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Forum: Compiler & IDEs OpenGL für AVR (Grundlegende Idee umgesetzt)


Autor: Timo Birnschein (Firma: MicroForge) (timob)
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Hallo Leute,

ich kam vor kurzem auf die Idee mal etwas 3D mit meinem AVR Mega2560 zu 
machen. Das ganze läuft auf einem T6963C Display mit 240*128 Pixeln.

Der aktuelle Code liegt im Anhang und ist ALLES ANDERE ALS EINE FERTIGE 
LIB!

Ich stelle den Code aus zwei Gründen schon ein: Zum einen, weil mich 
generell interessiert ob jemand Bedarf an sowas hat und zum anderen ob 
jemand Lust hat daran in Anlehnung an die OpenGL API weiter zu 
programmieren.

Klar ist, dass das ganze so schnell wie möglich sein muss, sonst bringt 
es nicht viel. Außerdem sollte das ganze sehr klein bleiben und so 
einfach wie möglich sein.



Bei mir dreht sich hier eine kleine Pyramide flüssig auf dem LCD, 
allerdings habe ich noch ein Problem:
Wenn ich die Vertex-Koordinaten meines Objekts negativ mache, dann 
flippt die Rotationsberechnung total aus. Das ist sehr ungünstig, da ich 
so keine Möglichkeit habe ein Objekt um seinen tatsächlichen Mittelpunkt 
zu rotieren... Kennt sich jemand ausreichend gut mit Matrixberechnungen 
und/oder Vektormathematik aus um den Fehler zu finden?

Gruß und wer weiter schreibt, bitte hier wieder einstellen, damit andere 
auch wieder darauf aufbauen können :)

Timo

Autor: Julian O. (juliano)
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Hört sich ja echt super an. Gibts ein Video von deinem bisherigen 
Pyramiden-Erfolg?

Autor: Timo Birnschein (Firma: MicroForge) (timob)
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Nein, bisher nicht. Ich würde gerne noch weiter programmieren um mit der 
Trägheit des Displays zu experimentieren. Das Problem bei Bewegungen auf 
einem alten LCD ist, dass man schnelle Pixelwechel praktisch garnicht 
erkennt. Ein komplett löschen des Screens ist bei dem T6963C leider 
garnicht möglich, darum muss man sich einen Trick ausdenken um das 
möglichst schnell erledigen zu können.

Dazu hatte ich zwei Sachen im Sinn:
1. Ubermalen der grade gezeichneten mit nicht gesetzten Pixeln, also 
alles Pixel per Pixel wieder löschen. In dem Fall muss man aber immer 
die ganze Scene zweimal zeichnen.
2. Einen Speicherbereich im Display komplett löschen und dann 
Pixelzeilenweise in den Sichtbereich kopieren. Das merkwürdige ist, dass 
das Display ein kopieren von ganzen Zeilen also 240*1 von einem Ort zum 
anderen zu unterstützen scheint. Wenn das geht, könnte man mit grademal 
128 Kommandos das Display komplett löschen, statt der bisher in jeder 
Lib verwendeten 30720*2 Kommandos. Das habe ich aber noch nicht 
getestet.

Die Lib kann bisher auch beinahe nichts, da zum einen die Berechnungen 
für die Darstellung der Vektoren nur für eine Orthogonale Darstellung 
geeignet ist und bisher keine perspektivische Verzerrung unterstützt. 
Außerdem wird außer glVertex und glLine noch nichts unterstützt :)

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Gute Idee!

Hab das mal ausprobiert, ist in der Tat noch nicht viel drin los in 
deinem Programm.

Anmerkungen:
- 8 Bit signed als Datentyp für Objekte und Translation ist zu wenig.
- Benutze besser standard Datentypen (uint8_t, int8_t etc)
- Arrays legt man nicht in .h Dateien an
- Die Matrixoperationen würde ich mehr kapseln. Eventuell in Inline 
Funktionen. Bzw. einstellbar ob Inline oder nicht (Max 
Geschwindigkeit/Kleinste Größe)
- Stubs für glBegin und glEnd hinzufügen um mit standard OpenGL code 
kompatibel zu sein
- die glcd_ Calls hast du fest eingebaut, das würde ich per Define 
extrahieren in einen Konfigurationsheader
- glRotationMatrix würde ich in höherer Auflösung speichern und nur bei 
der Ausgabe herunterrechnen. (Fixed Point)
- Zu viele Divisionen in glVertex. Da verliert man unheimlich an 
Ungenauigkeit. Außerdem fehlen mir auch Rundungen etc.
- Dein Ursprungspunkt liegt in der Mitte des Screens (So wie bei der PC 
Version?). Da müsste man auch ein paar Konfigurationsdefines hinzufügen 
um einen konstanten Offset einbauen zu können. Ansonsten hing bei mir 
alles oben links im Fenster.

Soweit erst mal. Hast du denn noch Lust weiterzumachen? Habe mal ein 
kleines Windowsprogramm gebaut, wo man die Lib ausprobieren kann. Ist 
mit MSVC kompilierbar. Video siehe Anhang.

Ein Beispielprogramm sieht dann so aus:
#include "Emulator.h"
#include "avr_gl.h"

int Round(double d)
{
  if (d > 0)
    return (int) (d + 0.5);
  else
    return (int) (d - 0.5);
}

void AVRTick()
{
  /* 10ms */
  static double phi = 0;

  glClear();
  glLoadIdentity();
  glRotate3i(5,Round(phi), 5 );
  glPyramid(50, 50, 10, 10, 1);

  phi += .5;

  if (phi>=62)
    phi = 0;
}

int AVRMain()
{
  while(1)
  {

  }
}

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Der obige Code ist schon seit etlichen Jahren im Netz zu finden und 
wurde eigentlich für einen M16C geschrieben. Ursprünglich stammt er von 
hier:
http://www.mikrocontroller.com/de/m16c.php
Den Code kann man optimieren, wenn man anstelle der 32bit Variablen nur 
16bit Festkomma verwendet und das ganze in Assembler berechnet (oder 
zumindest nur die 16x16->16bit Festkomma Multiplikationen in Assembler 
macht). Mit 8x8bit Berechnungen wird der Fehler zu groß, 16bit ist also 
schon sinnvoll.
Sobald die Modelle komplexer werden, ist ein AVR allerdings schnell 
überfordert, vor allem da für eine 16bit Operation mehrer Takte 
erforderlich sind. Im Anhang mal ein Video von einem deutlich 
aufwendigeren Modell auf einem 320x240LCD, berechnet von einem dsPIC der 
nebenbei auch noch LCD Controller spielt.

Autor: Timo Birnschein (Firma: MicroForge) (timob)
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Moin Benedikt!

Wir haben ja mal zusammen das 4" Display Projekt gemacht!

Der Code stammt von hier: http://www.mikrocontroller.com/de/m16c.php
Das steht aber auch in der .h Datei. Ich habe erstmal nur den ganzen 
Codehaufen in unterschiedliche, intelligent benannte Funktionen 
untergebracht. Ich habe den Code natürlich übernommen - mit den dazu 
gehörigen Credits :)

Ich fand es sehr gut, dass man mit dem AVR solchen Schabernack treiben 
kann, darum habe ich gehofft, dass es irgendwer mal weiter / 
umprogrammiert :)

Total uneigennützig natürlich.... natürlich! ;-)

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Stimmt, in der h Datei stehts. Ich hatte mir nur die .c angesehen und 
der Code kam mir sehr bekannt vor.

Ich hätte den kompletten Code, optimiert in Assembler für AVR, falls 
interesse besteht.
Allerdings nur mit 8bit Berechnungen, d.h. mit relativ großen 
Rundungsfehlern.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Hallo!
Wusste gar nicht, dass da in der Richtung schon mal jemand was probiert 
hat. Habe nur was zu tun gesucht und deswegen eine kleine Testsuite 
gebaut für den Code vom TO.
Wenn da aber schon so viel fertiger Code parat liegt, lohnt es ja schon 
fast gar nicht mehr da noch mal neu anzufangen.

Aber tolle Sache!

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