Entwicklung autonomer mobiler Systeme day by day
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Erste Woche
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83_AV/02_Architekturen/
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Kutsche mit Passagier
Einführung in die Bildverarbeitung
83_AV/Justina_GPS_Engin_Hinze.pdf
83_AV/Justina_Kamera_Kortecha.pdf
Bildverarbeitung mit Processing
... Ketai-Library
Vorschläge für Referate
Geänderter Vorschlag: Lieber drei kleine Referate, als ein großes.
Rolf Isermann. Fahrerassistenz-systeme 2017.Image Processing. S.96-107.
Günther Ullrich. Fahrerlose Transportsysteme. Technologische Standards (, insb. Navigation) bei FTS. S.105-175.
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Ergänzung zu Bildverarbeitung: Bilderkennung mittels Neuronaler Netze
67_Echtzeitsysteme/08_NeuronaleNetzeExkurs/ Wiederholung Regelungstechnik: Der Zustandsregler
62_Regelungssysteme/08_Polvorgabe62_Regelungssysteme/07_Einstellregeln/05_Daempfungsgrad
Beispiele zu ode und csim -- 62_Regelungssysteme/01_day_by_day/pt1.zip
Prinzipieller Aufbau einer Lenkregelung
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Seminarvortrag Grundlagen der Regelungstechnik -- PID-Regler / Auslegung nach Ziegler und Nichols
Seminarvortrag Implementierung eines NN "Wieviele Finger zeige ich?"
Idee für den Tag der Offenen Tür: Autonomes Gehen
Techniken mit Hilfe eines Android Smartphones (im exemplarisch Unterricht vorgestellt)
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Processingbeispiele, in denen die Anforderungen einzeln erfüllt werden:
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94_VSI/03_TTS
Siehe Tutorial für VR mit Processing Android auf processing.org.
92_Soundinstallation/03_material/11_Snippets/05_VR_Playing_Sound/04_Modularization1
92_Soundinstallation/03_material/11_Snippets/05_VR_Playing_Sound/05_Modularization2
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Beginn der Projektarbeit am "autonomen Gehen"
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Seminarvortrag Lino Lindner -- Neuronale Netze
Präsentation: Automatische Auswertung von Kamerabildern
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Präsentation:
Tobias Naumann -- Ethik und AV 7.5.
Themen
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Sketches
Siehe in Processing: Files -> Examples -> Contributed Libraries -> Ketai ->
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Bild 0-1: Einige Koordinaten auf dem Campus der THB.
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Präsentation:
Marvin Rausch -- Sicherheit bei AV 14.5.
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Christian Quetk -- Methoden der KI 14.5.
Vorlesung
Einfache Modellierung eines Fahrzeugs / Regelung mit N.N. -- nur Kinematik!!!
Cognimem: Neurocar.
Cognimem: Tutorials / Demonstrations
Projektarbeit Phase 1: Versuchen Sie in dieser und der nächsten VA ein erstes Konzept für das "Autonome Gehen" zu entwickeln und teilweise umzusetzen. In einer nachfolgenden Auswertung werden fehlendes Wissen ergänzt und ein Plan für einen zweiten Versuch entwickelt.
Anfrage: Kolloquium Master MB: Di letzte Vorlesungswoche, 26.06.2018, 15:30 bis 18Uhr.
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Bild 0-2: Einfache Regeln, um ein autonomes Vehikel autonom fahren zu lassen ...
Ziel: Selbst lernendes Neuronales Netz erstellen
83_AV/01_day_by_day/AVneuro.zip -- Drei Sketche, die zu einem selbst lernenenden Neuronalen Netz für die Lenkregelung hinführen.
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Neuronales Netz auf FPGA
Realisierung einer FPGA-basierten Lenkregelung für das simulierte Vehikel.
Dazu: Datenaustausch zwischen PC und FPGA mittels Arduino über die serielle Schnittstelle.
Und: Übertragung des Neuronalen Netzes in eine Struktur, die mit diskreten Werten auskommt.
Teilaufgaben:
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Pin-Belegungen Arduino / FPGA:
Sensor s0 s1 s2 s3 FPGA IO25 IO26 IO27 IO28 Arduino IO5 IO6 IO7 IO8 Lenkung -1 +1 0 FPGA IO23 IO24 keiner von beiden Arduino IO3 IO4 keiner von beiden Alles mit inverser Logik, um elektrisches Konzept umsetzbar zu machen WIE SCHICKE ICH DIE SENSORWERTE VOM ARDUINO AN DEN FPGA?: //Arduino: void setup() { //Sensoren: von Arduino nach FPGA pinMode(5,INPUT); pinMode(6,INPUT); pinMode(7,INPUT); pinMode(8,INPUT); digitalWrite(5,LOW); digitalWrite(6,LOW); digitalWrite(7,LOW); digitalWrite(8,LOW); ... //Lenkzustand von FPGA nach Arduino pinMode(3,INPUT); pinMode(4,INPUT); digitalWrite(3,LOW); //hier auch kein pullup! digitalWrite(4,LOW); // ... dadurch positive Logik möglich } //Pattern senden: s0=0 s1=1 s2=1 s3=1 void loop() { ... pinMode(5,OUTPUT); //s0 = 0 pinMode(6,INPUT); //s1 = 1 pinMode(7,INPUT); //s2 = 1 pinMode(8,INPUT); //s3 = 1 ... }
Code 0-1: Pin-Belegungen Arduino / FPGA:
Teillösungen
Teillösung 1: Lenkregelung erfolgt über Arduino
Bild 0-3: Teillösung 1
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//Sendet den Lenkzustand zurück an den PC: // X==-1 Y==1 Z==0 int sensor=0; int lenk = 0; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(9,OUTPUT); pinMode(10,OUTPUT); pinMode(11,OUTPUT); pinMode(12,OUTPUT); digitalWrite(9,LOW); digitalWrite(10,LOW); digitalWrite(11,LOW); digitalWrite(12,LOW); } void loop() { while(Serial.available()) { sensor = Serial.read(); } if(sensor>='A' && sensor<='A'+15) { sensor-='A'; //Regeln wie in regel() ... einfache Version im Processing Sketch //Processing: // public float regeln(int[] sensorwerte) //liefert omega // { // if(sensorwerte[2]==0) // return -1; // else if(sensorwerte[3]==0) // return 1; // else // return 0.0; // } //Hier: if((sensor/4)%2==0) //s2 lenk = -1; else if((sensor/8)%2==0) //s3 lenk = 1; else lenk = 0; //Zurück schicken: if(lenk==-1) Serial.write('X'); else if(lenk==1) Serial.write('Y'); else Serial.write('Z'); // S0 if(sensor%2>0) digitalWrite(9,HIGH); else digitalWrite(9,LOW); sensor/=2; // S1 if(sensor%2>0) digitalWrite(10,HIGH); else digitalWrite(10,LOW); sensor/=2; // S2 if(sensor%2>0) digitalWrite(11,HIGH); else digitalWrite(11,LOW); sensor/=2; // S3 if(sensor%2>0) digitalWrite(12,HIGH); else digitalWrite(12,LOW); } }
Code 0-2: Quelltext Arduino (AV502_sensor_von_PC_Lenk)
public void zeitschritt(float dt) { .... //Sensorwerte an den Arduino senden: myPort.write((int)'A'+ sensorwerte[0] +2*sensorwerte[1] +4*sensorwerte[2] +8*sensorwerte[3] ); //Lenkwert vom Arduino empfangen: while(myPort.available()>0) { int wert = myPort.read(); if((char)wert=='X') LENK_VON_ARDUINO = -1; if((char)wert=='Y') LENK_VON_ARDUINO = 1; if((char)wert=='Z') LENK_VON_ARDUINO = 0; } } ... public float regeln(int[] sensorwerte) //liefert omega { //Lenkwerte vom Arduino nehmen: return LENK_VON_ARDUINO; } public void draw() { background(0); textSize(20); fill(255); text("Lenkwert von Arduino: "+LENK_VON_ARDUINO,10,20); translate(width/2, height/2); scale(1.0,-1.0); .... }
Code 0-3: Wichtige Code-Teile Processing
Arduino-Sketch gezipt: AV_502_sensor_von_PC_Lenk.zip
Teillösung 2: Lenkregelung erfolgt über FPGA
Bild 0-4: Lenksignale vom FPGA.
Nachweis, dass die Signale wirklich vom FPGA kommen: Lenk0 / Lenk1 - Letungen temporär kappen:
Bild 0-5: Lenksignale gekappt. Fahrzeug entgleist.
Lekregelun erfolgt nach Regeln über den FPGA
Das Processing-Programm aus der ersten Teillösung kann unverändert wiederverwendet werden.
//Leitet Sensorwerte weiter an den FPGA: //Sensor Arduino(out) FPGA(in) // s0 == IO5 == IO25 // s1 == IO6 == IO26 // s2 == IO7 == IO27 // s3 == IO8 == IO28 //Lenkwert: //Wert Arduino(in) FPGA(out) //-1 IO3 IO23 // 1 IO4 IO24 // 0 IO3==IO4==0 //Sendet den Lenkzustand zurück an den PC: // X==-1 Y==1 Z==0 int sensor=0; int lenk = 0; int i; //Laufvariable für Schleifen void setup() { //Verbindung zu FPGA //Sensoren: von Arduino nach FPGA pinMode(5,INPUT); pinMode(6,INPUT); pinMode(7,INPUT); pinMode(8,INPUT); digitalWrite(5,LOW); digitalWrite(6,LOW); digitalWrite(7,LOW); digitalWrite(8,LOW); //Lenkzustand von FPGA nach Arduino pinMode(3,INPUT); pinMode(4,INPUT); digitalWrite(3,LOW); //hier auch kein pullup! digitalWrite(4,LOW); // ... dadurch positive Logik möglich //Kontroll-LEDs: pinMode(9,OUTPUT); pinMode(10,OUTPUT); pinMode(11,OUTPUT); pinMode(12,OUTPUT); digitalWrite(9,LOW); digitalWrite(10,LOW); digitalWrite(11,LOW); digitalWrite(12,LOW); Serial.begin(9600); } void loop() { while(Serial.available()) { sensor = Serial.read(); } if(sensor>='A' && sensor<='A'+15) { sensor-='A'; //Regeln wie in regel() ... einfache Version im Processing Sketch //Processing: // public float regeln(int[] sensorwerte) //liefert omega // { // if(sensorwerte[2]==0) // return -1; // else if(sensorwerte[3]==0) // return 1; // else // return 0.0; // } //Hier: DEAKTIVIERT, soll jetzt von FPGA kommen. // if((sensor/4)%2==0) //s2 // lenk = -1; // else if((sensor/8)%2==0) //s3 // lenk = 1; // else // lenk = 0; //Dazu zuerst Sensorzustand an FPGA weiterleiten: //s0 if((sensor/1)%2==1) pinMode(5,INPUT); //High bei FPGA wird über dessen Pullup-R erreicht!!! else pinMode(5,OUTPUT); //Damit wird GROUND übertragen und LOW bei FPGA stellt sich ein //s1 if((sensor/2)%2==1) pinMode(6,INPUT); else pinMode(6,OUTPUT); //s2 if((sensor/4)%2==1) pinMode(7,INPUT); else pinMode(7,OUTPUT); //s3 if((sensor/8)%2==1) pinMode(8,INPUT); else pinMode(8,OUTPUT); //Jetzt ein paar Taktzyklen Pause, bis sich der //Ausgabezustand beim FPGA stabilisiert hat (ev. unnötig): for(i=0;i<100;i++) PORTB|=0b00000000; //Nun Lenkzustand von FPGA holen: if( digitalRead(3)>0 ) lenk = -1; else if( digitalRead(4)>0 ) lenk = 1; else lenk = 0; //Zurück schicken: if(lenk==-1) Serial.write('X'); else if(lenk==1) Serial.write('Y'); else Serial.write('Z'); // S0 if(sensor%2>0) digitalWrite(9,HIGH); else digitalWrite(9,LOW); sensor/=2; // S1 if(sensor%2>0) digitalWrite(10,HIGH); else digitalWrite(10,LOW); sensor/=2; // S2 if(sensor%2>0) digitalWrite(11,HIGH); else digitalWrite(11,LOW); sensor/=2; // S3 if(sensor%2>0) digitalWrite(12,HIGH); else digitalWrite(12,LOW); } }
Code 0-4: Neues Arduino-seitiges Programm
library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.NUMERIC_STD.ALL; entity neuro1 is Port ( MEINECLOCK : in STD_LOGIC; MEINELED : out STD_LOGIC; S0 : in STD_LOGIC; S1 : in STD_LOGIC; S2 : in STD_LOGIC; S3 : in STD_LOGIC; LENK0 : out STD_LOGIC; LENK1 : out STD_LOGIC); end neuro1; -- Clock-In == 6MHz, Toggeln nach 3000000 Schritten ergibt 1Hz Blinkfrequenz. architecture Behavioral of neuro1 is signal zaehler : integer range 0 to 2999999 := 0; signal logikpegel : std_logic := '0'; signal dummy0 : std_logic := '0'; signal dummy1 : std_logic := '0'; signal dummy2 : std_logic := '0'; begin process begin wait until rising_edge(MEINECLOCK); if (zaehler<2999999) then zaehler <= zaehler+1; else zaehler <= 0; logikpegel <= not logikpegel; end if; end process; MEINELED <= logikpegel or ( dummy0 and dummy1 ); LENK0 <= not S2; LENK1 <= not S3; dummy0 <= S0; -- Um Compilerprobleme an dieser Stelle zu vermeiden dummy1 <= S1; end Behavioral;
Code 0-5: FPGA-Quelltext "neuro1" -- Da bei den einfachen Regeln S0 und S1 nicht benutzt werden, werden Dummy-Signale verwendet.
## GCLK6 ist auf FPGA-Chip Pin 56 NET "MEINECLOCK" LOC = "P56"; ## IO_L05P_0 ist auf FPGA-Chip Pin 125 NET "MEINELED" LOC = "P125"; NET "MEINECLOCK" IOSTANDARD = LVCMOS25; NET "MEINELED" IOSTANDARD = LVCMOS33; NET "S0" LOC = "P135" | PULLUP | IOSTANDARD = LVCMOS33 ; ## IO25 NET "S1" LOC = "P139" | PULLUP | IOSTANDARD = LVCMOS33 ; ## IO26 NET "S2" LOC = "P140" | PULLUP | IOSTANDARD = LVCMOS33 ; ## IO27 NET "S3" LOC = "P142" | PULLUP | IOSTANDARD = LVCMOS33 ; ## IO28 NET "LENK0" LOC = "P132" | IOSTANDARD = LVCMOS33 | SLEW = SLOW ; ## IO23 NET "LENK1" LOC = "P134" | IOSTANDARD = LVCMOS33 | SLEW = SLOW ; ## IO24
Code 0-6: ucf-Datei
AV_503_sensor_von_FPGA.zip -- Arduino-Projekt
Teillösung 3: NN nach Integer überführen und auf Arduino testen
Bevor das Neuronale Netz (NN) auf dem FPGA implementiert wird, wird das NN mit Integer-Werten umgesetzt und auf dem Arduino getestet.
Es wurde -127...+127 (knapp ein Byte / signed char) als Zahlenbereich für die Gewichte festgelegt und 0..127 als Wertebereich bei der sigmoiden Funktion.
Nach der Optimierung gibt das Processing-Programm alle Gewichte aus, um sie im Arduino-Programm verwenden zu können.
Außerdem wird geprüft, ob bei der gewichteten Summenbildung keine Werte außerhalb eines Zahlenbereiches von +/-32000 vorkommen (ca. 4Byte signed Integer):
AV_601_Neuro_Arduino.zip (Arduino-Sketch, wird zusammen mit Processing-Sketch AV502_Arduino_Regeln_lenk benutzt s.o.)
//Sendet den Lenkzustand zurück an den PC: // X==-1 Y==1 Z==0 //Verwendet ein Neuronales Netz //auf Grundlage von: // AV601_integer_Neuro //MAXWERT=16129 MINWERT=-3575 .... deshalb 2-Byte-Integer o.k. int sensor=0; int lenk = 0; char w[] = {-77,-77,127,-23,73,-127,23,-27,73,-27,-23,-127,23,-27,-127,-27,23,-27,127,-73}; //für Input -127..+127, also 255 verschiedene Werte: char sigmo[] = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,6,15,34,63,92,111,120,124,126,126,126,126,126,126,126,126,126,126,126,126,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127}; int s0,s1,s2,s3, out0,out1,out2,out3,out4; int sens0,sens1,sens2,sens3; int sigmoid(int x) { if(x<-127) x=-127; if(x> 127) x=127; x+=127; return sigmo[x]; } int neuro(int s0, int s1,int s2, int s3) { out0=s0*w[0]+s1*w[1]+s2*w[2]+s3*w[3]; out1=s0*w[4]+s1*w[5]+s2*w[6]+s3*w[7]; out2=s0*w[8]+s1*w[9]+s2*w[10]+s3*w[11]; out3=s0*w[12]+s1*w[13]+s2*w[14]+s3*w[15]; // out0 = sigmoid(out0); // out1 = sigmoid(out1); // out2 = sigmoid(out2); // out3 = sigmoid(out3); out4 = out0*w[16]+out1*w[17]+out2*w[18]+out3*w[19]; // out4 = sigmoid(out4); if(out4>32) return 1; else if(out4<-32) return -1; else return 0; // out4 = (out4 - 63)/63; // return out4; } void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(9,OUTPUT); pinMode(10,OUTPUT); pinMode(11,OUTPUT); pinMode(12,OUTPUT); digitalWrite(9,LOW); digitalWrite(10,LOW); digitalWrite(11,LOW); digitalWrite(12,LOW); } void loop() { while(Serial.available()) { sensor = Serial.read(); } if(sensor>='A' && sensor<='A'+15) { sensor-='A'; //Regeln wie in regel() ... einfache Version im Processing Sketch //Processing: // public float regeln(int[] sensorwerte) //liefert omega // { // if(sensorwerte[2]==0) // return -1; // else if(sensorwerte[3]==0) // return 1; // else // return 0.0; // } //Hier: DEAKTIVERT // if((sensor/4)%2==0) //s2 // lenk = -1; // else if((sensor/8)%2==0) //s3 // lenk = 1; // else // lenk = 0; //Neuronales Netz: if((sensor/1)%2==0) sens0=0; else sens0=1; if((sensor/2)%2==0) sens1=0; else sens1=1; if((sensor/4)%2==0) sens2=0; else sens2=1; if((sensor/8)%2==0) sens3=0; else sens3=1; lenk = neuro(sens0,sens1,sens2,sens3); //Zurück schicken: if(lenk==-1) Serial.write('X'); else if(lenk==1) Serial.write('Y'); else Serial.write('Z'); // S0 if(sensor%2>0) digitalWrite(9,HIGH); else digitalWrite(9,LOW); sensor/=2; // S1 if(sensor%2>0) digitalWrite(10,HIGH); else digitalWrite(10,LOW); sensor/=2; // S2 if(sensor%2>0) digitalWrite(11,HIGH); else digitalWrite(11,LOW); sensor/=2; // S3 if(sensor%2>0) digitalWrite(12,HIGH); else digitalWrite(12,LOW); } }
Code 0-7: Arduino-Programm (wahlweise mal mit/mal ohne sigmoide Funktion)
Teillösung 4: NN auf FPGA übertragen
Bild 0-6: Neuronales Netz auf FPGA steuert (sehr simple) Fahrzeugsimulation auf PC.
Da sinnvollerweise die Umsetzung nicht als Prozeß erfolgt, müssen neue Sprachelemente eingeführt werden, die prozeßhaften Code als "fest verdratete" Konstrukte umsetzen.
Die neuen Sprachelemente, die diese Anforderung erfüllen sind:
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w-werte als Konstanten für FPGA: constant w0: integer := -77; constant w1: integer := -77; constant w2: integer := 127; constant w3: integer := -23; constant w4: integer := 73; constant w5: integer := -127; constant w6: integer := 23; constant w7: integer := -27; constant w8: integer := 73; constant w9: integer := -27; constant w10: integer := -23; constant w11: integer := -127; constant w12: integer := 23; constant w13: integer := -27; constant w14: integer := -127; constant w15: integer := -27; constant w16: integer := 23; constant w17: integer := -27; constant w18: integer := 127; constant w19: integer := -73; Sigmoid - Lookup: -127...+127 Bis -5: 0, Bei -4: 2, Bei -3: 6, Bei -2: 15, Bei -1: 34, Bei 0: 63, Bei 1: 92, Bei 2: 111, Bei 3: 120, Bei 4: 124, ab 5: 126, ab 17: 127
Code 0-8: Vordefinierte Werte
Machbarkeitsstudie: Neuronales Netz mit fünf Neuronen auf Integer-Basis in FPGA:
library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.NUMERIC_STD.ALL; entity neuro2 is Port ( MEINECLOCK : in STD_LOGIC; MEINELED : out STD_LOGIC; S0 : in STD_LOGIC; S1 : in STD_LOGIC; S2 : in STD_LOGIC; S3 : in STD_LOGIC; LENK0 : out STD_LOGIC; LENK1 : out STD_LOGIC); end neuro2; -- Clock-In == 6MHz, Toggeln nach 3000000 Schritten ergibt 1Hz Blinkfrequenz. architecture Behavioral of neuro2 is --w-werte als Konstanten für FPGA: constant w0: integer := -77; constant w1: integer := -77; constant w2: integer := 127; constant w3: integer := -23; constant w4: integer := 73; constant w5: integer := -127; constant w6: integer := 23; constant w7: integer := -27; constant w8: integer := 73; constant w9: integer := -27; constant w10: integer := -23; constant w11: integer := -127; constant w12: integer := 23; constant w13: integer := -27; constant w14: integer := -127; constant w15: integer := -27; constant w16: integer := 23; constant w17: integer := -27; constant w18: integer := 127; constant w19: integer := -73; signal zaehler : integer range 0 to 2999999 := 0; signal logikpegel : std_logic := '0'; -- Speichern der gewichteten Summen: signal out0 : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable signal out1 : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable signal out2 : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable signal out3 : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable signal out4 : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable -- Speichern der out-Werte nach Anwendung der sigmoiden Funktion: signal out0_sigmo : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable signal out1_sigmo : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable signal out2_sigmo : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable signal out3_sigmo : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable signal out4_sigmo : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable -- Sensorzustände als Integer-Werte zur Verfügung stellen: signal iS0 : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable signal iS1 : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable signal iS2 : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable signal iS3 : integer range -32768 to 32767 := 0; -- 16Bit Variable begin process begin wait until rising_edge(MEINECLOCK); if (zaehler<2999999) then zaehler <= zaehler+1; else zaehler <= 0; logikpegel <= not logikpegel; end if; end process; MEINELED <= logikpegel; -- Sensorwerte als Integer-Werte zur Verfügung stellen: iS0 <= 1 when (S0 = '1') else 0; iS1 <= 1 when (S1 = '1') else 0; iS2 <= 1 when (S2 = '1') else 0; iS3 <= 1 when (S3 = '1') else 0; -- Gewichtete Summen der ersten Schicht: out0 <= w0*iS0 + w1*iS1 + w2*iS2 + w3*iS3; out1 <= w4*iS0 + w5*iS1 + w6*iS2 + w7*iS3; out2 <= w8*iS0 + w9*iS1 + w10*iS2 + w11*iS3; out3 <= w12*iS0 + w13*iS1 + w14*iS2 + w15*iS3; -- So kann der Lookup-Table der sigmoiden Funktion umgesetzt werden: with out0 select out0_sigmo <= 0 when -32768 to -5, 2 when -4, 6 when -3, 15 when -2, 34 when -1, 63 when 0, 92 when 1, 111 when 2, 120 when 3, 124 when 4, 126 when 5 to 17, 127 when others; with out1 select out1_sigmo <= 0 when -32768 to -5, 2 when -4, 6 when -3, 15 when -2, 34 when -1, 63 when 0, 92 when 1, 111 when 2, 120 when 3, 124 when 4, 126 when 5 to 17, 127 when others; with out2 select out2_sigmo <= 0 when -32768 to -5, 2 when -4, 6 when -3, 15 when -2, 34 when -1, 63 when 0, 92 when 1, 111 when 2, 120 when 3, 124 when 4, 126 when 5 to 17, 127 when others; with out3 select out3_sigmo <= 0 when -32768 to -5, 2 when -4, 6 when -3, 15 when -2, 34 when -1, 63 when 0, 92 when 1, 111 when 2, 120 when 3, 124 when 4, 126 when 5 to 17, 127 when others; out4 <= w16*out0_sigmo + w17*out1_sigmo +w18*out2_sigmo +w19*out3_sigmo; with out4 select out4_sigmo <= 0 when -32768 to -5, 2 when -4, 6 when -3, 15 when -2, 34 when -1, 63 when 0, 92 when 1, 111 when 2, 120 when 3, 124 when 4, 126 when 5 to 17, 127 when others; -- Generieren binärer Zustände aus dem Wert des Ausgangsneurons with out4_sigmo select LENK0 <= '1' when -32768 to -32, '0' when others; with out4_sigmo select LENK1 <= '1' when 32 to 32767, '0' when others; end Behavioral;
Code 0-9: neuro2.vhd