Mapping and Optimizing Communication in ROS 2-based Applications on Configurable System-on-Chip Platforms

要約

ロボット オペレーティング システムは、ロボット アプリケーションを設計および実装するための事実上の標準です。
これまでのいくつかの研究では、異種アクセラレータの ROS ベースのアプリケーションへの統合を扱っています。
これらのアプローチの 1 つは ReconROS で、ノードをハードウェアに完全にマッピングできるようになります。
後続の作品 fpgaDDS は、FPGA 内データ配信サービスによって ReconROS を拡張し、ノード間のトピックベースの通信を完全にハードウェアで処理します。
ただし、このアプローチの適用は、ハードウェアのみに実装されたノード間の通信に厳密に限定されます。
このペーパーでは、ハードウェアとソフトウェアにおけるトピックコミュニケーションの間のギャップを埋めるためのゲートウェイを紹介します。
ゲートウェイは、ハードウェアとソフトウェアにマップされたトピックを同期することで、ハードウェアとソフトウェア間のデータ転送を削減することを目的としています。
その結果、ベースラインではサブスクライブしているハードウェア ノードごとに個別にデータを送信するのと比較して、データは 1 回だけ送信する必要があります。
私たちの測定では、メッセージ サイズが大きいマルチサブスクライバー シナリオで大幅な速度向上が示されています。
これらの測定結果から、ROS 2 計算グラフの通信マッピングの方法論を提示します。
評価では、自動運転の実例ではゲートウェイの恩恵を受け、1.4 の高速化を達成しました。

要約(オリジナル)

The robot operating system is the de-facto standard for designing and implementing robotics applications. Several previous works deal with the integration of heterogeneous accelerators into ROS-based applications. One of these approaches is ReconROS, which enables nodes to be completely mapped to hardware. The follow-up work fpgaDDS extends ReconROS by an intra-FPGA data distribution service to process topic-based communication between nodes entirely in hardware. However, the application of this approach is strictly limited to communication between nodes implemented in hardware only. This paper introduces gateways to close the gap between topic communication in hardware and software. Gateways aim to reduce data transfers between hardware and software by synchronizing a hardware-and software-mapped topic. As a result, data must be transferred only once compared to a separate data transmission for each subscribing hardware node in the baseline. Our measurements show significant speedups in multi-subscriber scenarios with large message sizes. From the conclusions of these measurements, we present a methodology for the communication mapping of ROS 2 computation graphs. In the evaluation, an autonomous driving real-world example benefits from the gateway and achieves a speedup of 1.4.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google