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Rione/ssl-RACOON-Pi2

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RACOON-Pi v2

ssl-RACOON-Controller などから送信された指令値をもとに、高速に情報を受信・制御を行うロボット側ソフトウェアです。

Pi 4B（UART） と Rock5A（SPI） の2ボードに対応しています。ビルド時に -tags でボードを明示指定してください。

Note: 旧 rock5a ブランチの実装は本リポジトリに統合済みです。rock5a ブランチは廃止しました。

ディレクトリ構成

cmd/
  racoon-pi2/          # メインエントリポイント
  dip_test/            # Rock5A DIP 診断ツール
  spi_test/            # Rock5A SPI 診断ツール
internal/
  app/                 # 起動・goroutine オーケストレーション
  state/               # 共有状態・データ構造
  link/                # UART/SPI 共通リンクロジック
  receive/             # AI / カメラ UDP 受信
  mw/                  # RACOON-MW へのマルチキャスト送信
  api/                 # HTTP API
  upgrade/             # 自動アップデート
  pi4/                 # Pi 4B 専用（UART, go-rpio）
  rock5a/              # Rock5A 専用（SPI, rock5a-gpio-go, sysfs PWM）
proto/                 # Protobuf 定義・生成コード
camera/                # カメラ処理（Python）
  capture/             # ボード別カメラ入力（pi4=Picamera2 / rock5a=V4L2）
  detect/              # color.py（HSV 検出）, calib.py（YOLO キャリブ）
  transport/           # UDP 送信・エンコード
  yolo/                # git submodule: Rione/ssl-YOLO-Detection

クローン

カメラの YOLO モデルは git submodule（Rione/ssl-YOLO-Detection）として camera/yolo/ に含まれます。submodule ごと取得してください。

git clone --recurse-submodules https://github.com/Rione/ssl-RACOON-Pi2.git

# 既にクローン済みの場合
git submodule update --init --recursive

ビルド

# Raspberry Pi 4B（UART / go-rpio）
go build -tags pi4 -o racoon-pi2 ./cmd/racoon-pi2

# Rock5A（SPI / rock5a-gpio-go）
go build -tags rock5a -o racoon-pi2 ./cmd/racoon-pi2

# Rock5A 診断ツール（開発 PC 上で Linux/arm64 向けにクロスビルドしてボードへ配置）
GOOS=linux GOARCH=arm64 go build -tags rock5a -o dip-test ./cmd/dip_test
GOOS=linux GOARCH=arm64 go build -tags rock5a -o spi_test ./cmd/spi_test
# 例: scp または ssh 経由で Rock5A へコピー
# scp spi_test root@<robot>:/root/spi_test

Rock5A 上で go build した場合は GOOS/GOARCH は不要です。Mac 等でビルドしたバイナリをそのままコピーしても アーキテクチャ不一致で動きません（または古いバイナリのまま）。必ず GOOS=linux GOARCH=arm64 でビルドしてください。

タグ未指定の go build . は不可です。

カメラ

カメラ処理は Python の camera/ パッケージが担当します。通常運転では軽量な HSV + 輪郭検出のみを行い、検出結果を UDP（ポート 31133）で Go 本体へ送信します。Go 本体は起動時に python3 -m camera を実行し、ビルドタグに応じて環境変数 RACOON_BOARD（pi4 / rock5a）を渡します。

ボード別のカメラ入力

ボード バックエンド デバイス
Pi 4B Picamera2（MIPI CSI） Picamera2 既定（CSI ポートはオーバーレイで指定）
Rock5A OpenCV V4L2 /dev/video11（既定）。threshold.json の cameraDevice で上書き可

Pi 4B の CSI オーバーレイ（IMX219 / OV5647）

Pi 4B には CSI コネクタが CAM0 と CAM1 の 2 つあります。接続ポートに応じて /boot/firmware/config.txt でオーバーレイを指定する必要があります。camera_auto_detect=1 だけでは検出に失敗することがあります（rpicam-hello --list-cameras が No cameras available! になる）。

センサー モジュール オーバーレイ例
IMX219 Pi Camera v2 dtoverlay=imx219,cam0 または dtoverlay=imx219,cam1
OV5647 Pi Camera v1.3 dtoverlay=ov5647,cam0 または dtoverlay=ov5647,cam1

手動設定の例（CAM1 に IMX219 を接続した場合）:

camera_auto_detect=0
dtoverlay=imx219,cam1

  • 起動時のオーバーレイ自動選択: scripts/select-pi4-camera.sh が imx219,cam0 → imx219,cam1 → ov5647,cam0 → ov5647,cam1 の順に試します。scripts/racoon-camera-autoselect.service は Pi（/boot/firmware/config.txt）と Rock5A（/boot/dietpiEnv.txt）のどちらでも動作します。

    sudo install -m 0755 scripts/select-pi4-camera.sh /usr/local/sbin/select-pi4-camera.sh
sudo install -m 0755 scripts/select-rock5a-camera.sh /usr/local/sbin/select-rock5a-camera.sh
sudo install -m 0644 scripts/racoon-camera-autoselect.service /etc/systemd/system/racoon-camera-autoselect.service
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable racoon-camera-autoselect.service

  • 映像プレビュー: http://<robot>:9191/color-tuner でライブプレビューと HSV しきい値調整ができます。

  • 上下左右反転（180°回転）: threshold.json の "cameraFlip180": true/false で制御します。IMX219 の既定は反転あり（RACOON 取り付け向きに合わせた設定）。

  • キャプチャ解像度（Pi 4B）: IMX219 は全画角を維持する最小解像度 1640×1232（2×2 ビニング）を既定にしています。640×480 はセンサー中央の切り出しになるため使いません。threshold.json の "frameWidth" / "frameHeight" で上書きできます。

Rock5A のセンサー自動判別（IMX219 / OV5647）

Rock5A は Raspberry Pi Camera v1.3（OV5647）と v2（IMX219）の両方に対応しますが、それぞれ別のデバイスツリーオーバーレイを使い、同時に有効化すると CSI パイプラインが壊れます（rkcif ... get remote terminal sensor failed）。

センサー モジュール オーバーレイ I2C アドレス
IMX219 Pi Camera v2 rpi-camera-v2 0x10
OV5647 Pi Camera v1.3 rpi-camera-v1_3 0x36

  • 起動時のオーバーレイ自動選択: scripts/select-rock5a-camera.sh を systemd の oneshot（scripts/racoon-camera-autoselect.service）として ssl-racoon.service より前に実行します。センサーの subdev（imx219 / ov5647）が出ていなければ /boot/dietpiEnv.txt の overlays= を片方だけになるよう書き換えて 1 回だけ再起動します。状態ファイル /var/lib/racoon-camera-autoselect.state で IMX219↔OV5647 を最大 1 巡しか試さないため、リブートループにはなりません。正しいオーバーレイが既に設定済み（通常運転）なら何もしません。Pi 4B 向けは上記「Pi 4B の CSI オーバーレイ」を参照してください。

    # 初回のみ（Rock 5A 端末上で。Pi 4B は select-pi4-camera.sh も併せて install）
sudo install -m 0755 scripts/select-rock5a-camera.sh /usr/local/sbin/select-rock5a-camera.sh
sudo install -m 0644 scripts/racoon-camera-autoselect.service /etc/systemd/system/racoon-camera-autoselect.service
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable racoon-camera-autoselect.service

  • 露出・ゲインのセンサー別設定: camera/sensor.py は /sys/class/video4linux/v4l-subdev*/name から接続中センサーを判別し、センサーごとに正しいコントロール名・範囲で露出/ゲインを適用します。IMX219 は明るさを実効ゲイン（gain、最大 43663。analogue_gain ではない）で稼ぎ、動きブレを抑えるため露出は低め（既定 exposure=1000 / gain=5000）にします。OV5647 は従来どおり auto_exposure/gain_automatic/analogue_gain を使用します。threshold.json の cameraExposure / cameraGain / cameraAutoExposure / cameraSensorSubdev で上書きできます。

  • 上下左右反転（180°回転）: センサーごとに既定値があります（IMX219: 反転あり / OV5647: 反転なし）。RACOON の取り付け向きに合わせた設定です。threshold.json の "cameraFlip180": true/false または環境変数 CAMERA_FLIP180 で接続中センサーに対して上書きできます。個別の cameraHFlip / cameraVFlip も引き続き利用可能です。反転はソフトウェア側で行います（センサー側 flip は Bayer デモザイクの都合で色が緑に寄るため使いません）。

  • IMX219 の色補正: Rockchip ISP + IMX219 ではドライバ AWB がなく緑被りが出やすいため、IMX219 接続時は既定で BGR ゲイン補正（1.15, 0.78, 1.12）を適用します。threshold.json の "cameraColorGains": "1.15,0.78,1.12"（B,G,R 順）で上書きできます。OV5647 では既定では適用しません。

依存パッケージ

pip install -r camera/requirements.txt

picamera2 は Pi 4B のみ必要です。ultralytics（YOLO）はキャリブレーション時のみ遅延 import されます。

ボール色キャリブレーション（/calibballcolor）

Raspberry Pi 上で常時 YOLO を動かすのは負荷が高いため、YOLO はキャリブレーション時のみ使用します。GET /calibballcolor を叩くと、カメラプロセスが 1 フレームを YOLO で推論し、検出したボールのバウンディングボックス中心と上下左右 4 点（計 5 点）から HSV を算出して threshold.json を更新します。以降は通常の HSV 検出が新しいしきい値で動作します（プロセス再起動不要）。

# ボールをカメラに写した状態で実行
curl http://<robot>:9191/calibballcolor

成功時はしきい値・バウンディングボックス・サンプル点・プレビュー画像（base64 JPEG）を含む JSON を返します。ボール未検出時は HTTP 400 を返します。

自動アップデート

GitHub Release からボード別バイナリを取得します。Public リポジトリのため .env や GITHUB_TOKEN は必須ではありません。.env がある場合は自動で読み込みます（API レート制限を避けたい場合に GITHUB_TOKEN を設定できます）。

ビルド Release アセット名（例） フィルタ
Pi 4B racoon-pi2-pi4_v1.0.0_linux_arm64.tar.gz ^racoon-pi2-pi4_
Rock5A racoon-pi2-rock5a_v1.0.0_linux_arm64.tar.gz ^racoon-pi2-rock5a_

Release の tar には Go バイナリと camera/ の Python ソース（YOLO モデル .pt は含まない）が同梱されます。キャリブレーション用の重みは Release ごとに 1 つだけ別アセット（racoon-pi2-yolo_<version>_last.pt、約 23 MiB）として公開します。初回セットアップ時にロボットへ配置してください。

# バイナリと同じディレクトリで（git clone 時は submodule でも可）
./scripts/install-yolo-model.sh v1.0.0
# または手動:
# curl -fL -o camera/yolo/last.pt \
#   https://github.com/Rione/ssl-RACOON-Pi2/releases/download/v1.0.0/racoon-pi2-yolo_1.0.0_last.pt

自動アップデートはバイナリと Python のみ同期し、既にある camera/yolo/*.pt は上書きしません（毎回 ~23 MiB×2 の転送を避けるため）。

Robot IDの決定方法

ロボットIDには、ロボットに内蔵されたDIPスイッチよりIDの検出を行います。 カバーと同じ色にIDを設定するようにしてください。

Pi 4B（UART）

Raspberry Pi 4B 向け。STM との通信は UART（/dev/serial0 @ 230400 baud）です。

PIN ASSIGN / ピン配置

名称 ピン番号/ポート名
Serial(UART) /dev/serial0
LED 1 GPIO 18
LED 2 GPIO 27
Button 1 GPIO 22
Button 2 GPIO 24
Buzzer GPIO 13(PWM)
DIP 1 GPIO 4
DIP 2 GPIO 5
DIP 3 GPIO 6
DIP 4 GPIO 25

UART を使用する際には設定が必要です。

sudo raspi-config

Rock5A（SPI）

Radxa Rock5A 向け。STM との通信は SPI Master（/dev/spidev4.0 @ 1 MHz, Mode0）です。送受信フレーム長は 20 バイト（ヘッダ 0xFF + ペイロード 18 バイト + フッタ 0xAA）。受信ペイロードの先頭 11 バイトが有効データで、続く 7 バイトはパディング（0x00）です。ヘッダ・フッタ・パディングが不正なフレームは破棄されます。

PIN ASSIGN / ピン配置

名称 Rock5A GPIO 物理ピン
SPI /dev/spidev4.0 -
LED 1 GPIO4_A1 (bank4,portA,pin1) Pin 12
LED 2 GPIO4_B2 (bank4,portB,pin2) Pin 13
Button 1 GPIO4_B4 Pin 15
Button 2 GPIO1_B0 Pin 18
Buzzer (PWM) Pin11 = PWM15 Pin 11
DIP 1 GPIO1_B3 Pin 7
DIP 2 GPIO1_B2 Pin 29
DIP 3 GPIO1_B1 Pin 31
DIP 4 GPIO1_B5 Pin 22

ブザー PWM にはデバイスツリーオーバーレイ rk3588-pwm15-m1 の有効化が必要です。

SPI 診断 (spi_test)

sudo /root/spi_test -interval 8ms          # 本番と同じ 125Hz（SignalReceived のみ、EmgStop=0）
sudo /root/spi_test -once                  # 1 回送信（TX 20 バイト）
sudo /root/spi_test -interval 8ms -velx 500 -charge   # 走行テスト（DoCharge も付与）
sudo /root/spi_test -emgstop               # 起動直後 idle 相当（EmgStop=1、走行不可）
sudo /root/spi_test -interval 8ms -mismatch-only   # NG のみ表示
# Ctrl+C で OK/NG パケット統計を表示

Informations の bit0 (EmgStop) は 1=非常停止中 です。MW から指令を受けている本番状態では 0 です。

初期ホスト名 DietPi の場合、初回起動時に racoon-XXXXX 形式のホスト名へ自動変更されます。

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