895     include/os/croutine.h
896     include/os/FreeRTOS.h
897     include/os/list.h
898     include/os/mpu_wrappers.h
899     include/os/portable.h (with minor editions)
900     include/os/projdefs.h
901     include/os/queue.h
902     include/os/semphr.h
903     include/os/StackMacros.h
904     include/os/task.h
905     include/os/timers.h
906 ```
907
908 Originally found in vanilla distribution in: ``<FreeRTOSRoot>/FreeRTOS/Source/include``
909
910 - Memory management file:
911
912 ```
913     src/os/heap.c (One of 4 version available, see Appendix A).
914 ```
915
916 Originally found in vanilla distribution in: ``<FreeRTOSRoot>/FreeRTOS/Source/portable/MemMang``
917
918 - Port specific files:
919
920 ```
921     src/os/port.c
922     src/os/portASM.asm
923     include/os/portmacro.h
924     include/os/FreeRTOSConfig.h
925 ```
926
927 This depend of the port. In the case of the 7.4.2 TMS570 / ARM Cortex R4 for CCS port:
928
929  - First three files can be found in vanilla distribution in @@
930    ``<FreeRTOSRoot>/FreeRTOS/Source/portable/CCS/ARM_Cortex-R4``.
931  - Last file in ``<FreeRTOSRoot>/FreeRTOS/Demo/CORTEX_R4_RM48_TMS570_CCS5``.
932
933
934 In general, the following changes were applied to the source code base of all kernels:
935
936 - Replaced include directives to adapt to RPP library standard:
937
938 ``#include "`` with ``#include "os/``
939
940 - Line ending character set to UNIX '\n' and tabs replaced by 4 spaces.
941
942
943 NEWPAGE
944
945 === API development guidelines ===[api_development_guidelines]
946
947 %DONE
948
949 The following are the development guidelines use for developing the RPP API:
950
951 - User documentation should be placed in header files, not in source code, and should be Doxygen
952   formatted using autobrief. Documentation for each function present is mandatory.
953 - Function declarations on the headers files is for public functions only. Do not declare
954   local/static/private functions on the header.
955 - Documentation on source code files should be non-doxygen formatted and intended for developers,
956   not users. Documentation here is optional and at the discretion of the developer.
957 - Always use standard data types for IO when possible. Use custom structs as very last resort.
958 - Use prefix based functions names to avoid clash. The prefix is of the form ``[layer]_[module]_``,
959   for example ``rpp_din_update()`` for the update function of the DIN module in the RPP Layer.
960 - To be very careful about symbol export. Because it is used as a static library the modules should
961   not export any symbol that is not intended to be used (function) or ``extern``'ed (variable) from
962   application. As a rule of thumb declare all global variables as static.
963 - Only the RPP Layer symbols are available to user applications. All information related to lower
964   layers is hidden for the application. This is accomplished by conditionally including the layers
965   elements on the implementations files only and never on the interface files. Never expose any
966   other layer to the application or the the whole system below that layer will be exposed. In other
967   words, never ``#include "foo/foo.h"`` in any RPP Layer interface file.
968 - Any module is conditionally included by using ``rppCONFIG_INCLUDE_{MNEMONIC}`` directive on the
969   ``RppConfig.h`` configuration file.
970
971
972
973 === Further improvements ===[further_improvements]
974
975 %DONE
976
977 The following are recommendations for future improvements of the library:
978
979 - General code revision to remove local-only methods and variables from being exported.
980 - General code revision and refactoring to normalize the functions naming scheme. Normalize DRV and
981   HAL to use prefix based scheme, not all the functions and exported variables do. Refactor the SYS
982   layer, most of it generated by HalCoGen and that uses ``thisNamingScheme`` to use library
983   standards (see [RPP API #rpp_api] programming standards).
984 - Simplify doxygen documentation on the SYS layer, because is clunky, doesn't add any value and is
985   repetitive. Move it the header files.
986 - Remove error throwing from wrong parameter input in the DRV layer and assume a
987   //correct parameter and continue// safe approach. Move all error throwing and validation to the
988   RPP layer (already implemented).
989
990
991 Recommendations for changes on the electrical diagrams:
992
993 - Change name of GPIO MOUT1_EN to MOUT1_DIAG.
994 - Change name of GPIO MOUT1_IN to MOUT1_EN.
995
996
997 The current names are misleading.
998
999 == Subdirectory  content description ==[subdirectory__content_description]
1000
1001 %DONE
1002
1003 -> ``librpp.a`` and ``rpp-lib.lib``
1004
1005 Version controlled RPP static libraries.
1006
1007 The first one is for POSIX simulation, the second one for Simulink models and other ARM/TMS570
1008 applications. This files are placed here by the projects ``apps/rpp-lib_posix`` and
1009 ``apps/rpp-lib`` when built.
1010
1011
1012 -> ``apps/``
1013
1014 Applications related to the RPP library.
1015
1016 This include the CCS studio project for generation of the static library and the test suite. See
1017 [Static libraries #static_libraries], [Test Suite #test_suite] and
1018 [Base application #base_application] for more information.
1019
1020
1021 -> ``os/``
1022
1023 OS layers directory.
1024
1025 See [OS interchangeable layer #os_interchangeable_layer] for more information.
1026
1027
1028 -> ``rpp/``
1029
1030 Main directory for the RPP Library.
1031
1032
1033 -> ``rpp/doc/``
1034
1035 Documentation directory for the RPP Library. See [API generation #api_generation] for more
1036 information.
1037
1038
1039 -> ``rpp/TMS570LS3137.ccxml``
1040
1041 Descriptor for code download.
1042
1043 This file is used by all the projects including the Simulink RPP Target for code download. It is
1044 configured to use the Texas Instruments XDS100v2 USB Emulator. See
1045 [Development wiring #development_wiring] for information about this hardware.
1046
1047
1048 -> ``rpp/TMS570LS313xFlashLnk.cmd``
1049
1050 CGT Linker command file.
1051
1052 This file is used by all applications linking for the board, including the Simulink models, static
1053 library and test suite. It includes instructions for the CGT Linker on where to place sections
1054 and size of some sections.
1055
1056
1057 -> ``rpp/include/{layer}`` and ``rpp/src/{layer}``
1058
1059 Interface files and implementations files for given ``{layer}``.
1060
1061 See below for details on the RPP Layer.
1062
1063
1064 -> ``rpp/include/rpp/rpp.h``
1065
1066 Main library header file.
1067
1068 To use this library just include this file and this file only. Also, before using any library
1069 function please call ``rpp_init()`` function for hardware initialization.
1070
1071
1072 -> ``rpp/include/rpp/RppConfig.h``
1073
1074 Library configuration file.
1075
1076 Please refer to the API documentation and header file comments for specific documentation for each
1077 configuration parameter.
1078
1079
1080 -> ``rpp/include/rpp/rpp_{mnemonic}.h``
1081
1082 Header file for ``{mnemonic}`` module.
1083
1084 This files includes function definitions, pin definitions, etc, specific to {mnemonic} module. The
1085 inclusion of this header can be configured in ``RppConfig.h`` using
1086 ``rppCONFIG_INCLUDE_{MNEMONIC}`` directive. See
1087 [API development guidelines #api_development_guidelines].
1088
1089
1090 -> ``rpp/src/rpp/rpp_{mnemonic}.c``
1091
1092 Module implementation.
1093
1094 Implementation of ``rpp_{mnemonic}.h``'s functions on top of the DRV library. See
1095 [API development guidelines #api_development_guidelines].
1096
1097
1098 -> ``rpp/src/rpp/rpp.c``
1099
1100 Implementation of library-wide functions.
1101
1102
1103 NEWPAGE
1104
1105
1106 == Test Suite ==[test_suite]
1107
1108 %DONE
1109
1110 The ``rpp-test-suite`` is a RPP application developed as part of this project that includes a
1111 series of test tasks or test commands to verify the correct behavior and functionality of the RPP
1112 layer modules. There is one command per module, and the command use the same mnemonic that the
1113 module.
1114
1115 This test suite can be found in ``<repo>/rpp/lib/apps/rpp-test-suite`` for the ARM version and in
1116 ``<repo>/rpp/lib/apps/rpp-test-suite_posix`` for the simulated version.
1117
1118 The application enables a command processor using the SCI at **115200-8-N-1**:
1119
1120 ```
1121 RPP Library Test Suite.
1122 ===========================================================
1123 [Type a module to test or 'help']
1124 --> help
1125 Available commands:
1126         help - Display this help.
1127         ain  - Test Analog Input.
1128         aout - Test Analog Output.
1129         can  - Test CAN communication.
1130         din  - Test Digital Inputs.
1131         eth  - Test Ethernet communication.
1132         fr   - Test FlexRay communication.
1133         hbr  - Test H-Bridge.
1134         hout - Test High Power Output.
1135         lin  - Test LIN communication.
1136         lout - Test Digital Outputs.
1137         mout - Test Power Outputs.
1138         sci  - Test Serial Communication Interface.
1139         sdc  - Test SD-Card.
1140         sdr  - Test SD-RAM.
1141 ```
1142
1143 Current modules with tests implemented are:
1144
1145 %tex% ''' \begin{multicols}{2}
1146 - AIN.
1147 - AOUT.
1148 - DIN.
1149 - HBR.
1150 - LOUT.
1151 - MOUT.
1152 - SCI. (the test-suite itself)
1153 - SDR.
1154
1155
1156 %tex% ''' \end{multicols}
1157
1158 A note of warning: tests spawn OS tasks at the beginning of the test and deletes them at the end.
1159 Because current memory memory management implementation cannot free memory the test suite will
1160 fill all the memory and tests will be unable to start. In this case just reset the board. See
1161 [Appendix A: Notes on FreeRTOS memory management #appendix_a_notes_on_freertos_memory_management]
1162 for more information.
1163
1164 NEWPAGE
1165
1166 === AIN test description ===[ain_test_description]
1167
1168 %DONE
1169
1170 This test will read all the analog inputs at a rate of 100 times per second and print the result.
1171
1172 ```
1173 --> ain
1174 Analog Inputs Test [1-12]:
1175 ===========================================================
1176    1    2    3    4    5    6    7    8    9   10   11   12
1177    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0
1178 ```
1179
1180 Status: **PASSED** for channels 1-5. 6-12 remain untested but they //should// work.
1181
1182 === AOUT test description ===[aout_test_description]
1183
1184 %DONE
1185
1186 This test will generate a 10Hz sinus wave on all the analog outputs with a sampling rate of 1kHz.
1187 The sinus wave of each analog output channel is sifted by (1/4)pi.
1188
1189 ```
1190 --> aout
1191 Analog Output Test at 10 Hz:
1192 ===========================================================
1193 Samples: 7331
1194 ```
1195
1196 Status: **PASSED**.
1197
1198 === DIN test description ===[din_test_description]
1199
1200 %DONE
1201
1202 This test will read all 16 + 8 digital inputs at a rate of 100 times per second, using both low
1203 speed SPI chip and variable threshold high-speed inputs.
1204
1205 ```
1206 --> din
1207 Digital Inputs Test [1-16]:
1208 ===========================================================
1209  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12 13 14 15 16  A  B  C  D  E  F  G  H
1210  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
1211 ```
1212
1213 Status:
1214  - Low speed fixed threshold [1-16]: **PASSED**.
1215  - High speed variable threshold [A-H]: **PASSED**.
1216
1217 === HBR test description ===[hbr_test_description]
1218
1219 %DONE
1220
1221 This test will generate a sinus wave to control the H-Bridge of one period per 20 seconds (0.05Hz)
1222 at a sampling rate of 20Hz.
1223
1224 ```
1225 --> hbr
1226 H-Bridge Test at 0.05 Hz:
1227 ===========================================================
1228 Samples: 72
1229 ```
1230
1231 Status: **PASSED**.
1232
1233 === LOUT test description ===[lout_test_description]
1234
1235 %DONE
1236
1237 This test will show in the digital outputs the value in binary of a counter, incrementing the
1238 counter once per second. The counter is 8 bits, the same as the outputs, so 255 seconds are
1239 required for an overflow/restart of the counting.
1240
1241 ```
1242 --> lout
1243 Digital Output Test:
1244 ===========================================================
1245 Counter:   40
1246 ```
1247
1248 Status: **PASSED**.
1249
1250 === MOUT test description ===[mout_test_description]
1251
1252 %DONE
1253
1254 This test will toggle the power outputs one by one per second, then wait 10 seconds in that state
1255 while constantly verifying the diagnostics.
1256
1257 ```
1258 --> mout
1259 Power Output Test:
1260 ===========================================================
1261 1     2     3     4     5     6
1262 1: OK 1: OK 1: OK 1: OK 1: OK 1: OK
1263 ```
1264
1265 Status: **PASSED**.
1266
1267 === SCI test description ===[sci_test_description]
1268
1269 %DONE
1270
1271 A more comprehensive test is not implemented. The very use of this test-suite implies the correct
1272 function of the SCI module. Nevertheless, as a future improvement, a test that will verify run-time
1273 baud rate changes and test some other RPP SCI functions is desirable.
1274
1275 ```
1276 --> sci
1277 You're using the SCI, reading this and typing this command.
1278 Press any key to continue...
1279 ```
1280
1281 Status: **PASSED**.
1282
1283 === SDR test description ===[sdr_test_description]
1284
1285 %DONE
1286
1287 This test will launch a noise generator task that will log noise and then start the library
1288 included SD-RAM logging command processor, allowing the user to see and handle the log on the
1289 SD-RAM.
1290
1291 ```
1292 --> sdr
1293 Log control: 1024kB available.
1294 ===========================================================
1295 --> log
1296 [   1239864] This is the noise generator at iteration 1 putting some noise value 279735017.
1297 [   1240779] This is the noise generator at iteration 2 putting some noise value 1943579783.
1298
1299 --> available
1300 1023 kB of 1024 kB available.
1301
1302 --> clear
1303 Done.
1304
1305 --> exit
1306 ```
1307
1308 Status: **PASSED**.
1309
1310 NEWPAGE
1311
1312 == Static libraries ==[static_libraries]
1313
1314 %DONE
1315
1316 The RPP Library can be compiled as a static library for ARM using TI CGT and for x86(_64) using
1317 GCC. CCS projects ``rpp-lib`` and ``rpp-lib_posix`` in ``<repo>/rpp/lib/apps/`` allows to generate
1318 the static libraries. After compilation, as part of the build process, both projects will
1319 automatically update the version-controlled static libraries in ``<repo>/rpp/lib/``:
1320
1321 - ``rpp-lib.lib``, static library for ARM using TI naming scheme.
1322 - ``librpp.a``, static library for x86(_64) using standard Linux naming scheme.
1323
1324
1325 One future improvement would be the creation of a Makefile for each compilation scheme in order to
1326 not depend on CCS managed build system. For ARM manual compilation or makefile creation using Texas
1327 CGT see the ``target_tools.mk`` file under the Simulink RPP Target folder. The relevant aspects for
1328 compiling and linking an application using the static libraries are:
1329
1330 **ARM compilation using CCS for the RPP board:**
1331
1332 - Include headers files of the OS for which the library was compiled against. At the time of this
1333   writing the OS is FreeRTOS 7.0.2. See [OS interchangeable layer #os_interchangeable_layer]
1334   section above.
1335 - Include header files for the RPP library.
1336 - Add library ``rpp-lib.lib`` to the linker libraries. The RPP library **MUST** be looked for
1337   before Texas Instruments support library ``rtsv7R4_T_be_v3D16_eabi.lib``.
1338 - Configure linker to retain ``.intvecs`` section from RPP Library:@@
1339   ``--retain="rpp-lib.lib<sys_intvecs.obj>(.intvecs)"``
1340 - Use the provided linker command file ``TMS570LS313xFlashLnk.cmd``.
1341
1342
1343 **x86(_64) compilation using GCC for Simulation:**
1344
1345 - Include headers files of the OS for Simulation. At the time of this writing the OS is POSIX
1346   FreeRTOS 6.0.4.
1347 - Include header files for the RPP library.
1348 - Create a ``RppConfig.h`` override file and drop DRV layer dependency: ``rppCONFIG_DRV 0``.
1349 - Includes must be configured in a way that the ``RppConfig.h`` taken under consideration is the
1350   override and not the library one.
1351 - Add library ``librpp.a`` to the linker libraries.
1352 - Add ``pthread`` to the linker libraries.
1353
1354
1355 As an important note, all the models compiled using Simulink will link against ``rpp-lib.lib``.
1356 When compiling a Simulink model, Simulink, and then ``make``, will not update the generated binary
1357 if the model hasn't changed, and then if the source code hasn't changed. Static libraries changes
1358 are not considered for re-compilation and re-linking. If library development is being done and
1359 static library is updated, in order for the Simulink model to generate a newly linked version of
1360 the binary the whole code generation folder needs to be deleted in order to force code generation,
1361 compilation and linking with the new static library.
1362
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1364 NEWPAGE
1365
1366 == Base application ==[base_application]
1367
1368 %DONE
1369
1370 In ``<repo>/rpp/lib/apps/`` there is two RPP base applications, ``base`` and ``base_posix``, that
1371 already configured for the RPP Library. It is advised that new applications uses this projects a
1372 foundations.
1373
1374 To create a new application copy this directory and rename it. Now open files ``.project``,
1375 ``.cproject`` and ``.ccsproject`` (if available) and change any occurrence of the work ``base``
1376 with the name of your project. Use lower case ASCII letters and underscores only.
1377
1378 **Steps to configure a new CCS (ARM, using CGT) RPP application:**
1379
1380 + Create a new CCS project. @@
1381 [400-base_1.png]
1382 + Create a normal folder ``include``.
1383 + Create a source folder ``src``.
1384 + Add common ``.gitignore`` to the root of that project:
1385 {{{ plain
1386 Debug
1387 Release
1388 .settings/*
1389 }}}
1390 NEWPAGE
1391 + Add new variable ``RPP_LIB_ROOT`` and point to this repository branch root.@@
1392 [400-base_2.png]
1393 + Add ``rpp-lib.lib`` static library to linker libraries and add ``RPP_LIB_ROOT`` to the library
1394   search path.@@
1395 [400-base_3.png]
1396 NEWPAGE
1397 + Configure linker to retain ``.intvecs`` from RPP static library.@@
1398 [350-base_4.png]
1399 + Configure compiler to include local includes, OS includes for TMS570 and RPP includes, in that
1400   order.@@
1401 [350-base_5.png]
1402 NEWPAGE
1403 + Configure compiler to allow GCC extensions.@@
1404 [400-base_6.png]
1405 + Import and link (__do not copy!__) linker file and board upload descriptor.@@
1406 [200-base_7.png]
1407
1408
1409 **Steps to configure a new GCC (x86(_64)) RPP simulated application:**
1410
1411 + Create a new managed C project that uses Linux GCC toolchain.
1412 + Create a source folder ``src``. Link all files from original CCS application to this folder.
1413 + Create a normal folder ``include``. Create a folder ``rpp`` inside of it.
1414 + Add common ``.gitignore`` to the root of that project:
1415 {{{ plain
1416 Debug
1417 Release
1418 .settings/*
1419 }}}
1420 NEWPAGE
1421 + Add new variable ``RPP_LIB_ROOT`` and point to this repository branch root.@@
1422 [400-base_posix_1.png]
1423 + Configure compiler to include local includes, CCS application includes, OS includes for POSIX and
1424   RPP includes, in that order.@@
1425 [400-base_posix_2.png]
1426 NEWPAGE
1427 + Add ``rpp`` and ``pthread``to linker libraries and add ``RPP_LIB_ROOT`` to the library search
1428   path.@@
1429 [400-base_posix_3.png]
1430 + Copy ``RppConfig.h`` from RPP Library to a new folder ``include/rpp`` and configure it drop DRV
1431   layer dependency: ``rppCONFIG_DRV 0``.@@
1432 [200-base_posix_4.png]
1433
1434
1435 **In general any RPP application uses the layout/template:**
1436
1437 + Include RPP library header file.
1438 {{{ cpp
1439 #include "rpp/rpp.h"
1440 }}}
1441
1442 NEWPAGE
1443 + Create one or as many FreeRTOS task function definitions as required. Those tasks should use
1444   functions from this library.
1445 {{{ cpp
1446 void my_task(void* p)
1447 {
1448     static const portTickType freq_ticks = 1000 / portTICK_RATE_MS;
1449     portTickType last_wake_time = xTaskGetTickCount();
1450     while(TRUE) {
1451         /* Wait until next step */
1452         vTaskDelayUntil(&last_wake_time, freq_ticks);
1453         rpp_sci_printf((const char*)"Hello RPP.\r\n");
1454     }
1455 }
1456 }}}
1457
1458 + Create the main function that will:
1459  - Initialize the RPP board.
1460  - Spawn the tasks the application requires. Refer to FreeRTOS API for
1461    details.
1462  - Start the FreeRTOS Scheduler. Refer to FreeRTOS API for details.
1463  - Catch if idle task could not be created.
1464 +
1465 {{{ cpp
1466 void main(void)
1467 {
1468     /* Initialize RPP board */
1469     rpp_init();
1470
1471     /* Spawn tasks */
1472     if(xTaskCreate(my_task, (const signed char*)"my_task",
1473             512, NULL, 0, NULL) != pdPASS) {
1474         #ifdef DEBUG
1475         rpp_sci_printf((const char*)
1476             "ERROR: Cannot spawn control task.\r\n"
1477         );
1478         #endif
1479         while(TRUE) { asm(" nop"); }
1480     }
1481
1482     /* Start the FreeRTOS Scheduler */
1483     vTaskStartScheduler();
1484
1485     /* Catch scheduler start error */
1486     #ifdef DEBUG
1487     rpp_sci_printf((const char*)
1488             "ERROR: Problem allocating memory for idle task.\r\n"
1489         );
1490     #endif
1491     while(TRUE) { asm(" nop"); }
1492 }
1493 }}}
1494
1495 + Create hook functions for FreeRTOS:
1496  - ``vApplicationMallocFailedHook()`` allows to catch memory allocation errors.
1497  - ``vApplicationStackOverflowHook()`` allows to catch if a task overflows it's
1498    stack.
1499 +
1500 {{{ cpp
1501 #if configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK == 1
1502 /**
1503  * FreeRTOS malloc() failed hook.
1504  */
1505 void vApplicationMallocFailedHook(void) {
1506     #ifdef DEBUG
1507     rpp_sci_printf((const char*)
1508             "ERROR: manual memory allocation failed.\r\n"
1509         );
1510     #endif
1511 }
1512 #endif
1513
1514
1515 #if configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW > 0
1516 /**
1517  * FreeRTOS stack overflow hook.
1518  */
1519 void vApplicationStackOverflowHook(xTaskHandle xTask,
1520                                    signed portCHAR *pcTaskName) {
1521     #ifdef DEBUG
1522     rpp_sci_printf((const char*)
1523             "ERROR: Stack overflow : \"%s\".\r\n", pcTaskName
1524         );
1525     #endif
1526 }
1527 #endif
1528 }}}
1529
1530 NEWPAGE
1531
1532
1533 == API generation ==[api_generation]
1534
1535 %DONE
1536
1537 The RPP Layer is formatted using Doxygen documentation generator. This allows to generate a high
1538 quality API reference. To generate the API reference do in a terminal:
1539
1540 {{{ bash
1541 cd <repo>/rpp/lib/rpp/doc/api
1542 doxygen doxygen.conf
1543 xdg-open html/index.html
1544 }}}
1545
1546 The files under ``<repo>/rpp/lib/rpp/doc/api/content`` are used for the API reference generation
1547 are their name is self-explanatory:
1548
1549 ```
1550 blocks_map.html
1551 blocks.png
1552 cvut.png
1553 footer.html
1554 main_page.dox
1555 ```
1556
1557 To install Doxygen see [Development environment #development_environment] section.
1558
1559 == API Reference ==[api_reference]
1560
1561 %DONE
1562
1563 For the complete API reference please generate the HTML version using the above section
1564 instructions. Here is listed the index of functions of each module and their brief.
1565
1566 Please note that not all modules were implemented as part of this project. See
1567 [RPP Layer Modules #rpp_layer_modules] for a list of the modules implemented.
1568
1569 NEWPAGE
1570
1571 === DIN API Reference ===[din_api_reference]
1572
1573 %DONE
1574
1575 ``int8_t rpp_din_init();`` @@ -> DIN module initialization. @@ @@
1576 ``int8_t rpp_din_ref(uint16_t refA, uint16_t refB);`` @@ -> Configure voltage reference levels for digital inputs using variable reference threshold. @@ @@
1577 ``int8_t rpp_din_setup(uint8_t pin, boolean_t pull_type, boolean_t active, boolean_t can_wake);`` @@ -> Configure given pin. @@ @@
1578 ``int8_t rpp_din_get(uint8_t pin, boolean_t var_thr);`` @@ -> Get the current cached value of the given pin. @@ @@
1579 ``int8_t rpp_din_diag(uint8_t pin);`` @@ -> Get the diagnostic cached value for given pin. @@ @@
1580 ``int8_t rpp_din_update();`` @@ -> Read and update cached values and diagnostic values of all pins. Also commit configuration changes.
1581
1582 === LOUT API Reference ===[lout_api_reference]
1583
1584 %DONE
1585
1586 ``int8_t rpp_lout_init();`` @@ -> LOUT module initialization. @@ @@
1587 ``int8_t rpp_lout_set(uint8_t pin, uint8_t val);`` @@ -> Set the output cache of given pin to given value. @@ @@
1588 ``int8_t rpp_lout_diag(uint8_t pin);`` @@ -> Get the diagnostic cached value for given pin. @@ @@
1589 ``int8_t rpp_lout_update();`` @@ -> Flush cached output values and read back diagnostic values of all pins.
1590
1591 === AIN API Reference ===[ain_api_reference]
1592
1593 %DONE
1594
1595 ``int8_t rpp_ain_init();`` @@ -> AIN module initialization. @@ @@
1596 ``int16_t rpp_ain_get(uint8_t pin);`` @@ -> Get the current analog value on the given pin. @@ @@
1597 ``int8_t rpp_ain_update();`` @@ -> Read and update analog cached values.
1598
1599
1600 === AOUT API Reference ===[aout_api_reference]
1601
1602 %DONE
1603
1604 ``#define RPP_DAC_OA   5.6`` @@ -> DAC output operational amplifier multiplication constant. @@ @@
1605 ``#define RPP_DAC_VREF 2.5`` @@ -> DAC hardware reference voltage. @@ @@
1606 ``int8_t rpp_aout_init();`` @@ -> AOUT module initialization. @@ @@
1607 ``int8_t rpp_aout_setup(uint8_t pin, boolean_t enabled);`` @@ -> Configure enabled/disabled state for given pin. @@ @@
1608 ``int8_t rpp_aout_set(uint8_t pin, uint16_t val);`` @@ -> Set the output cache of given pin to given value. @@ @@
1609 ``int8_t rpp_aout_set_voltage(uint8_t pin, uint16_t mv);`` @@ -> Set output to given voltage. @@ @@
1610 ``int8_t rpp_aout_update();`` @@ -> Flush cached output values and configuration changes.
1611
1612 === HBR API Reference ===[hbr_api_reference]
1613
1614 %DONE
1615
1616 ``int8_t rpp_hbr_init();`` @@ -> HBR module initialization. @@ @@
1617 ``int8_t rpp_hbr_enable(int32_t period);`` @@ -> Enable the H-Bridge for control. @@ @@
1618 ``int8_t rpp_hbr_control(double cmd);`` @@ -> Control the H-Bridge direction, enabled/disabled and PWM. @@ @@
1619 ``int8_t rpp_hbr_disable();`` @@ -> Disable the H-Bridge.
1620
1621 NEWPAGE
1622
1623 === MOUT API Reference ===[mout_api_reference]
1624
1625 %DONE
1626
1627 ``int8_t rpp_hbr_init();`` @@ -> HBR module initialization. @@ @@
1628 ``int8_t rpp_mout_init();`` @@ -> MOUT module initialization. @@ @@
1629 ``int8_t rpp_mout_set(uint8_t pin, uint8_t val);`` @@ -> Set the output of given pin to given value. @@ @@
1630 ``int8_t rpp_mout_get(uint8_t pin);`` @@ -> Get the cached value of the given pin set by rpp_mout_set(). @@ @@
1631 ``int8_t rpp_mout_diag(uint8_t pin);`` @@ -> Reads the value on the given diagnostic pin.
1632
1633 === HOUT API Reference ===[hout_api_reference]
1634
1635 %DONE
1636
1637 ``int8_t rpp_hout_init();`` @@ -> HOUT module initialization.
1638
1639 === CAN API Reference ===[can_api_reference]
1640
1641 %DONE
1642
1643 ``int8_t rpp_can_init();`` @@ -> CAN module initialization.
1644
1645 === LIN API Reference ===[lin_api_reference]
1646
1647 %DONE
1648
1649 ``int8_t rpp_lin_init();`` @@ -> LIN module initialization.
1650
1651 === FR API Reference ===[fr_api_reference]
1652
1653 %DONE
1654
1655 ``int8_t rpp_fr_init();`` @@ -> FR module initialization.
1656
1657 NEWPAGE
1658
1659 === SCI API Reference ===[sci_api_reference]
1660
1661 %DONE
1662
1663 ``int8_t rpp_sci_init();`` @@ -> SCI module initialization. @@ @@
1664 ``boolean_t rpp_sci_setup(uint32_t baud);`` @@ -> SCI module setup. @@ @@
1665 ``uint16_t rpp_sci_available();`` @@ -> Number of bytes available on input buffer. @@ @@
1666 ``int8_t rpp_sci_read(uint32_t amount, uint8_t* buffer);`` @@ -> Read n number of bytes from input buffer. @@ @@
1667 ``int8_t rpp_sci_read_nb(uint32_t amount, uint8_t* buffer);`` @@ -> Read n number of bytes from input buffer if possible. @@ @@
1668 ``int8_t rpp_sci_write(uint32_t amount, uint8_t* data);`` @@ -> Write n number of bytes to the output buffer. @@ @@
1669 ``int8_t rpp_sci_write_nb(uint32_t amount, uint8_t* data);`` @@ -> Write n number of bytes to the output buffer if possible. @@ @@
1670 ``int8_t rpp_sci_flush(boolean_t buff);`` @@ -> Flush incomming or outgoing buffers. @@ @@
1671 ``int32_t rpp_sci_printf(const char* format, ...);`` @@ -> C style printf using RPP SCI module. @@ @@
1672 ``int8_t rpp_sci_putc(uint8_t byte);`` @@ -> C style putc (put character) using RPP SCI module. @@ @@
1673 ``int16_t rpp_sci_getc();`` @@ -> C style getc (get character) using RPP SCI module.
1674
1675 === ETH API Reference ===[eth_api_reference]
1676
1677 %DONE
1678
1679 ``int8_t rpp_eth_init();`` @@ -> ETH module initialization.
1680
1681 === SDC API Reference ===[sdc_api_reference]
1682
1683 %DONE
1684
1685 ``int8_t rpp_sdc_init();`` @@ -> SDC module initialization.
1686
1687 === SDR API Reference ===[sdr_api_reference]
1688
1689 %DONE
1690
1691 ``#define RPP_SDR_ADDR_START 0x80000000U`` @@ -> SDRAM start address on RPP board. @@ @@
1692 ``#define RPP_SDR_ADDR_END   0x83FFFFFFU`` @@ -> SDRAM end address on RPP board. @@ @@
1693 ``int8_t rpp_sdr_init();`` @@ -> SDR module initialization. @@ @@
1694 ``int8_t rpp_sdr_setup(boolean_t enable);`` @@ -> Configure SD-RAM logging. @@ @@
1695 ``uint32_t rpp_sdr_available();`` @@ -> Query for the amount of space free on the SD-RAM. @@ @@
1696 ``int32_t rpp_sdr_printf(const char* format, ...);`` @@ -> Store a formatted user string on the log, if logging is enabled. @@ @@
1697 ``int8_t rpp_sdr_clear();`` @@ -> Clear log. @@ @@
1698 ``int8_t rpp_sdr_show(boolean_t start);`` @@ -> Start/Stop the task that sends the log to the SCI.
1699
1700 NEWPAGE
1701
1702 = Simulink Coder Target =[simulink_coder_target]
1703
1704 %DONE
1705
1706 The Simulink Coder Target allows Simulink model's code generation, compilation and download for the 
1707 board.
1708
1709 == Description ==[description]
1710
1711 %DONE
1712
1713 The Simulink RPP Target provides support for C source code generation from Simulink models and
1714 compilation of that code on top of the RPP library and the FreeRTOS operating system. This target
1715 uses Texas Instrument ARM compiler (armcl) included in the Code Generation Tools available with
1716 Code Composer Studio, and thus it depends on it for proper functioning.
1717
1718 This library also provides support for automatically download the compiled machine code to the RPP
1719 board.
1720
1721 === Code generation process ===[code_generation_process]
1722
1723 %DONE
1724
1725 %tex% ''' \begin{figure}[H]\advance\leftskip-1cm
1726 [350-tlc_process.png]
1727 %tex% ''' \caption{TLC code generation process.}\end{figure}
1728
1729 == Subdirectory  content description ==[subdirectory__content_description]
1730
1731 %DONE
1732
1733 -> ``rpp_setup.m``
1734
1735 RPP Target install script.
1736
1737 This script will, among other things, ask the user to provide the location of the armcl parent
1738 directory, infer and save some relevant CCS paths, add paths to Matlab path and build S-Function
1739 blocks for user's architecture (using Matlab's mex command line tool).
1740
1741 - __Reference:__
1742  - ``<repo>/refs/rtw_ug.pdf`` p. 1137.
1743
1744
1745 -> ``rpp.tlc``
1746
1747 Embedded real-time system target file for RPP.
1748
1749 This file is the system target file (STF), or target manifest file. Functions of the STF include:
1750
1751 - Making the target visible in the System Target File Browser.
1752 - Definition of code generation options for the target (inherited and target-specific).
1753 - Providing an entry point for the top-level control of the TLC code generation process.
1754
1755
1756 - __Reference:__
1757  - ``<repo>/refs/rtw_ug.pdf`` p. 1129 and __1144__.
1758
1759
1760 -> ``rpp.tmf``
1761
1762 Embedded Coder Template Makefile.
1763
1764 This is just standard Embedded Coder Template Makefile, provided by Matlab. It was slightly
1765 modified to support ``armcl`` particularities and added template rules for assembler files (which
1766 were included by the ``rpp_lib_support.m`` script, but is no longer the case).
1767
1768 - __Reference:__
1769  - ``<repo>/refs/rtw_ug.pdf`` p. 1130 and __1183__.
1770
1771
1772 -> ``rpp_download.m``
1773
1774 Code download utility for Simulink RPP Target.
1775
1776 This function is optionally executed at the end of the build process if it is successful and the
1777 user selected //Download compiled binary to RPP// option on the build configuration panel. This
1778 function calls ``loadti.sh`` script with the generated binary and using configuration for the
1779 XDS100v2 JTAG Emulators. The board should be powered and correctly wired. @@
1780 See [Development wiring #development_wiring].
1781
1782
1783 NEWPAGE
1784 -> ``rpp_file_process.tlc``
1785
1786 Code generation custom file processing template.
1787
1788 This file should decide which //main// to generate according to configuration, in particular which
1789 mode, Single Tasking or Multitasking, is chosen. The RPP Target ignores this settings because it
1790 uses a tasking system based on tasking features provided by FreeRTOS. In consequence is only a
1791 wrapper to the //Single Tasking// main, which clearly is not for single tasking.
1792
1793 - __Reference:__
1794  - ``<repo>/refs/ecoder_ug.pdf`` p. 556.
1795  - ``<repo>/refs/ecoder_ref.pdf`` p. 1347.
1796
1797
1798 -> ``rpp_lib_support.m``
1799
1800 **DEPRECATED**. Simulink support for RPP library and operating system setup.
1801
1802 This files used to add the source code from the RPP library and operating to the build. This is no
1803 longer required when using the static library. This is left for future reference in case new source
1804 code needs to be included to the build.
1805
1806 - __Reference:__
1807  - ``<repo>/refs/rtw_ug.pdf`` p. 1058.
1808  - ``<repo>/refs/rtw_ref.pdf`` p. 56.
1809
1810
1811 -> ``rpp_make_rtw_hook.m``
1812
1813 Build process hooks file.
1814
1815 This file is hook file that invoke target-specific functions or executables at specified points in
1816 the build process. In particular, this file handle the copying of required files before the
1817 compilation stage.
1818
1819 - __Reference:__
1820  - ``<repo>/refs/rtw_ug.pdf`` p. 1066-1072 and 1131.
1821
1822
1823 -> ``rpp_select_callback_handler.m``
1824
1825 RPP Target select callback handler.
1826
1827 This callback function is triggered whenever the user selects the target in the System Target File
1828 Browser. Default values for Simulation and configurations parameters are set. Some options are
1829 disabled if it is not allowed to be changed by user.
1830
1831 - __Reference:__
1832  - ``<repo>/refs/rtw_ug.pdf`` p. 1211.
1833
1834
1835 NEWPAGE
1836 -> ``rpp_srmain.tlc``
1837
1838 Custom file processing to generate a //main// file.
1839
1840 This file generated the //main// file for the RPP target on top of the RPP library and the FreeRTOS
1841 operating system. The ``sr`` prefix is standard to mark Single Tasking main, which is the case.
1842 See ``rpp_file_process.m`` description above for more information about this.
1843
1844 - __Reference:__
1845  - Example in ``<matlab>/rtw/c/tlc/mw/bareboard_srmain.tlc``.
1846
1847
1848 -> ``target_tools.mk``
1849
1850 Makefile for CCS (``armcl``) toolchain support.
1851
1852 This file set variables to CCS tools to support build for this toolchain. This file is included by
1853 ``rpp.tmf`` before declaring the rules for source code.
1854
1855 - __Reference:__
1856  - //Include a tool specification settings// comment block in ``rpp.tmf``.
1857  - Compiler options documentation available in ``armcl.pdf``.
1858
1859
1860 NEWPAGE
1861
1862 == Installation procedure ==[installation_procedure]
1863
1864 %DONE
1865
1866 **1) Download and install CCS for Linux:**
1867
1868 Details on how to setup CCS are available in section
1869 [TI Code Composer Studio #ti_code_composer_studio].
1870
1871
1872 **2) Install RPP Target:**
1873
1874 Open Matlab and type on command window:
1875
1876 {{{ plain
1877 cd <repo>/rpp/rpp/
1878 rpp_setup()
1879 }}}
1880
1881 This will launch the RPP setup script. This script will ask the user to provide the path to the CCS
1882 compiler root directory (the directory where ``armcl`` binary is located), normally:
1883
1884 ```
1885 <ccs>/tools/compiler/arm_5.X.X/
1886 ```
1887
1888 This script will, among other things, ask the user to provide the location of the armcl parent
1889 directory, infer and save some relevant CCS paths, add paths to Matlab path and build S-Function
1890 blocks for user's architecture (using Matlab's mex command line tool).
1891
1892
1893 **3) Create a new model or load a demo:**
1894
1895 Demos are located on ``<repo>/rpp/demo`` or you can start a new model and configure target to RPP.
1896 For new models see [Target Reference #target_reference] section below.
1897
1898 NEWPAGE
1899
1900 == Target Reference ==[target_reference]
1901
1902 %DONE
1903
1904 This section describes the options required or available for running a Simulink model with the RPP
1905 Target.
1906
1907 === Simulink model options ===[simulink_model_options]
1908
1909 %DONE
1910
1911 The Simulink model needs to be configured in the following way:
1912
1913 - Solver:
1914  - //fixed-step discrete//.
1915  - Tasking mode set to //SingleTasking//. @@
1916 [400-simulink_solver.png]
1917 NEWPAGE
1918 - Diagnostics - Sample Time:
1919  - Disable warning source block specifies -1 sampling time. It's ok for the source blocks to run
1920    once per tick. @@
1921 [400-simulink_diagnostics.png]
1922 - Code generation:
1923  - Set to ``rpp.tlc``. @@
1924 [400-simulink_code.png]
1925
1926
1927 Note: Single Tasking is the only currently supported mode. If multitasking is required to be
1928       implemented in the future create a new file ``rpp_mrmain.tlc`` in ``<repo>/rpp/rpp/`` and
1929       edit ``rpp_file_process.tlc`` to use that file instead when multitasking is selected.
1930
1931
1932 === RPP Target options ===[rpp_target_options]
1933
1934 %DONE
1935
1936 The RPP Target include the following configuration options, all of them configurable per model
1937 under  ``Code Generation`` -> ``RPP Options``:
1938
1939 - **C system stack size**: this parameter is passed directly to the linker for the allocation of
1940   the stack. Note that this is the stack for the application when running outside a FreeRTOS task,
1941   normally before the scheduler has started and for system routines. Default value is 4096.
1942
1943 - **C system heap size**: this parameter is passed directly to the linker for the allocation of the
1944   heap. See
1945   [Appendix A: Notes on FreeRTOS memory management #appendix_a_notes_on_freertos_memory_management]
1946   for an important information about this parameter.
1947
1948 - **Model step task stack size**: this parameter will be passed to the ``xTaskCreate()`` that
1949   creates the task for the model to run. In a Simulink model there is always two tasks:
1950  - The worker task. This task is the one that executes the model step. This task requires enough
1951    stack memory to execute the step. Take into account for example than only a single call to
1952    ``rpp_sci_printf()`` requires, with current configuration, 128 bytes from the stack. This value
1953    should be minor than the C system heap and leaving enough heap for the system tasks. See
1954    [Appendix A: Notes on FreeRTOS memory management #appendix_a_notes_on_freertos_memory_management]
1955    for more information.
1956  - The control task. This task controls when the worker task should execute and controls overruns.
1957
1958 - **Download compiled binary to RPP**: if set, this option will download the generated binary to
1959   the board after the model is successfully built. Note that this option is unaware of the option
1960   //Generate code only// in the //Code Generation// options panel, so it will try to upload even if
1961   only source code has being generated, failing graciously or uploading an old binary laying around
1962   in the build directory. This option calls the ``rpp_download.m`` script, which is in turn a
1963   wrapper on the ``loadti.sh`` script. More information on the ``loadti.sh`` script can be found
1964   in:
1965 ```
1966 <css>/ccs_base/scripting/examples/loadti/readme.txt
1967 http://processors.wiki.ti.com/index.php/Loadti
1968 ```
1969   The ``loadti.sh`` script will close after the download of the generated program and in
1970   consequence the execution of the loaded program will stop (because it work as the CCS debug
1971   server). In order to test the loaded model a manual reset of the board is always required after a
1972   successful download.
1973
1974 - **Print model metadata to SCI at start**: if set this option will print a message to the Serial
1975   Communication Interface when the model start execution on the board. This is very helpful to
1976   identify the model running on the board. The message is in the form:
1977 ```
1978 `model_name' - generated_date (TLC tlc_version)
1979 ```
1980   For example:
1981 ```
1982 `hbridge_analog_control' - Wed Jun 19 14:10:44 2013 (TLC 8.3 (Jul 20 2012))
1983 ```
1984
1985 NEWPAGE
1986
1987 = Simulink Block Library =[simulink_block_library]
1988
1989 %DONE
1990
1991 %tex% ''' \vspace{-0.25cm}
1992
1993 The Simulink Block Library is a set of blocks that allows Simulink models to use board IO and 
1994 communication peripherals.
1995
1996 %tex% ''' \vspace{-0.5cm}
1997
1998 == Description ==[description]
1999
2000 %DONE
2001
2002 %tex% ''' \vspace{-0.25cm}
2003
2004 As part of this project the ideal set was defined, but not all blocks were implemented. The
2005 following table shows the current status of the block library.
2006
2007 %tex% ''' \vspace{-0.25cm}
2008
2009 || CATEGORY                | NAME                           | STATUS*  | MNEMONIC    | LRH*
2010  | System blocks           | Configuration block            | ``X``    | ``[CONF]``  | ``RppConfig.h``  |
2011  | Logic IO blocks         | Digital Input block            | ``T``    | ``[DIN ]``  | ``rpp_din.h``    |
2012  |                         | Digital Output block           | ``T``    | ``[LOUT]``  | ``rpp_lout.h``   |
2013  |                         | Analog Input block             | ``T``    | ``[AIN ]``  | ``rpp_ain.h``    |
2014  |                         | Analog Output block            | ``T``    | ``[AOUT]``  | ``rpp_aout.h``   |
2015  | Power output blocks     | H-Bridge Control block         | ``T``    | ``[HBR ]``  | ``rpp_hbr.h``    |
2016  |                         | Power output block             | ``T``    | ``[MOUT]``  | ``rpp_mout.h``   |
2017  |                         | High-Power output block        | ``X``    | ``[HOUT]``  | ``rpp_hout.h``   |
2018  | Communication blocks    | CAN Bus receive block          | ``X``    | ``[CANR]``  | ``rpp_can.h``    |
2019  |                         | CAN Bus send msg block         | ``X``    | ``[CANS]``  | - Idem -         |
2020  |                         | LIN receive block              | ``X``    | ``[LINR]``  | ``rpp_lin.h``    |
2021  |                         | LIN send msg block             | ``X``    | ``[LINS]``  | - Idem -         |
2022  |                         | FlexRay receive block          | ``X``    | ``[FRR ]``  | ``rpp_fr.h``     |
2023  |                         | FlexRay send msg block         | ``X``    | ``[FRS ]``  | - Idem -         |
2024  |                         | SCI receive block              | ``T``    | ``[SCIR]``  | ``rpp_sci.h``    |
2025  |                         | SCI send msg block             | ``T``    | ``[SCIS]``  | - Idem -         |
2026  |                         | SCI configure block            | ``T``    | ``[SCIC]``  | - Idem -         |
2027  |                         | Ethernet receive block         | ``X``    | ``[ETHR]``  | ``rpp_eth.h``    |
2028  |                         | Ethernet send msg block        | ``X``    | ``[ETHS]``  | - Idem -         |
2029  | Logging/Storage blocks  | SD Card write block            | ``T``    | ``[SDCW]``  | ``rpp_sdc.h``    |
2030  |                         | SDRAM write block              | ``X``    | ``[SDRW]``  | ``rpp_sdr.h``    |
2031  | Trigger blocks          | Overrun detected block         | ``X``    | ``[TROR]``  | - None -         |
2032  |                         | Stack overflow detected block  | ``X``    | ``[TRSO]``  | - None -         |
2033  |                         | Malloc Failed detected block   | ``X``    | ``[TRMF]``  | - None -         |
2034
2035 %tex% ''' \vspace{-0.5cm}
2036
2037 **Legend:**
2038 - *LRH    : Library Reference Header.
2039 - *STATUS :
2040  - ``X`` - Unimplemented. Files non present.
2041  - ``P`` - Unimplemented. Files present.
2042  - ``W`` - Work in progress.
2043  - ``I`` - Implemented.
2044  - ``T`` - Implemented and tested.
2045
2046
2047 __Notes__: Each block that can detect fault condition should have a trigger output. @@
2048            High-power output provides current flow as an input to the model.
2049
2050
2051
2052 === C MEX S-Functions ===[c_mex_s_functions]
2053
2054 All of the blocks are implemented as a C Mex S-Function coded by hand. In the this section the 
2055 approach taken is explained.
2056
2057 C-MEX S-Function:
2058  - C : Implemented in C language. Other options are Fortran and Matlab language itself.
2059  - MEX: Matlab Executable. They are compiled by Matlab GCC wrapper called MEX.
2060  - S-Function: System Function, as opposed to standard functions, or user functions.
2061
2062
2063 A C-MEX S-Function is a structured C file that includes the following mandatory callbacks:
2064
2065 + ``mdlInitializeSizes``: @@
2066   Specify the number of inputs, outputs, states, parameters, and other characteristics of the C 
2067   MEX S-function.
2068 + ``mdlInitializeSampleTimes``: @@
2069   Specify the sample rates at which this C MEX S-function operates.
2070 + ``mdlOutputs``: @@
2071   Compute the signals that this block emits.
2072 + ``mdlTerminate``: @@
2073   Perform any actions required at termination of the simulation.
2074
2075
2076 Plus many more optional callbacks. Relevant optional callbacks are:
2077
2078 + ``mdlCheckParameters``: @@
2079   Check the validity of a C MEX S-function's parameters.
2080 + ``mdlRTW``: @@
2081   Generate code generation data for a C MEX S-function.
2082 + ``mdlSetWorkWidths``: @@
2083   Specify the sizes of the work vectors and create the run-time parameters required by the C MEX 
2084   S-function.
2085 + ``mdlStart``: @@
2086   Initialize the state vectors of the C MEX S-function.
2087
2088
2089 A complete list of callbacks can be found in:
2090
2091         http://www.mathworks.com/help/simulink/create-cc-s-functions.html
2092
2093 NEWPAGE
2094
2095 The way a C-MEX S-Function participates in a Simulink simulation is shown by the following diagram:
2096
2097 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
2098 [250-sfunctions_process.png]
2099 %tex% ''' \caption{Simulation cycle of a S-Function.}\end{center}\end{figure}
2100
2101 In general, a S-Function can perform 
2102
2103
2104 Anatomy
2105
2106 To compile a C-MEX S-Function just execute:
2107
2108
2109
2110 === Target Language Compiler files ===[target_language_compiler_files]
2111
2112 Anatomy
2113
2114
2115 NEWPAGE
2116
2117 == Subdirectory  content description ==[subdirectory__content_description]
2118
2119 %DONE
2120
2121 -> ``header.c`` and ``trailer.c``
2122
2123 RPP framework for simple S-Functions.
2124
2125 This files are included at the head and tail of each S-Function file. They include refactored and
2126 commonly repeated structures that pollute S-Functions implementations. They include basic includes,
2127 required definitions, macro definitions, common functions implementations and documentation on
2128 optional functions and commented prototypes for optional model calls/hooks.
2129
2130 - __Reference:__
2131  - None.
2132
2133
2134 -> ``sfunction_{mnemonic}.c``
2135
2136 C-MEX S-Function implementation for {mnemonic} block.
2137
2138 This file implements the {mnemonic} block using C-MEX S-Function API. See the reference for information
2139 about the S-Function API.
2140
2141 - __Reference:__
2142  - ``<repo>/refs/sfunctions.pdf``
2143
2144
2145 -> ``tlc_c/sfunction_{mnemonic}.tlc``
2146
2147 Target Language Compiler (TLC) file for {mnemonic} block.
2148
2149 This file implements the C code inlining for {mnemonic} block. See the reference for information about
2150 the TLC API.
2151
2152 - __Reference:__
2153  - ``<repo>/refs/rtw_tlc.pdf``
2154
2155
2156 -> ``tlc_c/common.tlc``
2157
2158 Common TLC functions.
2159
2160 This file implements common TLC functions used by all the blocks.
2161
2162 - __Reference:__
2163  - None.
2164
2165
2166 -> ``slblocks.m``
2167
2168 Simulink library control file.
2169
2170 This file allows a group of blocks to be integrated into the Simulink Library and Simulink Library
2171 Browser. This file is required by Simulink in order to interpret this folder as a block library.
2172 For information about this file see the references.
2173
2174 - __Reference:__
2175  - ``<repo>/refs/rtw_ug.pdf`` p. 1127
2176
2177
2178 -> ``rpp_lib.slx``
2179
2180 RPP Simulink block library.
2181
2182 Simulink block library that includes all the blocks. This file is referenced by ``slblocks.m``
2183
2184 - __Reference:__
2185  - None.
2186
2187
2188 -> compile_blocks.m
2189
2190 Blocks compilation script.
2191
2192 This script compiles all the sfunction blocks to MEX executables. This script is called by the
2193 ``rpp_setup()`` function in order make all the blocks available to the Simulink environment or it
2194 can be called independently when developing S-Functions.
2195
2196 - __Reference:__
2197  - None.
2198
2199
2200 NEWPAGE
2201
2202 == Block Library Reference ==[block_library_reference]
2203
2204 %DONE
2205
2206 This section describes each one of the Simulink blocks implements as part of this project:
2207
2208 %tex% ''' \begin{figure}[H]\advance\leftskip-1cm
2209 [530-block_library.png]
2210 %tex% ''' \caption{Simulink RPP Block Library.}\end{figure}
2211
2212 NEWPAGE
2213
2214 === DIN Digital Input block ===[din_digital_input_block]
2215
2216 %DONE
2217
2218 ```
2219     Inputs      : 0
2220         None
2221
2222     Outputs     : 2
2223         bool    Digital Input
2224         bool    ErrFlag
2225
2226     Parameters  : 2
2227         uint8   Pin number [1-16]
2228         bool    Use variable threshold
2229 ```
2230
2231 This block allows to read the digital inputs on the RPP board. The variable threshold check change 
2232 the read mode of the pin. The ErrFlag should raise if ``rpp_din_update()`` or ``rpp_din_get()`` 
2233 returns error. ``rpp_din_update()`` is called just by the first DIN block in the model and thus 
2234 only the first block could raise the flag because of this. In case an errors occurs the return 
2235 value will always be LOW (0). Because the ErrFlag should never set, once set the following steps 
2236 will never clear it back.
2237
2238
2239 %tex% ''' \begin{multicols}{3}
2240 - **Tested**:
2241  - Changing the pin.
2242  - Compilation and general use.
2243  - Using variable threshold.
2244
2245
2246 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2247 - **Untested**:
2248  - Faulty situation for the ErrFlag to set.
2249
2250
2251 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2252 - **Not working**:
2253
2254
2255 %tex% ''' \end{multicols}
2256
2257
2258 **RPP API functions used:**
2259 - ``rpp_din_setup()``.
2260 - ``rpp_din_update()``.
2261 - ``rpp_din_get()``.
2262
2263
2264 **Relevant demos:**
2265 - ``digital_passthrough``.
2266 - ``hbridge_digital_control``.
2267
2268
2269 NEWPAGE
2270
2271 === LOUT Digital Output block ===[lout_digital_output_block]
2272
2273 %DONE
2274
2275 ```
2276     Inputs      : 1
2277         bool    Digital Output
2278
2279     Outputs     : 1
2280         bool    ErrFlag
2281
2282     Parameters  : 1
2283         uint8   Pin number [1-8]
2284 ```
2285
2286 This block allows to write to the digital outputs on the RPP board. The ErrFlag should raise if 
2287 ``rpp_lout_set()`` or ``rpp_lout_update()`` returns error. Because the ErrFlag should never set, 
2288 once set the following steps will never clear it back. ``rpp_lout_update()`` is called on each 
2289 block, which is not the most efficient but guaranties consistent behavior.
2290
2291
2292 **Status:**
2293 %tex% ''' \begin{multicols}{3}
2294 - **Tested**:
2295  - Changing the pin.
2296  - Compilation and general use.
2297
2298
2299 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2300 - **Untested**:
2301  - Faulty situation for the ErrFlag to set.
2302
2303
2304 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2305 - **Not working**:
2306
2307
2308 %tex% ''' \end{multicols}
2309
2310
2311 **RPP API functions used:**
2312 - ``rpp_lout_set()``.
2313 - ``rpp_lout_update()``.
2314
2315
2316 **Relevant demos:**
2317 - ``digital_passthrough``.
2318 - ``led_blink_all``.
2319 - ``led_blink``.
2320
2321
2322 NEWPAGE
2323
2324 === AIN Analog Input block ===[ain_analog_input_block]
2325
2326 %DONE
2327
2328 ```
2329     Inputs      : 0
2330         None
2331
2332     Outputs     : 2
2333         uint16  Analog Input
2334         bool    ErrFlag
2335
2336     Parameters  : 1
2337         uint8   Pin number [1-12]
2338 ```
2339
2340 This block allows to read the analog inputs on the RPP board. The ErrFlag should if raise 
2341 ``rpp_ain_update()`` or ``rpp_ain_get()`` returns error. ``rpp_ain_update()`` is called just by the 
2342 first DIN block in the model and thus only the first block could raise the flag because of this. 
2343 In case an errors occurs the return value will always be 0. Because the ErrFlag should never set, 
2344 once set the following steps will never clear it back.
2345
2346
2347 **Status:**
2348 %tex% ''' \begin{multicols}{3}
2349 - **Tested**:
2350  - Changing the pin.
2351  - Compilation and general use.
2352
2353
2354 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2355 - **Untested**:
2356  - Faulty situation for the ErrFlag to set.
2357
2358
2359 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2360 - **Not working**:
2361
2362
2363 %tex% ''' \end{multicols}
2364
2365
2366 **RPP API functions used:**
2367 - ``rpp_ain_update()``.
2368 - ``rpp_ain_get()``.
2369
2370
2371 **Relevant demos:**
2372 - ``analog_passthrough``.
2373 - ``hbridge_analog_control``.
2374 - ``log_analog_input``.
2375
2376
2377 NEWPAGE
2378
2379 === AOUT Analog Output block ===[aout_analog_output_block]
2380
2381 %DONE
2382
2383 ```
2384     Inputs      : 1
2385         uint16  Analog Output
2386
2387     Outputs     : 1
2388         bool    ErrFlag
2389
2390     Parameters  : 1
2391         uint8   Pin number [1-4]
2392         bool    UseVoltage
2393 ```
2394
2395 This block allows to write to the analog outputs on the RPP board. The UseVoltage flag allows the 
2396 user to configure if block inputs should be interpreted as raw DAC value or millivolts. The ErrFlag 
2397 should raise if ``rpp_aout_update()`` or ``rpp_aout_set()`` (or ``rpp_aout_set_voltage()`` 
2398 depending on block configuration) returns error. Because the ErrFlag should never set, once set the 
2399 following steps will never clear it back.
2400
2401 ``rpp_aout_update()`` is called on each block but the implementation provides this to be efficient.
2402
2403 There is a know bug on the RPP Library, check ``rpp_aout_update()`` on the RPP API for details. 
2404 Because of this, the outputs of the DACs are initialized on the first step of the model and not on 
2405 the model initialization.
2406
2407
2408 **Status:**
2409 %tex% ''' \begin{multicols}{3}
2410 - **Tested**:
2411  - Changing the pin.
2412  - Changing voltage/value flag.
2413  - Compilation and general use.
2414
2415
2416 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2417 - **Untested**:
2418  - Faulty situation for the ErrFlag to set.
2419
2420
2421 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2422 - **Not working**:
2423  - Initializing DACs on model's initialization.
2424
2425
2426 %tex% ''' \end{multicols}
2427
2428
2429 **RPP API functions used:**
2430 - ``rpp_aout_setup()``.
2431 - ``rpp_aout_set()``, or
2432 - ``rpp_aout_set_voltage()``.
2433 - ``rpp_aout_update()``.
2434
2435
2436 **Relevant demos:**
2437 - ``analog_passthrough``.
2438 - ``analog_sinewave``.
2439
2440
2441 NEWPAGE
2442
2443 === HBR H-Bridge Control block ===[hbr_h_bridge_control_block]
2444
2445 %DONE
2446
2447 ```
2448     Inputs      : 1
2449         double  Control
2450
2451     Outputs     : 1
2452         bool    ErrFlag
2453
2454     Parameters  : 0
2455         None
2456 ```
2457
2458 This block allows to control the H-Bridge on the RPP board. The ErrFlag should raise only if
2459 ``rpp_hbr_control()`` returns error. The H-Bridge is initialized with the default frequency 
2460 (~18kHz). A future improvement could include a parameter to set the frequency. Because the ErrFlag 
2461 should never set, once set the following steps will never clear it back.
2462
2463
2464 **Status:**
2465 %tex% ''' \begin{multicols}{3}
2466 - **Tested**:
2467  - Compilation and general use.
2468
2469
2470 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2471 - **Untested**:
2472  - Faulty situation for the ErrFlag to set.
2473
2474
2475 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2476 - **Not working**:
2477
2478
2479 %tex% ''' \end{multicols}
2480
2481
2482 **RPP API functions used:**
2483 - ``rpp_hbr_enable()``.
2484 - ``rpp_hbr_control()``.
2485
2486
2487 **Relevant demos:**
2488 - ``hbridge_analog_control``.
2489 - ``hbridge_digital_control``.
2490 - ``hbridge_sinewave_control``.
2491
2492
2493 NEWPAGE
2494
2495 === MOUT Power Output block ===[mout_power_output_block]
2496
2497 %DONE
2498
2499 ```
2500     Inputs      : 1
2501         bool    Power Output
2502
2503     Outputs     : 1
2504         bool    ErrFlag
2505
2506     Parameters  : 1
2507         uint8   Pin number [1-6]
2508 ```
2509
2510 This block allows to write the power outputs (2A) on the RPP board. The ErrFlag should raise only 
2511 if ``rpp_mout_set()``returns error. Note that ``rpp_mout_set()`` returns error only if some bad 
2512 parameter or in case it could detect a faulty condition on the pin in a very very short period of 
2513 time after setting the value, see the function API for details. If the faulty condition persist on 
2514 the next step the call will successfully detect the faulty condition and ErrFlag should set. 
2515 Because the ErrFlag should never set, once set the following steps will never clear it back.
2516
2517
2518 **Status:**
2519 %tex% ''' \begin{multicols}{3}
2520 - **Tested**:
2521  - Changing the pin.
2522  - Compilation and general use.
2523
2524
2525 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2526 - **Untested**:
2527  - Faulty situation for the ErrFlag to set.
2528
2529
2530 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2531 - **Not working**:
2532
2533
2534 %tex% ''' \end{multicols}
2535
2536
2537 **RPP API functions used:**
2538 - ``rpp_mout_set()``.
2539
2540
2541 **Relevant demos:**
2542 - ``power_toggle``.
2543
2544
2545 NEWPAGE
2546
2547 === SCIR Serial Comm. Interface Receive ===[scir_serial_comm_interface_receive]
2548
2549 %DONE
2550
2551 ```
2552     Inputs      : 0
2553         None
2554
2555     Outputs     : 2
2556         uint8   Data
2557         bool    ErrFlag
2558
2559     Parameters  : 0
2560         None
2561 ```
2562
2563 This block allows to receive a byte from the SCI. The ErrFlag should raise if ``rpp_sci_read_nb()``
2564 doesn't succeed. The behavior of the ErrFlag is different from others blocks in that this block 
2565 will set or clear the flag if the call fails of success at each step. Note that this block uses the
2566 non-blocking call to read the SCI and thus will never cause an overrun.
2567
2568
2569 **Status:**
2570 %tex% ''' \begin{multicols}{3}
2571 - **Tested**:
2572  - Receiving data.
2573  - Compilation and general use.
2574  - Faulty situation for the ErrFlag to set.
2575
2576
2577 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2578 - **Untested**:
2579
2580
2581 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2582 - **Not working**:
2583
2584
2585 %tex% ''' \end{multicols}
2586
2587
2588 **RPP API functions used:**
2589 - ``rpp_sci_read_nb()``.
2590
2591
2592 **Relevant demos:**
2593 - ``echo_char``.
2594
2595
2596 NEWPAGE
2597
2598 === SCIS Serial Comm. Interface Send ===[scis_serial_comm_interface_send]
2599
2600 %DONE
2601
2602 ```
2603     Inputs      : 1
2604         uint8   Data
2605
2606     Outputs     : 1
2607         bool    ErrFlag
2608
2609     Parameters  : 2
2610         bool    UsePrintf
2611         string  PrintFormat [SETTING]
2612 ```
2613
2614 This block allows to send a byte to the SCI or to print a formatted string that uses that byte. The
2615 UsePrintf flag allows to user to select ``rpp_sci_write_nb()`` (raw send) or ``rpp_sci_printf()``
2616 (formatted print) as the function the block should use on code generation. If UsePrintf is set the
2617 PrintFormat string parameters SETTING is used as the format specifier. Note that this value is
2618 inserted raw between quotes on code generation and thus there is no validation on it. User should
2619 always put any valid integer specifier for the value on the input of the block.
2620
2621 The behavior of this block depends if UsePrintf is set or not. If set, the call ``rpp_sci_printf()``
2622 (a blocking call) could potentially overrun the step. Also, the ErrFlag will set only if
2623 ``rpp_sci_printf()`` returns an error, and because it should never set, once set it will never
2624 clear back. On the contrary, if UsePrintf is clear, the call ``rpp_sci_write_nb()`` (non-blocking)
2625 is used and thus the step cannot be overrun, but because is a best-effort call it cannot guarantee 
2626 that all the data will be sent. In the case that not all data could be sent, the ErrFlag will set, 
2627 but it will clear back if the next step is able to send all it's data (which with the current 
2628 implementation is just one byte).
2629
2630 A possible future improvement for this block is to allow input to be non-scalar so user can print a 
2631 whole string in one step using raw non-blocking write. This is currently possible if input 
2632 configuration is adapted in S-Function and TLC. The problem this could pose is is that for printf 
2633 user should include specifiers for all the cells in the non-scalar input, and if unknown, then 
2634 printf cannot be used.
2635
2636
2637 **Status:**
2638 %tex% ''' \begin{multicols}{3}
2639 - **Tested**:
2640  - Sending data.
2641  - Compilation and general use.
2642
2643
2644 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2645 - **Untested**:
2646  - Faulty situation for the ErrFlag to set.
2647
2648
2649 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2650 - **Not working**:
2651
2652
2653 %tex% ''' \end{multicols}
2654
2655
2656 **RPP API functions used:**
2657 - ``rpp_sci_write_nb()``, or ``rpp_sci_printf()``.
2658
2659
2660 **Relevant demos:**
2661 - ``echo_char`` and ``hello_world``.
2662
2663
2664 NEWPAGE
2665
2666 === SCIC Serial Comm. Interface Configure ===[scic_serial_comm_interface_configure]
2667
2668 %DONE
2669
2670 ```
2671     Inputs      : 0
2672         None
2673
2674     Outputs     : 0
2675         None
2676
2677     Parameters  : 1
2678         uint32  Baud rate
2679 ```
2680
2681 This block allows to configure the baud rate of the SCI. There should only one block of this type 
2682 per model, and this requirement is not validated, but the inclusion of several blocks is harmless 
2683 and will just produce the baud rate to be changed several times, being the final baud rate to be 
2684 the one of the last executed block. This block just executes on model initialization and not on 
2685 each step.
2686
2687
2688 **Status:**
2689 %tex% ''' \begin{multicols}{3}
2690 - **Tested**:
2691  - Changing baud rate.
2692  - Compilation and general use.
2693
2694
2695 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2696 - **Untested**:
2697  - Using more than one block in a model.
2698
2699
2700 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2701 - **Not working**:
2702
2703
2704 %tex% ''' \end{multicols}
2705
2706
2707 **RPP API functions used:**
2708 - ``rpp_sci_setup()``.
2709
2710
2711 **Relevant demos:**
2712 - ``echo_char``.
2713 - ``hello_world``.
2714
2715
2716 NEWPAGE
2717
2718 === SDRW SD-RAM Write ===[sdrw_sd_ram_write]
2719
2720 %DONE
2721
2722 ```
2723     Inputs      : 1
2724         double  Data
2725
2726     Outputs     : 1
2727         bool    ErrFlag
2728
2729     Parameters  : 2
2730         uint8   Block ID
2731         string  PrintFormat [SETTING]
2732 ```
2733
2734 This block allows to log a double value to the SD-RAM. User needs to provide a valid PrintFormat 
2735 string to format and register the double value on the log. The PrintFormat string should include 
2736 two specifiers:
2737
2738 - For the block ID. Any valid integer specifier.
2739 - For the value to log. Any valid double specifier.
2740
2741
2742 Note that the value of PrintFormat is inserted raw between quotes on code generation and thus there 
2743 is no validation on it. Error to provide a valid PrintFormat could generate compilation errors on 
2744 even run-time errors (normally this generates a warning on compile time). Note that the function 
2745 for logging used is ``rpp_sdr_printf()``, which is a blocking call, and can potentially overrun the 
2746 step. The ErrFlag will set if ``rpp_sdr_printf()`` returns an error (for example out of memory), 
2747 but will clear back if the next step the call to this function is successful.
2748
2749
2750 **Status:**
2751 %tex% ''' \begin{multicols}{3}
2752 - **Tested**:
2753  - Logging data.
2754  - Compilation and general use.
2755
2756
2757 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2758 - **Untested**:
2759  - Faulty situation for the ErrFlag to set.
2760
2761
2762 %tex% ''' \vfill\columnbreak
2763 - **Not working**:
2764
2765
2766 %tex% ''' \end{multicols}
2767
2768
2769 **RPP API functions used:**
2770 - ``rpp_sdr_printf()``.
2771
2772
2773 **Relevant demos:**
2774 - ``log_analog_input``.
2775
2776
2777 NEWPAGE
2778
2779 = Simulink Demos Library =[simulink_demos_library]
2780
2781 %DONE
2782
2783 The Simulink RPP Demo Library is a set of Simulink models that use blocks from the Simulink RPP
2784 Block Library and generates code using the Simulink RPP Target.
2785
2786 == Description ==[description]
2787
2788 %DONE
2789
2790 This demos library is used as a test suite for the Simulink RPP Block Library but they are also
2791 intended to show basic programs built using it. Because of this, the demos try to use more than one
2792 type of block and more than one block per block type.
2793
2794 The following table shows the current status of the demos:
2795
2796 || Name                         | Implemented | Tested   |
2797  | analog_passthrough           |     YES     |  SUCCESS |
2798  | analog_sinewave              |     YES     |  SUCCESS |
2799  | digital_passthrough          |     YES     |  SUCCESS |
2800  | echo_char                    |     YES     |  SUCCESS |
2801  | hbridge_analog_control       |     YES     |  SUCCESS |
2802  | hbridge_digital_control      |     YES     |  SUCCESS |
2803  | hbridge_sinewave_control     |     YES     |  SUCCESS |
2804  | hello_world                  |     YES     |  SUCCESS |
2805  | led_blink_all                |     YES     |  SUCCESS |
2806  | led_blink                    |     YES     |  SUCCESS |
2807  | log_analog_input             |     YES     |  SUCCESS |
2808  | power_toggle                 |     YES     |  SUCCESS |
2809
2810 In the reference below you can find a complete description for each of the demos.
2811
2812 == Subdirectory  content description ==[subdirectory__content_description]
2813
2814 %DONE
2815
2816 -> ``{demo}.slx``
2817
2818 A Simulink demo.
2819
2820 This subdirectory just includes all the Simulink demos described in the following section.
2821
2822 NEWPAGE
2823
2824 == Demos Reference ==[demos_reference]
2825
2826 %DONE
2827
2828 This section describes the demos implemented as part of this project that uses the Simulink RRP
2829 Block Library and generates code using the RPP Simulink Target.
2830
2831 === Analog pass-through ===[analog_pass_through]
2832
2833 %DONE
2834
2835 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
2836 [450-demo_analog_passthrough.png]
2837 %tex% ''' \caption{Analog Passthrough Simulink demo for RPP.}\end{center}\end{figure}
2838
2839 **Description:**
2840
2841 This demo will read analog input 1 and write it to analog output 1.
2842
2843 In laboratory the minimum read value for analog input a 0 volts is 107. The maximum read at 12
2844 volts is 2478. The map subsystem will map the input domain (AIN)``[110, 2400]`` to the output domain
2845 (AOUT)``[0, 4095]``.
2846
2847 NEWPAGE
2848
2849 === Analog sinewave ===[analog_sinewave]
2850
2851 %DONE
2852
2853 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
2854 [450-demo_analog_sinewave.png]
2855 %tex% ''' \caption{Analog Sinewave Simulink demo for RPP.}\end{center}\end{figure}
2856
2857 **Description:**
2858
2859 This demo will generate a sinewave on analog output 1. Siwave is 10Hz and sampling rate is set to
2860 1000Hz (driven from Simulink step of 1ms, same as operating system). Amplitude is set to use AOUT
2861 full range [0-4095] which means output amplitude will be [0-12] volts.
2862
2863 The Software oscilloscope shown should match an external one connected to AOUT 1.
2864
2865 Note that the driver configuration of the MCP4922 is set to unbuffered (which should eventually
2866 be changed to buffered) and thus the last resolution millivolts are lost.
2867
2868 NEWPAGE
2869
2870 === Digital pass-through ===[digital_pass_through]
2871
2872 %DONE
2873
2874 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
2875 [400-demo_digital_passthrough.png]
2876 %tex% ''' \caption{Digital Pass-through Simulink demo for RPP.}\end{center}\end{figure}
2877
2878 **Description:**
2879
2880 This demo will directly pass the digital values read on DIN [1-8] to LOUT [1-8], and thus acting
2881 as a digital pass-through or gateway.
2882
2883 Also note that all the ErrFlag are aggregated on a global ErrFlag.
2884
2885 NEWPAGE
2886
2887 === Echo char ===[echo_char]
2888
2889 %DONE
2890
2891 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
2892 [450-demo_echo_char.png]
2893 %tex% ''' \caption{Echo Character Simulink demo for RPP.}\end{center}\end{figure}
2894
2895 **Description:**
2896
2897 This demo will echo twice (print back) any character received through the Serial Communication
2898 Interface (9600-8-N-1).
2899
2900 Note that the send subsystem is implemented a as //triggered// subsystem and will execute only
2901 if data is received, that is, Serial Receive output is non-negative. Negative values are errors.
2902
2903 NEWPAGE
2904
2905 === H-bridge analog control ===[h_bridge_analog_control]
2906
2907 %DONE
2908
2909 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
2910 [450-demo_hbridge_analog_control.png]
2911 %tex% ''' \caption{H-Bridge Analog Control Simulink demo for RPP.}\end{center}\end{figure}
2912
2913 **Description:**
2914
2915 This demo will read values from the analog input, map them, and control the H-Bridge. This allows
2916 a motor connected to the H-Bridge to be controlled with a potentiometer connected to Analog Input 1.
2917
2918 Setting the potentiometer to output around 6 volts will stop the motor. Less (or greater) than 6
2919 volts will trigger the motor in one sense (or in the other sense) and speed proportional with 1%
2920 resolution.
2921
2922 In laboratory the minimum read value for analog input is 107 at 0 volts. The maximum read at 12 volts
2923 is 2478. The map subsystem will map the input domain (AIN)``[110, 2400]`` to the output domain
2924 (HBR)``[-1.0, 1.0]``.
2925
2926 NEWPAGE
2927
2928 === H-bridge digital control ===[h_bridge_digital_control]
2929
2930 %DONE
2931
2932 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
2933 [450-demo_hbridge_digital_control.png]
2934 %tex% ''' \caption{H-Bridge Digital Control Simulink demo for RPP.}\end{center}\end{figure}
2935
2936 **Description:**
2937
2938 This demo toggle the H-Bridge from stop to full speed in one direction using digital input 1.
2939 So basically is a ON/OFF switch on DIN 1 for a motor connected on the HBR. Note the data type
2940 conversion because the output of the DIN is a boolean and the input to the HBR is a double.
2941
2942 NEWPAGE
2943
2944 === H-bridge sinewave control ===[h_bridge_sinewave_control]
2945
2946 %DONE
2947
2948 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
2949 [300-demo_hbridge_sinewave_control.png]
2950 %tex% ''' \caption{H-Bridge Sinewave Control Simulink demo for RPP.}\end{center}\end{figure}
2951
2952 **Description:**
2953
2954 This demo will generate a sine wave to control the H-Bridge. Sine wave is one period per 20
2955 seconds or 0.05Hz. Sampling rate is 20Hz or 100 samples per 1/4 of period (for 1% speed
2956 resolution change).
2957
2958 Note that the Software oscilloscope should is not the output of the H-Bridge, the H-Bridge will
2959 change current sense and the duty cycle of the pulse that drive it (PWM), it does not output
2960 analog values. The Software oscilloscope just shows what the input to the HBR block is.
2961
2962 NEWPAGE
2963
2964 === Hello world ===[hello_world]
2965
2966 %DONE
2967
2968 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
2969 [450-demo_hello_world.png]
2970 %tex% ''' \caption{Hello World Simulink demo for RPP.}\end{center}\end{figure}
2971
2972 **Description:**
2973
2974 This demo will print ``"Hello Simulink"`` to the Serial Communication Interface (9600-8-N-1) one
2975 character per second. The output speed is driven by the Simulink model step which is set to one
2976 second.
2977
2978 NEWPAGE
2979
2980 === LED blink ===[led_blink]
2981
2982 %DONE
2983
2984 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
2985 [450-demo_led_blink.png]
2986 %tex% ''' \caption{LED Blink Simulink demo for RPP.}\end{center}\end{figure}
2987
2988 **Description:**
2989
2990 This the simplest demo of all that shows the basics of using the RPP target and blocks. The
2991 goal of this demo is to show the configuration of the model (not shown on the picture above),
2992 that is, how the RPP Simulink Coder Target is setup, general model setup and step setup.
2993
2994 This demo will toggle each second a LED connected on LOUT 1. The timing is set by the Simulink
2995 model step which is set to 1 second.
2996
2997 NEWPAGE
2998
2999 === LED blink all ===[led_blink_all]
3000
3001 %DONE
3002
3003 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
3004 [350-demo_led_blink_all.png]
3005 %tex% ''' \caption{LED Blink All Simulink demo for RPP.}\end{center}\end{figure}
3006
3007 **Description:**
3008
3009 This demo will toggle all LEDs connected to the LOUT port. Even outputs pins will be negated.
3010 Toggle will happen each second. The timing is driven by Simulink model step configuration that
3011 is set to 1 second. All blocks ErrFlags are aggregated into one global ErrFlag.
3012
3013 NEWPAGE
3014
3015 === Log analog input ===[log_analog_input]
3016
3017 %DONE
3018
3019 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
3020 [450-demo_log_analog_input.png]
3021 %tex% ''' \caption{Log Analog Input Simulink demo for RPP.}\end{center}\end{figure}
3022
3023 **Description:**
3024
3025 This demo will log once per second the value read on the analog input 1. User can read the log
3026 using the SCI logging integrated command processor (9600-8-N-1). Logging block ID set to 1. The
3027 timing is driven by Simulink model step configuration that is set to 1 second.
3028
3029 NEWPAGE
3030
3031 === Power toggle ===[power_toggle]
3032
3033 %DONE
3034
3035 %tex% ''' \begin{figure}[H]\begin{center}
3036 [300-demo_power_toggle.png]
3037 %tex% ''' \caption{Power Toggle Simulink demo for RPP.}\end{center}\end{figure}
3038
3039 **Description:**
3040
3041 This demo will toggle the power output once per second. If an error is detected on at least one of
3042 the outputs a generic error message is printed to the serial line. The timing is driven by Simulink
3043 model step configuration that is set to 1 second. Power outputs can drive a load up to 2A, so please
3044 take into account required safety considerations.
3045
3046 NEWPAGE
3047
3048 = Glossary =[glossary]
3049
3050 %DONE
3051
3052 : ADC
3053   //Analog to Digital Converter.// @@
3054   Hardware circuitry that converts a continuous physical quantity (usually voltage) to a
3055   digital number that represents the quantity's amplitude.
3056
3057 : AIN
3058   //Analog Input.// @@
3059   Mnemonic to refer to or something related to the analog input (ADC) hardware module.
3060
3061 : AOUT
3062   //Analog Output.// @@
3063   Mnemonic to refer to or something related to the analog output (DAC) hardware module.
3064
3065 : CAN
3066   //Controller Area Network.// @@
3067   The CAN Bus is a vehicle bus standard designed to allow microcontrollers and devices to
3068   communicate with each other within a vehicle without a host computer.
3069   In this project it is also used as mnemonic to refer to or something related to the CAN
3070   hardware module.
3071
3072 : CGT
3073   //Code Generation Tools.// @@
3074   Name given to the tool set produced by Texas Instruments used to compile, link, optimize,
3075   assemble, archive, among others. In this project is normally used as synonym for
3076   ``Texas Instruments ARM compiler and linker."
3077
3078 : DAC
3079   //Digital to Analog Converter.// @@
3080   Hardware circuitry that converts a digital (usually binary) code to an analog signal
3081   (current, voltage, or electric charge).
3082
3083 : DIN
3084   //Digital Input.// @@
3085   Mnemonic to refer to or something related to the digital input hardware module.
3086
3087 : ECU
3088   //Engine Control Unit.// @@
3089   A type of electronic control unit that controls a series of actuators on an internal combustion
3090   engine to ensure the optimum running.
3091
3092 : ETH
3093   //Ethernet.// @@
3094   Mnemonic to refer to or something related to the Ethernet hardware module.
3095
3096 : FR
3097   //FlexRay.// @@
3098   FlexRay is an automotive network communications protocol developed to govern on-board automotive
3099   computing.
3100   In this project it is also used as mnemonic to refer to or something related to the FlexRay
3101   hardware module.
3102
3103 : GPIO
3104   //General Purpose Input/Output.// @@
3105   Generic pin on a chip whose behavior (including whether it is an input or output pin) can be
3106   controlled (programmed) by the user at run time.
3107
3108 : HBR
3109   //H-Bridge.// @@
3110   Mnemonic to refer to or something related to the H-Bridge hardware module. A H-Bridge is
3111   an electronic circuit that enables a voltage to be applied across a load in either direction.
3112
3113 : HOUT
3114   //High-Power Output.// @@
3115   Mnemonic to refer to or something related to the 10A, PWM, with current sensing, high-power
3116   output hardware module.
3117
3118 : IDE
3119   //Integrated Development Environment.// @@
3120   An IDE is a Software application that provides comprehensive facilities to computer programmers
3121   for software development.
3122
3123 : LIN
3124   //Local Interconnect Network.// @@
3125   The LIN is a serial network protocol used for communication between components in vehicles.
3126   In this project it is also used as mnemonic to refer to or something related to the LIN
3127   hardware module.
3128
3129 : LOUT
3130   //Logic Output.// @@
3131   Mnemonic to refer to or something related to the digital output hardware module.
3132   It is logic output (100mA), as opposed to power outputs (2A, 10A).
3133
3134 : MBD
3135   //Model-Based Design.// @@
3136   Model-Based Design (MBD) is a mathematical and visual method of addressing problems associated
3137   with designing complex control, signal processing and communication systems.
3138
3139 : MEX
3140   //Matlab Executable.// @@
3141   Type of binary executable that can be called within Matlab. In this document the common term
3142   used is `C MEX S-Function", which means Matlab executable written in C that implements a system
3143   function.
3144
3145 : MOUT
3146   //(Motor) Power Output.// @@
3147   Mnemonic to refer to or something related to the 2A push/pull power output hardware module.
3148
3149 : PWM
3150   //Pulse-width modulation.// @@
3151   Technique for getting analog results with digital means. Digital control is used to create a
3152   square wave, a signal switched between on and off. This on-off pattern can simulate voltages
3153   in between full on and off by changing the portion of the time the signal spends on versus
3154   the time that the signal spends off. The duration of ``on time" is called the pulse width or
3155   //duty cycle//.
3156
3157 : RPP
3158   //Rapid Prototyping Platform.// @@
3159   Name of the automotive hardware board. Also generic term to define something related
3160   to the board, like the RPP Library, RPP Layer, RPP API, etc.
3161
3162 : SCI
3163   //Serial Communication Interface.// @@
3164   Serial Interface for communication through hardware's UART using communication standard RS-232.
3165   In this project it is also used as mnemonic to refer to or something related to the Serial
3166   Communication Interface hardware module.
3167
3168 : SDC
3169   //SD-Card.// @@
3170   Mnemonic to refer to or something related to the SD-Card hardware module.
3171
3172 : SDR
3173   //SD-RAM.// @@
3174   Mnemonic to refer to or something related to the SD-RAM hardware module for logging.
3175
3176 : TLC
3177   //Target Language Compiler.// @@
3178   Technology and language used to generate code in Matlab/Simulink.
3179
3180 : UART
3181   //Universal Asynchronous Receiver/Transmitter.// @@
3182   Hardware circuitry that translates data between parallel and serial forms.
3183
3184
3185
3186 NEWPAGE
3187
3188 = References =[references]
3189
3190 %DONE
3191
3192 - Horn, M. (2013). //Software obsluhující periferie a flexray na automobilové rídicí jednotce//.
3193   (Unpublished master's thesis, Czech Technical University in Prague, Prague, Czech Republic).
3194
3195 - //Model-based design//. (n.d.). In Wikipedia. Retrieved March 10, 2013, from @@
3196   http://en.wikipedia.org/wiki/Model-based_design
3197
3198 - (2012). //ARM Assembly Language Tools//. Texas Instruments.
3199
3200 - (2012). //ARM Optimizing C/C++ Compiler//. Texas Instruments.
3201
3202 - (2013). //Embedded Coder - Reference//. MathWorks.
3203
3204 - (2013). //Embedded Coder - User's Guide//. MathWorks.
3205
3206 - Barry, R. (2009). //Using the FreeRTOS real time kernel - A practical guide//.
3207
3208 - (2013). //Simulink Coder - Reference//. MathWorks.
3209
3210 - (2013). //Simulink - Target Language Compiler//. MathWorks.
3211
3212 - (2013). //Simulink Coder - User's Guide//. MathWorks.
3213
3214 - (2013). //Simulink - Developing S-Functions//. MathWorks.
3215
3216 - (2012). //TMS570LS31x/21x 16/32-Bit RISC Flash Microcontroller - Technical Reference Manual//.
3217   Texas Instruments.
3218
3219
3220 NEWPAGE
3221
3222 = Appendix A: Notes on FreeRTOS memory management =[appendix_a_notes_on_freertos_memory_management]
3223
3224 %DONE
3225
3226 FreeRTOS provides 4 different (at the time of this writing) memory management implementations.
3227 On vanilla distribution of FreeRTOS these can be found in
3228 ``<FreeRTOSRoot>/FreeRTOS/Source/portable/MemMang`` with the names ``heap_1.c``, ``heap_2.c``,
3229 ``heap_3.c`` and ``heap_4.c``. The user is supposed to choose one and rename it to ``heap.c``
3230 and include it in the port for the target processor. Memory management implementation of each file
3231 is explained in depth in:
3232
3233         [Memory Management http://www.freertos.org/a00111.html]
3234
3235 The above is a must read documentation. In summary:
3236
3237 -> ``heap_1.c``
3238
3239 - Use a static allocated array for memory and thus will be placed on the ``.bss`` section.
3240 - Subdivides the array into smaller blocks as RAM is requested.
3241 - Memory cannot be freed.
3242 - Array is as large as ``configTOTAL_HEAP_SIZE`` option in ``FreeRTOSConfig.h``.
3243
3244
3245 -> ``heap_2.c``
3246
3247 - Use a static allocated array for memory and thus will be placed on the ``.bss`` section.
3248 - Uses a best fit algorithm and allows previously allocated blocks to be freed.
3249 - It does **not** however combine adjacent free blocks into a single large block.
3250 - Array is as large as ``configTOTAL_HEAP_SIZE`` option in ``FreeRTOSConfig.h``.
3251
3252
3253 -> ``heap_3.c``
3254
3255 - Wrapper around standard C library ``malloc()`` and ``free()``.
3256 - Wrapper makes ``malloc()`` and ``free()`` functions thread safe.
3257 - Memory is as large as defined in linker for C system heap.
3258 - ``configTOTAL_HEAP_SIZE`` option in ``FreeRTOSConfig.h`` is ignored.
3259
3260
3261 -> ``heap_4.c``
3262
3263 - Use a static allocated array for memory and thus will be placed on the ``.bss`` section.
3264 - Uses a first fit algorithm.
3265 - It **does** combine adjacent free memory blocks into a single large block (it does include a
3266   coalescence algorithm).
3267 - Array is as large as ``configTOTAL_HEAP_SIZE`` option in ``FreeRTOSConfig.h``.
3268
3269
3270 Not all kernels available for the RPP C Library use the same implementation. This is what each
3271 kernel is currently configured to use:
3272
3273 ||        Kernel |               Origin                |  Implementation  |
3274  |   6.0.4 Posix |    Simulator from OpenPilot.org     |   ``heap_3.c``   |
3275  |  7.0.2 TMS570 |              HalCoGen               |   ``heap_1.c``   |
3276  |  7.4.0 TMS570 |              HalCoGen               |   ``heap_4.c``   |
3277  |  7.4.2 TMS570 |  Adapted from vanilla distribution  |   ``heap_4.c``   |
3278
3279 The relevant implications of this are:
3280
3281 - If a kernel with ``heap_3.c`` is used the Simulink model //C system heap size// and
3282   //Model step task stack size// should be tightly related and the first should be large enough to
3283   allocate system tasks and the stack for the stepping task.
3284
3285 - If a kernel with ``heap_1.c`` is used the programs should not delete tasks, queues or semaphores.
3286   If the application spawn and deletes tasks it will eventually deplete the memory available. This
3287   is the case with the //rpp-test-suite//. Note that failure to allocated memory from the array
3288   will trigger the //Malloc Failed Hook Function// ``vApplicationMallocFailedHook()``, even if the
3289   implementation doesn't use the C system ``malloc()`` function. @@
3290   Also, //Model step task stack size// should never be set larger than ``configTOTAL_HEAP_SIZE``
3291   option in ``FreeRTOSConfig.h``. Currently the RPP Target doesn't include a GUI option for setting
3292   ``configTOTAL_HEAP_SIZE`` because the library is statically linked and thus memory will be of the
3293   size specified when built. The RPP Target **doesn't** check that the requested memory for the
3294   step task is less than the ``configTOTAL_HEAP_SIZE``, and if greater then the application will
3295   fail at runtime and trigger the //Malloc Failed Hook Function//.
3296
3297
3298 NEWPAGE
3299
3300 = Appendix B: Known operating-system dependent files =[appendix_b_known_operating_system_dependent_files]
3301
3302 %DONE
3303
3304 This project was developed on a GNU/Linux operating system. No test for cross-platform
3305 interoperability was performed on the code developed. Although care was taken to try to provide
3306 platform independent code and tools this are the elements that are know to be Linux dependent:
3307
3308 - LCM1 hardware control tool ``lmc1.py``. @@
3309   This tool is both GUI and command line capable, the following just affects the GUI part. @@
3310   Command line should be usable under Windows systems.
3311
3312   __Cause__: Serial port search algorithm is Linux dependent and Gtk 3.0 dynamic Python bindings
3313              are not yet available on other operating systems.
3314
3315 - TI CGT support file for RPP Simulink Target ``target_tools.mk``.
3316
3317   __Cause__: Use UNIX path separator ``/``.
3318
3319 - Simulink RPP Target download script ``rpp_download.m``.
3320
3321   __Cause__: Use UNIX path separator ``/``.
3322
3323 - Simulink RPP Target install script ``rpp_setup.m``.
3324
3325   __Cause__: Use UNIX path separator ``/``.
3326
3327 - Simulink RPP Block Library block compilation script ``compile_blocks.m``.
3328
3329   __Cause__: Call Matlab MEX executable with Unix name.
3330
3331 - All CCS projects under ``<repo>/rpp/lib/apps/``.
3332   __Cause__: Paths are configure using UNIX path separator ``/``.
3333
3334
3335