關(guān)于山東大學(xué)（威海）全向組海韻三隊提交的?RT-Thread?技術(shù)報告中的若干疑點
[導(dǎo)讀]簡介：本文內(nèi)容是在8月13日郵件接收到參加全國大學(xué)生智能車競賽同學(xué)寫來的一封郵件。其中對于公開的山東大學(xué)（威海）全向組提交的RT-Thread技術(shù)報告中所產(chǎn)生的若干疑點。針對于競賽中所使用的沁恒單片機(jī)在RAM，CPU速度等方面的不足，作者質(zhì)疑山東大學(xué)全向組報告中存在不實之處。海韻...
簡 介： 本文內(nèi)容是在8月13日郵件接收到參加全國大學(xué)生智能車競賽同學(xué)寫來的一封郵件。其中對于公開的山東大學(xué)（威海）全向組提交的RT-Thread技術(shù)報告中所產(chǎn)生的若干疑點。針對于競賽中所使用的沁恒單片機(jī)在RAM，CPU速度等方面的不足，作者質(zhì)疑山東大學(xué)全向組報告中存在不實之處。
海韻三隊同學(xué)很快針對提出的疑問進(jìn)行了書面的回復(fù)，具體內(nèi)容在本文的最后一節(jié)。關(guān)鍵詞： RTT，智能車競賽，質(zhì)疑，沁恒單片機(jī)
01 問題來源
??卓大大你好，這是我閱讀您csdn上公布的獲得rtt專項獎進(jìn)入國賽的技術(shù)報告后，產(chǎn)生的一些疑問，篇幅問題我寫成了word。如果確實有這個問題，希望卓大大能重視，如果是我自身因知識儲備不足而產(chǎn)生的誤解，希望卓大大樂一樂就好，不要在意。??下面內(nèi)容是來自于郵件中WORD文檔內(nèi)容：關(guān)于山東大學(xué)（威海）全向組海韻三隊提交的 RT-Thread 技術(shù)報告中的若干疑點。- 基于RT-Thread全向賽車控制算法開發(fā)[1]
- 第十六屆全國大學(xué)生智能汽車競賽RT-Thread創(chuàng)新專項獎[2]
02 若干疑點
一、關(guān)于RAM使用問題
??最明顯的一點是RAM的使用情況。文中作者也承認(rèn)圖像處理線程sweep需要存儲的數(shù)據(jù)非常多，卻只為其設(shè)置了2KB的?？臻g，這顯然不正常，所以我對其RAM占用空間進(jìn)行了分析。RAM的大頭是圖像數(shù)組。從總鉆風(fēng)傳回的為灰度圖像數(shù)組，根據(jù)作者提供的屏幕截圖，通過初略估計列像素點（數(shù)像素點），再通過圖像的長寬比例可以計算出圖像數(shù)組約為100*75。RAM里的包括data和bss的數(shù)據(jù)，即304 15976≈15.9KB，再加上作者分配的動態(tài)進(jìn)程里的?？臻g5.7KB，顯然已經(jīng)超過了單片機(jī)的20KBRAM空間。這還是在最保守的情況下估計的RAM占用空間，即圖像顯示與圖像處理共用一個數(shù)組，而不是在二值化后重新開辟一個內(nèi)存空間用來存二值化后的圖像數(shù)組（CH32V103底層里的BOOL也被typedef成了unsigned char即最小的存儲單位是一個字節(jié)）。??而采用共用數(shù)組的方法時，會有一個明顯的問題，就是在總鉆風(fēng)DMA傳回數(shù)據(jù)時，會更改當(dāng)前正在寫入顯示屏的這個數(shù)組，造成這個數(shù)組有幾行是有亂七八糟條紋的。至于DMA的問題，后面還有疑問。??綜上所述，在作者不定義任何全局變量，僅有一些少的可憐的動態(tài)內(nèi)存還缺乏進(jìn)程間通訊傳遞變量的情況下，僅僅一個圖像和?？臻g分配就已經(jīng)超出了單片機(jī)內(nèi)存，作者是如何做到讓小車正常運行不得而知。二、攝像頭采集問題
??作者貼出了總鉆風(fēng)的配置函數(shù)，從中可以看出攝像頭的幀率是130，即7.8ms傳回一幀圖像不管單片機(jī)接不接收，而作者圖像的處理時間顯然大于這個間隔時間。1、場中斷優(yōu)先級大于進(jìn)程優(yōu)先級
??優(yōu)先級大于進(jìn)程時，場中斷都得到響應(yīng)，打開DMA通道讓DMA硬件傳輸。DMA指向的地址就是上面說的可憐的被共用的顯示和處理的圖像數(shù)組，此時該數(shù)組會被從頭一個個地更新，要是與此同時正跑著處理或者顯示的進(jìn)程（大多數(shù)情況下肯定是的，因為這兩個進(jìn)程優(yōu)先級高且用時長），會造成顯示錯誤或者處理錯誤。2、場中斷優(yōu)先級小于進(jìn)程優(yōu)先級
??OK，另一種情況，優(yōu)先級小于進(jìn)程，則中斷頻頻得不到響應(yīng)，好不容易一次所有進(jìn)程都掛起（太巧了），場中斷得到了響應(yīng)，打開DMA通道，同樣面臨上面的問題，且DMA中斷的優(yōu)先級如何？- 小了甚至輪不到
DMA中斷觸發(fā)，根本無從發(fā)出攝像頭采集完成的信號。 - 大了你怎么保證場中斷開啟
DMA通道的時機(jī)攝像頭還沒開始回傳？
RTT的程序時，就出現(xiàn)了這樣的問題，我調(diào)了很久最后采用攝像頭兩個中斷優(yōu)先級最高，瘋狂降低幀率到30的方案才勉強(qiáng)協(xié)調(diào)了這個問題，也可能是我菜，不知道大佬是如何實現(xiàn)的？??在我看來作者的方案是不現(xiàn)實的，除非去掉處理圖像這個占用時間極多且優(yōu)先級高的進(jìn)程才有可能，那么這輛車還能運行嗎？三、單片機(jī)運行速度問題
??在該章（文章中第8章第3節(jié)）中，作者聲稱采用RTT系統(tǒng)減短了其圖像處理的時間和獲取圖像的時間，這就很離譜了，在CPU沒有超頻，沒有優(yōu)化算法的情況下，為何采用了一個操作系統(tǒng)就讓單片機(jī)運算速度加快了？從并發(fā)的角度來看，各個線程在使用??這就很奇怪了，圖像的處理中還需要延時嗎？??就算有延時，將圖像處理進(jìn)程掛起去執(zhí)行其他進(jìn)程，delay, ?事件等待這類函數(shù)時， 會總動讓出CPU給其他需要的線程。不僅書寫delay延時函數(shù)操的心少了，整個CPU的利用率也得到了提高，最終提升了并發(fā)性。
OK，CPU利用率確實得到了提高，但對圖像處理這個進(jìn)程來說，這個延時不是還在嗎？？？??處理完一幀圖像的時間根本不會減少甚至?xí)冮L?。ň€程的掛起，調(diào)度，壓棧出棧等等一切操作都是需要時間的）況且一般簡單的算法處理，根本不需要多線程進(jìn)行，多線程也不會帶來效率的提升反而將問題復(fù)雜化。變量 time 代表的是獲取一副圖像的時間。每獲取一幅圖像后發(fā)送一次數(shù)據(jù)給上位機(jī)，得到的結(jié)果如圖俗稱（縱軸的單位是）?？芍猂T-Thread操作系統(tǒng)下獲取一幅攝像頭圖像的時間在1000即左右。??更離奇的是，在采用RTT后，連圖像的獲取都得到了加速，上面討論過，在操作系統(tǒng)的情況下要保證圖像場中斷以及DMA中斷的實時性有多么困難，且圖像是由攝像頭發(fā)出的，傳輸?shù)臅r間是由攝像頭DMA傳輸?shù)乃俣葲Q定的，怎么會因為接收方換了個系統(tǒng)就變快了？所以作者根本就是在 無中生有，編造事實 。03 質(zhì)疑結(jié)論
??該篇論文的槽點簡直數(shù)不勝數(shù)，讓人不得不懷疑其真實性。??我不是說山威的同學(xué)就一定寫的假論文，可能只是因為我自身的無知，才會有這么多所謂的"疑點"。至少從論文中還是可以看出，作者是學(xué)過RTT的。??我不是計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，這是我第一次使用單片機(jī)的操作系統(tǒng)。學(xué)習(xí)一個新的事物，在CH32V103上移植RTT也讓我吃盡了苦頭。但是直到現(xiàn)在，我還是堅持認(rèn)為：在CH32V103這款單片機(jī)上像作者這樣跑操作系統(tǒng)是不可能的。就算是可能，有些設(shè)計也是拍腦袋寫出來的，不使用操作系統(tǒng)，可以做到更好。??我的觀點可能有些是錯的，或者沒有 GET 到山威技術(shù)報告的點，但這些都不是空穴來風(fēng)，而是在我調(diào)RTT的過程中遇到過，考慮過的問題。相較于其他組別的單片機(jī)，沁恒的這款單片機(jī)顯然在RTT的適用性上差了不少，也正因此需要投入更多的精力處理而不是濫竽充數(shù)。??所以我希望能要求山威立刻（以防連夜改出來）公開其軟件工程，接收全國車友的監(jiān)督。一旦程序被證實是假的，或者給不出來，取消其資格，并且追究其論文造假的責(zé)任。??但我知道這個訴求大概率不會得到實現(xiàn)，這件事也大概率不了了之，畢竟 RTT的名單是RTT公司給出[3] 的，可能查閱的專家因為不太了解比賽而以一些其他原因?qū)⑵湓u出，組委會也多一件事不如少一件事得過且過。??怎么說呢，作為一個非利益相關(guān)者，山威進(jìn)不進(jìn)國賽對我也沒什么影響，但既然卓大大公布出來了，我看到了也不吐不快，希望能促成這個比賽往更好的方向發(fā)展，能少一些不公平不公正的現(xiàn)象發(fā)生。04 回復(fù)質(zhì)疑
??我是海韻三隊的軟件隊員?，F(xiàn)在回復(fù)CSDN上對我們隊的質(zhì)疑。一、回應(yīng)關(guān)于RAM使用問題
??質(zhì)疑者對我們圖像數(shù)組長寬比例的判斷直接目測估計100*75這一點未免也太不嚴(yán)謹(jǐn)了，我們真實使用的是80*60的數(shù)組，差出來的這些空間能放多少全局不量我就不說了。??當(dāng)時我們還開了os優(yōu)化這一點非常重要，沒有在論文里提到。沒開優(yōu)化的話肯定是超出這個芯片的RAM及FLASH大小了，因為沒有對os能優(yōu)化多少空間有研究就不給出計算了。??最后所有程序編譯一遍是剛好卡在超出大小邊緣了，以下是我剛剛編譯的結(jié)果而且并沒有臨時修改什么代碼的，RTT公司的人員應(yīng)該有我們的源程序可以讓他們編譯一遍。RTT進(jìn)國賽的人。如果要復(fù)現(xiàn)也應(yīng)該是所有人進(jìn)行復(fù)現(xiàn)。我也看了其他人寫的RTT論文，說實話寫的也非常優(yōu)秀，但并不是所有人都對RTT的使用部分做了詳細(xì)說明，我們也是第一次研究RTT所以某些地方可能寫得不是那么嚴(yán)謹(jǐn)，當(dāng)時忙著交RTT論文也并沒有對所有貼上去的圖片進(jìn)行檢查。二、回應(yīng)攝像頭采集問題
??我坦白一點，可能是對RAM的分配還不怎么合理，所以小車在發(fā)10 次車還是會出現(xiàn)1次的死機(jī)現(xiàn)象，可能是因為內(nèi)存爆了吧。但是出現(xiàn)的概率比較低所以我們就沒有再對RAM分配進(jìn)行最好的優(yōu)化了。然后質(zhì)疑者還提到了場中斷優(yōu)先級的問題，說實話當(dāng)時我們并沒有想到是這個問題，所以這可能是造成我們還會偶爾死機(jī)幾次的原因，謝謝你提出來了。??然后質(zhì)疑者還提到了什么共用數(shù)組會有亂七巴糟的條紋，現(xiàn)在我澄清一下。首先我在原有的數(shù)組 mt9v034_image下又創(chuàng)建了一個放二值化數(shù)據(jù)的數(shù)組，應(yīng)該是因為os優(yōu)化的原因bss和dec確實沒有超，如果超了我們就用備用的雙核方案了。這個數(shù)組僅僅是方便我對比灰度圖和二值化圖，并不是時時刻刻在用的?。≈挥性谡{(diào)參系統(tǒng)里按下了圖像顯示頁面選項時才會跳到那個函數(shù)進(jìn)行二值化并顯示，平常車在跑的時候是只用到了mt9v034_image數(shù)組的而且并不需要對數(shù)組進(jìn)行二值化賦值，因為我的算法是用mt9v034_image數(shù)組灰度值大小直接跟二值化閾值進(jìn)行比較來判斷這個點是趨于黑還是趨于白，這樣做的好處是省下了對數(shù)組每一個像素點賦值的時間。??質(zhì)疑者還提到同時跑著處理和顯示的線程，額...實際上因為算法原因顯示線程是和調(diào)參系統(tǒng)掛鉤的，只在我需要調(diào)試看圖像及參數(shù)的時候才會同時開著圖像顯示，當(dāng)然不會讓小車跑的同時開著圖像了，這個明顯是常識問題我肯定不會犯錯。三、回應(yīng)單片機(jī)速度問題
??這篇論文并不是全都是我寫的，有一部分是另一個隊友寫的，但他并沒有參與軟件開發(fā)，所有軟件算法、調(diào)參、控制全都是我一個人寫的，沒有那么牛逼也包攬其他雜活了。??那個延時的問題我當(dāng)然不可能在圖像處理里面延時這不是傻子嗎。這一小部分可能是我隊友為了水的字?jǐn)?shù)寫上去的，但是我還是要為當(dāng)時因為時間緊湊沒有嚴(yán)格刪掉水的部分而為大家道歉。??然后質(zhì)疑者提到了處理完一幀的時間壓根不會減少，這一點我其實是同意的，但是可能是我放測試運行時間的代碼位置不對，上位機(jī)給出的結(jié)果確實是少了，但是當(dāng)時要到交論文的截止時間了所以并沒有深入探究嚴(yán)謹(jǐn)性，造成了質(zhì)疑者的誤解這一點我要道歉。四、回應(yīng)質(zhì)疑總結(jié)
??最后在總結(jié)一下，說實話突然被告知自己的隊伍被舉報了還挺意外的，為什么只舉報我們山威的而不專門發(fā)一篇文章也舉報其他隊呢？其他隊的論文我也看了說實話能舉報的點比我的論文多得多吧，這一點也不經(jīng)讓我產(chǎn)生質(zhì)疑，是有人眼紅山威今年的成績而專門挑刺嗎？??公開源程序的話我是覺得不太合適的，這設(shè)計到了我們的核心算法，如果要公開那也應(yīng)該公開所有通過RTT進(jìn)國賽的人，然后質(zhì)疑者就可以從中”參考”他們的代碼了？??這篇文章臨時寫出來的可能在用詞上和行文結(jié)構(gòu)上不太嚴(yán)謹(jǐn)請各位見諒。
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