1. 引子在树莓派官方触摸屏发布之前，市场上可用的屏幕有以下三种：直接和GPIO插口对接的屏幕，使用SPI与CPU进行通信。需要特殊的驱动程序将framebuffer的内容发送到LCD控制器上，一般带有触屏功能，大小以3.5寸为主流。受限于SPI通信速度，刷新速率不高；专用USB接口的屏幕，如RoboPeak Mini USB Display。这类屏幕通过USB连接，需要本地运行驱动程序；通用LCD屏幕，通过HDMI和树莓派连接。因其通用性不需要特殊的驱动程序，但是很多都不支持触屏功能，而且都需要额外的转接板，体积较大；▲ 图.  树莓派官方7寸屏实拍我自己的需求是将树莓派作为信息显示中心，在屏幕上显示我的HP服务器的运行信息，另外提供一些快捷的传感器监控和控制操作接口。最初一直在官方屏幕和HDMI屏幕之间犹豫，最后还是选择了官方触摸屏。归结起来主要有几个原因：官方屏的LCD模组最有保证，淘宝上的HDMI LCD一般成像质量不高；官方屏的触摸功能在所有方案中是支持的最好的，有十点电容触摸（目前Raspbian还只支持单点，以后会升级），且不需要额外驱动。而HDMI接口的LCD如果有触摸功能，都需要额外接一根USB用于提供触摸控制；官方触屏和树莓派3可以直接通过铜柱物理连接，无需额外的驱动电路板。连线也非常少，只需要一根DSI软排线和供电接口即可。总体上来说，虽然官方屏的价格高了一些 ...继续阅读 (73)

目前主流的C/C++命名风格有两种：一种是Windows风格的匈牙利命名法，主要是采用类型前缀 + 变量名首字母大写，另一个就是Unix/Linux命名习惯。我自己采用的是基于Unix的变种，融合了匈牙利命名法的一些优点，在这里分享给大家。变量名以小写的单词用下划线连接，如key_value, data_src;变量名前缀提高代码可读性，g_: 全局变量，tmp_: 临时变量，s_: static静态变量；变量名后缀指明变量的类型与性质，_ptr: 指针变量，_src: 源，_dst: 目的，_n: 整形，_s: 短整形，_l: 长整形, _u: 无符号型，_f: 浮点，_d: 双精度浮点，_b: boolean，_str: 字符串，_arr: 数组等；循环控制变量i, j, k, m, n;函数名使用(分类名 + )动词 + 名词的形式，同样小写 + 下划线：sys_find_file(), IO_get_data(). 后者因为IO为专用名词故破例使用大写；类名使用首字母大写加下划线连接：如Mystring, Date_time;私有类成员Private使用下划线_前缀，如_data_src_ptr, _init_module();宏定义或常量使用全部大写：如MAX_NUMBER, LOOP_NUMBER;缩写使用能广泛接受的缩写：如add, ans, avg, chk, cn ...继续阅读 (49)

这两天有一些闲置资金，就逛了一下KickStarter。 现在在KS上比较热门的科技项目都是智能设备/可穿戴设备，这里我聊一聊几个我看到的挺有意思的项目。1. Sweep激光雷达项目主页：https://www.kickstarter.com/projects/scanse/sweep-scanning-lidar/description▲ 图1. Sweep低成本激光雷达激光雷达是机器人常用的传感器外设，用于快速扫描环境中的障碍物。激光雷达通过激光旋转扫射的方式，对周围的障碍物距离进行快速估算。传感器输出点云数据再进行建模，最终辅助机器人进行导航。目前常用的激光传感器一般使用HOKUYO的，售价在几万元。传统的激光雷达使用光学振镜进行激光扫描，通过计算激光束相位差进行距离计算。而低成本的激光雷达通过电机控制激光的发射角度，使用视觉原理进行距离估算。在牺牲了扫描速度的情况下，大幅度降低了成本。关于低成本激光雷达的设计原理，可以参照CSK兄的博文：自制低成本3D激光扫描测距仪(3D激光雷达)。▲ 图2. Sweep工作在四轴飞行器上（慢速摄影）以下是由IEEE Spectrum网站整理的Sweep与其他常见激光雷达的参数对比。Sweep的价格只有专业激光雷达的1/5，但刷新速度（Scan Rate）只有专业传感器的1/4。其检测距离精度为1cm，精度为1 - 2%，可以满足一般的机器 ...继续阅读 (70)

我从2010年开始写博客。在过去的五年多时间里，除了自然而然增长的博文数量外，我的博文质量也在潜移默化的提高。然而这种质量的提高并不完全是自然形成的，这是需要不断思考博客的核心价值，同时在不断迭代的设计中艰难地产生的。每个人对自己的博客有一个定位，也有自己对于好博客的一套衡量标准。我从我自己以往产生的经验，来谈谈我眼中的好博客应该是什么样子的。首先，一个好的博客需要是原创的，至少是半原创的。没有人喜欢整个网站全是复制-粘贴来的博文，这不光来自复制过程中产生的版式错误，而是这种复制的方式的本质是欠思考的、不系统的。行为上的懒惰必然导致思维上的懒惰，这样得来的文章只会显得杂乱无章，而不能体现任何博主自身的意图。可惜的是，这样的博客占了很大一部分。我想很多人也许并无意将自己的博客给别人看，而只是作为自己知识的索引。然而即使是这样，系统的整理也是必须的。这是一个吸收与理解知识的最好机会，有时甚至比文章自身带来的价值更大。其次，是核心主题。所谓主题，就是整个博客中的博文是耦合或者是弱耦合的。制造主题的方式有很多，其中之一就是采用博文系列或专题的方式。比如云飞实验室以机器人和嵌入式为主题，也开发了热门的树莓派、Arduino和STM32等专题。正如写文章一样，博文的内容大多是围绕一个主题的。如果偏题太多，同样就会失去博客自己的特色。记住，你的博客是一个博客，而不是一个分享一切信息的网站。想要很 ...继续阅读 (24)

树莓派自从12年02月最初发布之后，目前已突破800万的总销量。作为树莓派的早期支持者，云飞实验室也一直在关注着它的发展。如今在经历了4年的设计迭代之后，树莓派于16年02月推出了最新一代的树莓派3。树莓派3的本次发布与之前的2代只相差了整整一年时间，但是得益于目前芯片行业的快速发展，树莓派3的性能将会有很大的提升。这主要表现在以下几点：更高的处理速度。树莓派3首次采用了64位处理器：基于Cortex-A53的博通BCM2837。BCM2837为四处理器核心，主频也由树莓派2的900MHz提高到了1.2GHz。根据官方提供的数据，这将使树莓派3的处理速度较2代提高50%。如果和1代的700MHz单核相比，提升大约在3 - 4倍。更高的CPU速度使得树莓派可以胜任更大负荷的运算工作：如科学计算，机器人路径规划等。更高的互联性。树莓派3使用了集成蓝牙4.0和WiFi的设计。集成通信的设计的意义是多方面的。首先，使用者无需再购买额外的USB设备，从一定程度上来说，鼓励了用户在自己的设计中使用这些通信功能；其次，集成的通信模块可以进行更好的功耗管理，同时IO吞吐的性能也会得到提高；最后，可以更进一步的优化内核，只针对板载的芯片专门进行优化。避免可能出现的兼容性或者未优化的驱动导致通信性能下降问题。图1. 树莓派3外观图2. 树莓派3外观 (设计渲染图)从这两点来看，树莓派3代将很有可能再次 ...继续阅读 (51)

最近正在学习机器学习与数据挖掘，将个人觉得比较好的资料整理至此，并将持续更新。I. Tutorial算法思维导图 (Picture fromhttp://machinelearningmastery.com/)II. ToolsWekaMatlab (Neural Network Toolbox, Statistic Toolbox and Curve Fitting Toolbox)NumPy and SciPyR: The Programming Language for Statistical Computing (https://www.r-project.org/)III. Reference Books李航 -《统计学习方法》Pattern Recognition and Machine Learning, Christopher M. BishopInformation Theory, Inference, and Learning Algorithms, David J.C. MacKayIV. Articles数学之美番外篇：平凡而又神奇的贝叶斯方法, 刘未鹏,http://mindhacks.cn/2008/09/21/the-magical-bayesian-method/V. OtherKaggle: 数据挖掘竞赛网站 (https://www.kaggle ...继续阅读 (50)

函数指针是C语言指针中的一个分支：函数指针是指向函数地址的指针。和一般的指针一样，函数指针可以大大增强编程时的灵活性。这篇博文根据我的理解，简单介绍了自己对于函数指针的理解。一、函数名的本质在介绍函数指针之前，我们先来理解一下究竟什么是函数。以下一段代码定义了名为fun1()，接受int并返回int参数的函数：int fun1(int x) { // fun1是函数名 return x + 1; // 函数体 }从一般的理解角度来看，fun1是函数的函数名。之所以要定义函数名，是因为在程序的其他位置要调用该函数时，可以直接使用这个别名。这种使用别名的方法和变量相似，但又不完全一样。对一个变量x而言，其意义如下：物理地址数值说明0x2000000030<-- x是该数值单元的别名x是内存单元0x20000000所对应的内存单元。此处x = 30，而x的地址&x = 0x20000000.那么对一个函数而言，函数名又代表什么呢？假设之前的fun1函数在编译后被放置在0x08000200地址，则fun1对应的内存结构如下所示：物理地址数值说明fun1 (0x08000200)fun1_entry<-- fun1是函数的入口地址在这里，函数名代表一个记录了函数入口地址的存储单元的物理地址。可见，函数名的本质是地址。在编译阶段，函数名被转化成为对应的地址。在使用 xxx ...继续阅读 (45)

OpenWeatherMap.orgis a free weather forecast website, where you can get up-to-date weather reports. One nice thing about this website is that it does provide weather APIs which you can use to fetch current weather data, and use them to build your own weather-forecasting program. In this post, I will describe how to use python to access the weather APIs and fetch the current weather information.The full documentation of the APIs can be find here:http://openweathermap.org/api. To access the APIs, you have to register a new account to obtain an API key. There are two categories of APIs that can b ...继续阅读 (36)

今年三月份，我在英国Amazon下单买下了现在这台HP ProLiant MircoServer Gen8。说到为什么要买它，回想起来，其实中间有很长的一段渊源。记得2010年，我对DIY智能家居系统开始感兴趣。当时只刚刚有Arduino，还没有树莓派。因为手上有友善之臂的mini2440，我最初选择的实现方案是基于ARM（S3C2440）+ Linux。那是对Linux还不熟悉，花了一些精力调通了摄像头无线拍照后，就不了了之了。后来有了树莓派，又进一步研究了IO控制、语音播报和简单图像识别的实现。虽然大多数功能都可以实现，但是很多时候觉得树莓派的CPU和IO性能实在捉襟见肘。后来又尝试过pcDuino v3，然并没有太多改善。究其原因是，这些嵌入式控制板毕竟追求的是低功耗和高集成性，在性能上难免会有妥协。有过这些失败的经验后，我决定还是买一个全功能的服务器平台。当时我对服务器的印象还是：高IO性能但是昂贵（万元以上），体积略大于台式PC，需要良好散热环境。在经过一些调查后，我意外发现了惠普的塔式服务器系列。我之前从未有过选购服务器的经验，但是这款Gen8还是让我眼前一亮，仔细研究了两天性能和兼容性之后我就下单了。Gen8让我动心的特点主要有：1、体积：体积小巧，在家里随意摆放，不占空间；2、价格：英镑折算2000元人民币，配上西数3TB红盘900，总价只要3000左右，远远低于标 ...继续阅读 (36)

因为WordPress并没有数学公式编辑器，之前在遇到需要输入数学公式时只能将公式在其他软件中编辑，并作为图片导入博文。最近发现了一个数学公式插件：LaTeX for WordPress. 该插件基于MathJax和LaTex图片服务，为WordPress提供WordPress支持。以下测试插件对各类公式的支持：1.普通公式\forall x \in X, \quad \exists y \leq \epsilon---------\cos (2\theta) = \cos^2 \theta - \sin^2 \theta---------\lim_{x \to \infty} \exp(-x) = 0---------k_{n+1} = n^2 + k_n^2 - k_{n-1} 2. 行列式（矩阵）Matrix:A_{m,n} =\begin{pmatrix}a_{1,1} & a_{1,2} & \cdots & a_{1,n} \\a_{2,1} & a_{2,2} & \cdots & a_{2,n} \\\vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\a_{m,1} & a_{m,2} & \cdots & a_{m,n}\end{pmatr ...继续阅读 (57)

自己接触实时操作系统已有很长时间，虽然实际使用的机会不多，然而耳濡目染总归积累了一些经验和知识，在这里整理分享之。实时操作系统(Real-time Operating System, RTOS)是针对有实时性要求的应用而设计的操作系统。常见的需要使用RTOS的应用有汽车引擎控制、轨道交通、工业机器人、飞机控制系统等。实时操作系统一般提供抢占式调度机制，重要的高优先级任务可以剥夺低优先级任务对CPU的使用权；同时，任务在等待使用资源时，RTOS可以将其CPU的使用权释放给其他就绪的任务，从而使得系统的总体响应速度更快。目前市场上常见的商用实时操作系统一般有：- uCosII / uCosIII | Micrium- FreeRTOS- Nucleus RTOS | Mentor Graphics- RTLinux (需要MMU支持)- QNX (需要MMU支持)- VxWorks | WindRiver- eCos其中除了FreeRTOS和RTLinux外，其余RTOS都是需要商业授权的。uCos II和FreeRTOS是平时接触比较多的RTOS，相关资料比较多。而VxWorks是安全性公认最佳的，用于航空航天、轨道交通和卫星的应用。一般的RTOS会提供以下全部或部分功能：- 基于静态优先级(fixed-priority)的抢占式(preemptive)任务调度；- 进程间通信(基于 ...继续阅读 (59)

之前有人问我如何使用AR.Drone平台进行开发，这里简单介绍一下AR.Drone在ROS (Robot Operating System) 下的开发方法。原来计划是一篇更加完整的开发介绍，但是因为中间搁置了一段时间，很多细节到现在已经不能完全记清楚了，所以只简单介绍一下工具及方法。开发过程是在我的研究生毕业设计:Vision-Based Localization and Tracking of a UGV with a Quadcopter中整理的，该项目的介绍和演示视频可以在这里找到。AR.Drone是法国Parrot公司生产的高性能四轴飞行器平台，它因其极高的性价比和丰富的板载传感器而被广泛应用于机器人研究中。AR.Drone平台于2010年在CES大会上首次发布，它最初的定义是应用于虚拟增强游戏的高科技四轴飞行器平台。AR.Drone使用了极轻的聚丙烯和碳纤维材料，不含外壳的总重量仅为380g。AR.Drone可用于室内或室外飞行，每一种模式可以配备不同的外壳。其第二代AR.Drone 2.0于2012年发布，相对于一代增强了摄像头分辨率，并提高了处理器性能。新版本的AR.Drone 2.0 (Power Edition) 还支持使用GPS定位模块，同时续航时间由最初的18分钟提高到了40分钟。AR.Drone丰富的传感器及极佳的稳定性，让其十分适合于机器人研究。相比于固定 ...继续阅读 (37)

我一直对自平衡小车十分感兴趣，最早在关注Segway的时候就想玩一玩自平衡算法（当时大约还是2010年）。然而那时一无业余时间，二无设计能力，于是搁浅至今。今年5月份回国的时候，这个想法重新占上心头，于是在淘宝选够了一款评价较好的平衡车，总价不过400大洋。谁知回到英国，自己又懈怠了下来，除了偶尔拿出来当玩具玩两下，也没有仔细深入研究。这样下去自然不行，然而深入研究确实需要不少精力，只能在此痛下决心一定要把里因外果弄清楚。虽然之前没有正式做过平衡车，然后对于这个系统还是有所了解的，其中存在的研究问题大概如下：1）硬件设计：电机选型、电机驱动、速度反馈传感器、惯性传感器MEMS、电源、电池、MCU、通信。因为硬件设计实在繁琐，其中原理并不复杂，调试却颇费功夫，所以直接购买硬件成品；2）系统建模：两轮自平衡的系统模型与一阶倒立摆应该是一样的。系统模型并非必须，但是通过系统模型可以了解系统特性，也可以做一些软件仿真，方便控制器的参数调节。系统的最终模型可以是s域的传递函数模型 (transfer function) 也可以是时域的状态空间模型 (state-space model)；3）传感器数据处理：主要是对惯性传感器的数据进行滤波与分析。滤波的目的是排除系统的动态扰动以及传感器的动态噪声，主要算法应该是互补滤波器 (Complementary Filter) 和卡尔曼滤波器 (Kal ...继续阅读 (31)

要想弄清研究实时系统的意义，首先必须明确实时系统在整个人类生活中的角色。实时系统的主要研究对象是工业控制，交通和航空航天，电力及能源，网络设备及网络服务。这些系统的稳定性很大程度上决定了生命财产与经济的安全性：如电力系统的短时间崩溃会导致工业和交通停滞，并可能带来生命财产事故；航天飞行器的软件故障，会导致与地面控制中心的失联甚至是坠毁，带来巨大的财产损失。社会的正常发展和秩序很大程度上依赖于这些实时系统的稳定性和可靠性。纵使我们不想如此，人类生活的方方面面还是很大程度上依存于并不稳定的软件系统。设想如果有这样一个软件漏洞，使得多个重要系统在同一时间失控，那么其带来的社会影响和经济损失将不可估量。 实时系统的主要研究目标：保障实时系统在时间和行为上的可预测性，设立可靠的软件设计方法；就是在预防和避免以上的不可靠情况的出现。至于在当前计算机速度已经如此之快的情况下，实时性研究是否还有其必要性。答案我想也是肯定的。在新的计算机结构出现之前，CPU速度的提升不等同于系统实时性的提升。CPU速度的提升显然会减少程序的执行时间 (execution time)，但是对于从请求产生到得出结果的响应时间 (response time) 及IO的输出间隔的稳定性 (IO jitter) 依然没有明确的保证。与此同时，更加复杂的操作系统和计算机硬件也提高了这种不确定性，例如Cache缓存和内存分页带来 ...继续阅读 (37)

In older days, it is relative complex to configure a OpenCV development environment. You have to install an IDE, e.g. Mircosoft Visual Studio, and have to set many configurations of the project, such as the include folder, the header folder and where the IDE can find the third-party OpenCV library. But after Python becomes one of the main streams, things has changed. Python has proven to be a better and easier way to program and test computer vision programs, compared with C++. In this article, I will show you the simple steps that could help you to configure an OpenCV-Python ready environment ...继续阅读 (55)

When you study your first lecture in Embedded Systems, you will definitely hear the term ‘hard’ real-time and ‘soft’ real-time. Systems such as avionic systems, automobile engine control systems and cardiac pacemakers could be included in the category of hard real-time systems, while web servers, human-machine interfaces and multimedia systems are soft real-time systems. By intuition, we can infer that these hard real-time systems are more critical and important than the soft ones. But what is the really distinction between them?To answer this question, we should first ...继续阅读 (31)

The architecture of theYunfei Smart Homeproject is changed again. This time the system adopt the new boughtHP ProLiant Microserver Gen 8as the main server, instead of using an ARM-based embedded system. This evolution improves both the storage and computation capacity of the server, which makes it possible to deploy more complex nodes in the system and to provide a better user interface. The 12TB maximum storage capacity of the server also makes it an ideal NAS server for storing personal photos and videos! ...继续阅读 (36)

在嵌入式Linux平台下如果需要使用数据库功能，一般会选择SQLite或MySQL。SQLite是轻量级、基于文件的关系数据库，系统资源占用较少；但是SQLite的缺点是不支持远程部署和访问。对于大多数应用，SQLite是很易用的数据库，我之前就使用过它开发过一套生产管理系统；但是当需要远程访问数据并提供数据库安全时，MySQL则是更好的选择。考虑到树莓派的性能局限，其本身并不适合集成数据展示功能（无论是基于GUI的还是基于web的）。于是可以将其只作为数据记录平台，而将数据的整理、展示在PC端完成。这种模式下，树莓派可以作为数据采集主机，将有线 / 无线节点的数据进行集中采集记录，再通过PC进行分析和展示。在这样的初衷驱使下，我研究并整理了如何在树莓派上安装和使用MySQL。1. 安装MySQL使用管理员权限运行apt-get获取最新的MySQL及Python编程接口（之后用于数据库编程）：$ sudo apt-get install mysql-server python-mysqldb安装过程中需要输入root管理员的密码，该密码之后用于访问数据库系统。2. 测试MySQL通过以下命令运行MySQL的命令提示系统，并输入在安装过程中设置的密码：mysql -u root -p Enter password: Welcome to the MySQL monitor. Co ...继续阅读 (44)

Real-time Scheduling Theoryhas been developed over last 40 years, since the first published work ofLiu and Laylandin 1973. Before that, real-times systems were designed withcyclic executives, which is in aad-hocmanner and very difficult to maintain. In general, the theory is consist oftask modelling,scheduling policyandschedulability test. Some other issues, e.g.,resource management,response time analysis,worst-case execution time analysis, are also involved in the design of real-time systems. Here is a big picture of the real-time theory, based on my knowledge so far: ...继续阅读 (34)

在Processing中想要创作复杂的图形元素，除了可以使用循环结构外，还可以使用递归 (recursion) 。递归是一种在函数执行时调用自身的一种特殊设计方法，递归可以解决很多循环结构无法解决的问题，同时在代码实现上也极为简洁。为了可以更直观的了解什么是递归，这里先给出一个例子：// Recursive Circle // YunFei void setup() { size(420, 420); drawCircle(400); } void draw() { noLoop(); } void drawCircle(float radius) { if (radius < 10) { return; } ellipse(width/2, height/2, radius, radius); drawCircle(radius - 20); }该代码生成的图形如下：在上例中，drawCircle() 函数在返回前再次调用了drawCircle()，同时半径参数减小了20。所以drawCircle(400)会调用drawCircle(380)，drawCircle(380)绘制完毕后又会调用drawCircle(360)，… …，直到drawCircle(20)调用drawCircle(0)。此时，因为radi ...继续阅读 (34)

12月23日，我受邀参加了南京创客联盟的沙龙分享活动。本次分享活动自定主题，我就想到了之前一直很想讲但是没有机会讲的话题：创客对于大公司的影响与颠覆。一直以来，新科技与新产品都是由大公司主导的：大公司设计、生产、宣传、销售；只有在大公司成功进入市场后，小公司才会考虑复制其产品，分一杯羹。然而在现在，创客及初创公司(start-ups)借助着新的工具：快速制造、众筹、开源硬件、互联网及移动互联网等，他们的能力实际上是被放大了。于是，现在才会出现Arduino、Pebble智能手表、Oculus Rift眼镜这些颠覆了产业的新产品。他们开拓了新技术的先河，而让大公司反过来被动的去跟进，我觉得这个非常的不容易；而且，随着基础工具和设施的完备，这种通过创客起步的初创公司我相信也会越来越多。对此，我是非常期待并且乐观的。 ...继续阅读 (53)

It’s Halloween time again! Today I gonna make a Halloween pumpkin!Wait… As a geek, why not make a Arduino powered pumpkin with wield lighting effect?Sounds great, so let’s start.1.Firstly, prepare a medium size pumpkin, of course. Open the top and make it as a lid.2.Then clean the inside and sketch the pattern you want with a mark pen. Carve the pattern with a knife. It is not as difficult as it looks like and it only took me 10 minutes. This is what I have done here:3.Prepare your Arduino (I used UNO here), LED source (I used LoL led shield) and power. Program the Arduino wi ...继续阅读 (38)

Having been mainly used C and C++ in real-time systems design for many years, this is my first time to consider other languages which can handle concurrency and meet the requirement of hard real-time systems.During my time looking for a research position inthe Real-time Systems GroupinYork University, I firstly realized there is another language –Ada– which has been used in military, aerospace and industrial systems for more than three decades. It is a shame that I didn’t get a chance to know its name, even I was working in industrial and automotive filed. Ada has a fruitful ...继续阅读 (34)