Apollo D-Kit 调试笔记（一）：系统安装与传感器集成

Apollo

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 2020/10/15 

准备工作

Apollo D-Kit相关网站

Apollo Project 官网：https://apollo.auto/
Apollo Github Repo：https://github.com/ApolloAuto/apollo
Apollo D-Kit 用户手册：https://github.com/ApolloAuto/apollo/blob/r5.5.0/docs/specs/D-kit/Vehicle_Guide/Quick_Start_V04.md
Apollo D-Kit 官方文档：https://github.com/ApolloAuto/apollo/tree/r5.5.0/docs/specs/D-kit
Apollo 仿真、反馈和服务中心：http://bce.apollo.auto/accounts?locale=zh-cn

设置工控机满功率运行

在工控机启动的过程中，按F2键进入BIOS菜单，在Power选项卡下将SKU POWER CONFIG设置为MAX TDP，使工控机始终保持以最佳性能状态运行。

安装Ubuntu操作系统

Apollo平台的运行需要依赖Linux操作系统，百度官方推荐的版本是Ubuntu 18.04.3，目前Ubuntu 18.04LTS的最新版本为Ubuntu 18.04.5，实测表明，在该版本上Apollo系统可用。系统的ISO镜像可以在Ubuntu官方获得。

Ubuntu官方网站：https://ubuntu.com/

Ubuntu 18.04.5 BitTorrent：https://releases.ubuntu.com/18.04/ubuntu-18.04.5-desktop-amd64.iso.torrent
下载好Ubuntu镜像之后，即可制作引导盘，Rufus是一款不错的引导盘制作工具。插入U盘，在Rufus中使用默认设置制作引导盘后，在工控机的BIOS之中选择Legacy方式引导，将第一启动设备设置为所制作的U盘引导盘即可从该引导盘启动，按照提示，即可完成系统的安装。

Rufus下载地址：http://rufus.ie/

Ubuntu安装指南：https://ubuntu.com/tutorials/install-ubuntu-desktop
（可选）如果在使用apt包管理工具安装软件时，Ubuntu默认的官方源下载速度不够理想，可以更换系统自带的软件源，可以使用可视化操作，也可以使用Super权限对/etc/apt/sources.list进行修改来完成。
- 使用可视化操作，可以打开左侧快捷启动栏里的Software软件，单机左上方软件名称，在下拉菜单里选择第一项，进入狗，在Server一栏，Choose Best Server。返回时，通过Reload刷新本地信息。
- 如果通过修改配置文件的方式更换软件园，可以参照清华开源软件镜像站TUNA给出的帮助信息，完成替换，具体的操作方式参见https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/ubuntu/，完成替换之后，使用sudo apt update完成本地缓存的更新。

编译安装Apollo内核

在进行各类驱动包的安装之前，需要先安装一些必要的工具，这是工具将被用来完成后续的编译工作，具体的安装可以通过以下命令完成
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sudo apt install vim git wget curl make
Apollo内核的编译要求使用4.8版本编译工具包，可以使用gcc -- version和g++ --version命令检查对应工具的版本，如不满足4.8版本的要求，也使用下述命令安装特定版本。
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sudo apt install g++-4.8 g++-4.8-multilib gcc-4.8 gcc-4.8-multilib
sudo /usr/bin/update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-4.8 99 --slave /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-4.8
完成编译工具的准备之后，即可开始编译Apollo Kernel，Apollo Kernel是一个实时操作系统内核，Apollo D-Kit的正常使用需要Apollo Kernel提供的系统及支持。编译Apollo Kernel的第一步是获取其源码，Apollo Kernel最新一次的Release版本，可以从https://github.com/ApolloAuto/apollo-kernel/releases/tag/1.5.5处获得。
切换到保存有源码包的目录，依次执行一下三条语句，即可完成对源码的解压、编译与安装。
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tar -zxvf linux-4.4.32-apollo-1.5.5.tar.gz
cd install
sudo bash install_kernel.sh
Ubuntu使用Grub进行系统的引导启动，在完成Apollo Kernel的编译安装之后，需要对grub的部分而皮质进行修改，以便在后续的使用中选择从Apollo Kernel引导。Grub的配置文件是/etc/default/grub，在Super权限下编辑该文件，将grub_timeout_style=hidden注释掉，修改grub_timeout的值为10，将grub_cmdline_linux_default的值由quiet splash修改为text。完成修改并保存后，使用sudo update-grub命令是修改的配置生效，重新启动工控机。
在重启工控机进入到Grub界面时，选择Ubuntu Advantace Settings，在其中选择Apollo Kernel的引导项，重启后，使用Crtl+Alt+T打开终端，输入命令uname -r并检查输出，若包含4.4.32-apollo-2-RT说明安装成功。

编译安装硬件驱动包

编译安装网卡驱动

D-Kit的工控机背板上有两个有两个以太网接口，默认情况下，其中一个没有驱动，无法进行连接，需要为其额外编译安装一份驱动程序。驱动程序源码可以在英特尔网站上获取，具体的下载页面是https://downloadcenter.intel.com/zh-cn/download/15817?_ga=1.159975677.114505945.1484457019，目前，该驱动的最新版本为3.8.4版本。
下载好驱动源码后，可以依次执行下列命令完成有线网卡驱动的安装流程。在完成安装后，检验两个以太网接口，均可识别到有线连接，即可执行后续操作。
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tar -zxvf e1000e-3.8.4.tar.gz
cd e1000e-3.8.4/src/
sudo make install
sudo modprobe e1000e
（可选）为了更方便的实现网络连接，可以为工控机编译安装无线网卡的驱动，以便在维护工控机时更方便的使用Wi-Fi连接。在无线网卡的选择上，一种方便可行的方案是选购Tenda U6无线网卡。下面以Tenda U6无线网卡为例，介绍无线网卡的驱动编译。
- 类似地，首先在Tenda官方网站上获取无线网卡驱动的源码，Tenda U6网卡的驱动源码可以在https://www.tenda.com.cn/download/detail-2656.html页面下载。
- 切换到源码包所在的目录，使用unzip命令解压，打开其中名为RTL8192EU_linux_v5.6.4_35685_COEX20171113-0047.20191108的目录，执行命令sudo bash install.sh即可完成驱动的编译和安装。
- 验证工控机是否能够搜索并连接到无线网络，如果可以，说明安装成功。

编译安装GPU驱动

为了让Apollo平台可以在拥有GPU支持的情况下高效运行，需要为工控机编译安装GPU驱动。需要注意的是，GPU驱动的编译安装不支持在实时系统上进行，所以需要将工控机以普通方式引导启动，即在Grub界面中不选择高级选项直接引导系统。
Apollo Kernel的官方Github仓库提供了一个用于安装GPU驱动的脚本，可以使用wget https://github.com/ApolloAuto/apollo-kernel/blob/master/linux/install-nvidia.sh将该自动化脚本下载到本地。随后，通过sudo bash install-nvidia.sh完成驱动安装。
在完成显卡内核驱动的安装后，该脚本还会生成一个名为NVIDIA-Linux-x86_64-430.50.run的文件，使用以下命令完成用户驱动库的安装。
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sudo bash ./NVIDIA-Linux-x86_64-430.50.run --no-x-check -a -s --no-kernel-module
完成安装之后，可以使用cat /proc/driver/nvidia/version命令检查驱动内核，若出现“430.50”字样，说明安装成功，随后可以使用nvidia-smi命令查看显卡信息，若能正常输出，说明用户库也正常安装，可供后续操作。

编译安装CAN驱动

工控机与底盘等硬件设备的通信采用的是CAN通信，为此，需要为工控机安装CAN驱动。在安装驱动之前，需要先添加一条重命名规则，将CAN设备重命名为ttyACM10。通过命令ll /sys/class/tty/ttyACM*可以查看存在的ACM设备，记录下终端显示的形如1-10:1.0的一组编号，使用sudo vim /etc/udev/rules.d/99-kernel-rename-emuc.rules命令进入编辑器，按下i进入编辑模式，输入ACTION=="add",SUBSYSTEM=="tty",MODE=="0777",KERNELS=="1-10:1.0",SYMLINK+="ttyACM10，注意，这里的1-10:1.0应替换为前述过程中终端显示的编号，完成输入之后，按下ESC推出编辑模式，在输入:wq即可保存修改。
重启工控机，使用命令ll /dev/ttyACM*检查ttyACM10是否存在，如存在，可执行后续的驱动安装过程。
打开链接https://www.innodisk.com/Download_file?D7856A02AF20333811EBF83A6E6FDFE31262BBEB35FDA8E63B4FCD36B5C237175D714D7286AF87B5下载EMUC-B202的驱动包，使用下列命令解压并将驱动目录拷贝到用户目录下。
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unzip EMUC-B202.zip
cd EMUC-B202/Linux
unzip EMUC-B202_SocketCAN_Driver_v2.3_Utility_v2.2.zip
mv EMUC-B202_SocketCAN_Driver_v2.3_Utility_v2.2/ ~/SocketCan/
此时，即可对CAN驱动进行编译。
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cd ~/SocketCan
sudo make
完成编译之后，使用gedit start.sh命令将文件中sudo ./emucd_64 -s9 ttyACM0 can0 can1一行修改为sudo ./emucd_64 -s7 ttyACM10 can0 can1，执行sudo bash start.sh验证是否能启动CAN通信。运行启动脚本后终端可能会显示rmmod: ERROR: Module emuc2socketcan is not currently loaded，不必担心，这是正常输出，此时，CAN卡已启动成功。
在后续Apollo D-kit的正常使用中，每次使用之前，均需要在Docker外执行该启动脚本，打开CAN通信。

编译安装Apollo软件包

准备Docker环境

Apollo软件包使用Docker容器进行封装，因此，需要为工控机安装Docker环境，使用wget https://github.com/ApolloAuto/apollo/blob/r5.5.0/docker/setup_host/install_nvidia_docker.sh下载自动化脚本，完成下载后，执行sudo bash install_nvidia_docker.sh完成自动化安装。
为检验Docker安装是否成功，可以执行sudo docker run hello-world，如果Docker安装成功，可以看到有helloworld输出。

准备Apollo源代码

在Docker环境正常搭建之后，即可从Apollo的官方仓库中克隆Apollo最新的源码包，需要注意的是，Apollo D-Kit套件的很多代码提交比较新，Release页面上的5.5.0发行版尚不足以支持D-Kit的使用，因此需要克隆Apollo的主仓库，以获取5.5.0分支上最新的代码提交。
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cd ~
git clone https://github.com/ApolloAuto/apollo.git
cd apollo
git checkout r5.5.0
完成之后，使用git branch命令检查是否处于5.5.0分支上。上述命令在执行过程中约需要从Github上下载2.2G的文件，执行时间受网络环境决定。若在克隆过程中出现TLS连接错误，可能是GNUTLS的问题，需要手动编译基于OpenSSL的Git工具，其过程如下：
- 首先，需要准备必要的Git的最小依赖，使用命令sudo apt install dh-autoreconf libcurl4-openssl-dev libexpat1-dev fettext libz-dev libssl-dev install-info安装这些必要依赖。
- Git最新的发行版可以从https://github.com/git/git/releases处获得，以2.28.0版本为例，下载.tar.gz格式的源码包后，在对应路径下打开终端，使用以下命令编译安装。
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  tar -zxvf git-2.28.0.tar.gz
  cd git-2.28.0
  make configure
  ./configure --prefix=/usr
  make
  sudo make install
另外，Github原生使用亚马逊的CDN，访问起来不是很友好，Repo的克隆和Release的下载一般较为缓慢，Repo的克隆可以通过导入Gitee来实现加速，Release包的下载可以通过以下两个网站来提高下载速度：

Widora：https://d.serctl.com/

MangoGeek：http://gitd.cc/

编译Apollo源代码

准备好源码之后，需要将源代码所在目录加入环境变量，重新引入设置，使其生效。
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cd ~
echo "export APOLLO_HOME=$(pwd)" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
添加了环境变量之后，还需要将当前用户加入Docker用户组，并授权必要权限，完成之后，重启工控机。
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sudo gpasswd -a $USER docker
sudo usermod -aG docker $USER
sudo chmod 777 /var/run/docker.sock
系统重启之后，打开终端，使用cd ~/apollo切换工作路径到Apollo源码文件夹下，运行bash docker/scripts/dev_start.sh，将自动完成Apollo的Image镜像的下载和构建，该过程的执行时间受网络质量影响。
完成构建之后，使用bash docker/scripts/dev_into.sh可以进入Docker容器内的终端，运行bash apollo.sh build_opt完成Apollo软件包的编译，该过程约需20分钟。
编译完成之后，使用bash scripts/bootstrap.sh可以启动Apollo的浏览器控制端Dreamview，在浏览器中访问http://localhost:8888，如果正常显示Dreamview控制页面，说明没有问题。
在后续的正常使用中，每次启动工控机均需要进入Apollo工作目录，使用bash docker/scripts/dev_start.sh -n启动容器，-n参数的添加会跳过对远端的版本更新检查，加快启动速度，随后执行bash docker/scripts/dev_into.sh并在Docker内终端执行bash scripts/bootstrap.sh。如果想要停止Dreamview服务，可以运行bash scripts/bootstrap.sh stop，在Docker内终端执行exit可以回到系统终端。

传感器集成与配置

准备工作

在传感器的集成与配置工作开始之前，应参考一下文档完成硬件上的连接：

Apollo D-Kit传感器集成说明：https://github.com/ApolloAuto/apollo/blob/r5.5.0/docs/specs/D-kit/Vehicle_Guide/Apollo_D-kit_sensor_integration_V04.md
Apollo平台使用一组差分GPS实现厘米级高精度定位，其所使用的定位技术是实时动态载波相位差分技术（Real-time Kinematic，RTK）。RTK作业需要有对应的服务支持，千寻位置提供的FindCM服务是可供选择的一种方案。

千寻知寸服务：https://mall.qxwz.com/market/services/FindCM
Apollo有两个以太网，二者分别与4G路由器和激光雷达相连，为了方便对两个设备的有序访问，可以为两个以太网连接设定静态IP，在桌面右上角点击网络图标，选择有线连接下方的Setting，将与4G路由器相连的接口IP、子网掩码和网关设成192.168.0.118、255.255.255.0、192.168.0.1；将与激光雷达相连的接口IP、子网掩码和网关设成192.168.1.118、255.255.255.0、192.168.1.1，关闭后重新打开连接，使其生效。

Newton M2控制器的配置

使用ll /sys/class/tty/ttyACM0命令检查M2主机是否已经与工控机正常连接，如果连接正常，可以看到一串形如1-10:1.0的编号，通过sudo vim /etc/udev/rules.d/99-kernel-rename-imu.rules创建并编辑配置文件，在文件中键入ACTION=="add",SUBSYSTEM=="tty",MODE=="0777",KERNELS=="1-10:1.0",SYMLINK+="imu"，其中，KERNELS字段替换为ttyACM0对应的编号，保存配置文件，重启工控机。

使用ll /dev/imu查看是否存在设备，如存在，说明配置无误，可以进行M2的配置。M2的配置需要通过串口进行，为了方便配置，可以创建一个配置文件imu.conf在其中写入以下内容，并将$cmd,set,netuser,[FindCM UserName]:[FindCM Password]*ff修改为FindCM提供的账号和密码。

$cmd,set,leverarm,gnss,0,-0.1,0.6*ff
$cmd,set,headoffset,0*ff
$cmd,set,navmode,FineAlign,off*ff
$cmd,set,navmode,coarsealign,off*ff
$cmd,set,navmode,dynamicalign,on*ff
$cmd,set,navmode,gnss,double*ff
$cmd,set,navmode,carmode,on*ff
$cmd,set,navmode,zupt,on*ff
$cmd,set,navmode,firmwareindex,0*ff
$cmd,output,usb0,rawimub,0.010*ff
$cmd,output,usb0,inspvab,0.010*ff
$cmd,through,usb0,bestposb,1.000*ff
$cmd,through,usb0,rangeb,1.000*ff
$cmd,through,usb0,gpsephemb,1.000*ff
$cmd,through,usb0,gloephemerisb,1.000*ff
$cmd,through,usb0,bdsephemerisb,1.000*ff
$cmd,through,usb0,headingb,1.000*ff
$cmd,set,localip,192,168,0,196*ff
$cmd,set,localmask,255,255,255,0*ff
$cmd,set,localgate,192,168,0,1*ff
$cmd,set,netipport,203,107,45,154,8002*ff
$cmd,set,netuser,[FindCM UserName]:[FindCM Password]*ff
$cmd,set,mountpoint,AUTO*ff
$cmd,set,ntrip,enable,enable*ff
ppscontrol enable positive 1.0 10000
log com3 gprmc ontime 1 0.25
$cmd,save,config*ff

使用命令sudo apt install cutecom安装串口调试助手，执行命令sudo cutecom打开程序，以115200的波特率打开ttyS0，点击下方的Open按钮，打开保存的配置文件，向M2主机发送配置。如配置成功，应收到25条$cmd,config,ok*ff的回复，然后为M2主机重新上电。
完成M2主机上的配置之后，工控机上Apollo项目的配置文件也应同步修改，具体应该修改的内容包括以下几个文件：
- GNSS配置：编辑配置文件modules/calibration/data/dev_kit/gnss_conf/gnss_conf.pb.txt，修改其中proj4_text: "+proj=utm +zone=50 +ellps=WGS84 +towgs84=0,0,0,0,0,0,0 +units=m +no_defs"一行的+zone参数，将其改为所在地区的UTM Zone，50对应了北京，大连的UTM Zone为51，该值可以通过 $utmzone=\lfloor \lfloor longitude \rfloor / 6 \rfloor + 31$ 计算。
- Localization配置：编辑配置文件modules/calibration/data/dev_kit/localization_conf/localization.conf，修改其中的local_utm_zone_id为上一环节中所计算的区域UTM Zone的值，修改其中--enable_lidar_localization的值为false。
为验证配置是否生效，须进入Docker环境，重新编译Apollo工程，并通过bootstrap.sh脚本启动Dreamview，在其中打开各个传感器后，在Docker终端输入cyber_monitor命令，使用方向键查看/apollo/canbus/chassis、/apollo/sensor/gnss/best_pose、/apollo/sensor/gnss/imu和/apollo/localization/pose等Channel下是否有数据被采集。其中，apollo/sensor/gnss/best_pose中sol_type字段的值须为NARROW_INT。

Lidar和Radar的配置

激光雷达的默认IP地址是192.168.1.201，通过浏览器访问该IP地址可以打开激光雷达的配置界面，将HOST IP Address的值修改为255.255.255.255，将DATA Port修改为2369，将Telemetry Port修改为8309，之后点击Set键和Save Configure保存配置。

D-Kit只使用了毫米波雷达的前向毫米波，未使用后向毫米波，因此，需要在modules/drivers/radar/conti_radar/dag/conti_radar.dag中删除后向毫米波的配置，具体应删除内容如下：

components {
    class_name : "ContiRadarCanbusComponent"
    config {
        name: "conti_radar_rear"
        config_file_path:  "/apollo/modules/drivers/radar/conti_radar/conf/radar_rear_conf.pb.txt"
    }
}

启动Dreamview，在cyber_monitor中监控tf、tf_static和/apollo/localization/pose至出现定位数据后，监控/apollo/sensor/lidar16/PointCloud2、/apollo/sensor/lidar16/Scan和/apollo/sensor/lidar16/compensator/PointCloud2三个Channel，观察激光雷达数据是否正常，再监控/apollo/sensor/radar/front/，观察毫米波雷达数据是否正常。

摄像头的配置

使用ll /sys/class/video4linux/video*命令查看工控机上所挂载的摄像头设备，记录下形如1-10:1.0的编号，通过sudo vim /etc/udev/rules.d/99-webcam.rules创建并编辑配置文件，在文件中键入下列内容并保存，其中，KERNELS字段替换为对应相机的编号，重启工控机，使用ls /dev/camera命令检查摄像头设备是否存在。

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SUBSYSTEM=="video4linux", SUBSYSTEMS=="usb", KERNELS=="2-6:1.0", MODE="0666", SYMLINK+="camera/left_front", OWNER="apollo", GROUP="apollo"
SUBSYSTEM=="video4linux", SUBSYSTEMS=="usb", KERNELS=="2-7:1.0", MODE="0666", SYMLINK+="camera/right_front", OWNER="apollo", GROUP="apollo"
SUBSYSTEM=="video4linux", SUBSYSTEMS=="usb", KERNELS=="2-8:1.0", MODE="0666", SYMLINK+="camera/front_12mm", OWNER="apollo", GROUP="apollo"

编辑Apollo工程下的apollo/modules/drivers/camera/dag/camera.dag文件，取消camera_left_front、camera_right_front两段内容的注释，进入Docker环境，使用bash apollo.sh build_cyber命令编译工程，运行cyber_visualizer可视化工具，查看/apollo/sensor/camera/left_front/image、/apollo/sensor/camera/right_front/image和/apollo/sensor/camera/front_12mm/image上的信息是否正常。

原文作者：李英平

原文链接：http://bye-lemon.github.io/post/11e/

发表日期：October 15th 2020, 3:37:36 pm

更新日期：January 17th 2021, 1:45:09 pm

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