6d025c99d78acd6ba70bb265b41041e95e747030
[fw/altos] / src-avr / ao.h
1 /*
2  * Copyright © 2009 Keith Packard <keithp@keithp.com>
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
6  * the Free Software Foundation; version 2 of the License
7  *
8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
11  * General Public License for more details.
12  *
13  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
14  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
15  * 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
16  */
17
18 #ifndef _AO_H_
19 #define _AO_H_
20
21 #include <stdint.h>
22 #include <stdio.h>
23 #include <string.h>
24 #include <stddef.h>
25 #ifdef AVR
26 #include "avr.h"
27 #else
28 #include "cc1111.h"
29 #endif
30 #include "ao_pins.h"
31
32 #define TRUE 1
33 #define FALSE 0
34
35 /* Convert a __data pointer into an __xdata pointer */
36 #define DATA_TO_XDATA(a)        ((void __xdata *) ((uint8_t) (a) | 0xff00))
37
38 /* Stack runs from above the allocated __data space to 0xfe, which avoids
39  * writing to 0xff as that triggers the stack overflow indicator
40  */
41 #ifdef AVR
42 #define AO_STACK_SIZE   128
43 #else
44 #define AO_STACK_START  0x90
45 #define AO_STACK_END    0xfe
46 #define AO_STACK_SIZE   (AO_STACK_END - AO_STACK_START + 1)
47 #endif
48
49 /* An AltOS task */
50 struct ao_task {
51         __xdata void *wchan;            /* current wait channel (NULL if running) */
52         uint16_t alarm;                 /* abort ao_sleep time */
53 #ifdef AVR
54         uint8_t *sp;                    /* saved stack pointer */
55 #else
56         uint8_t stack_count;            /* amount of saved stack */
57 #endif
58         uint8_t task_id;                /* unique id */
59         __code char *name;              /* task name */
60         uint8_t stack[AO_STACK_SIZE];   /* saved stack */
61 };
62
63 extern __xdata struct ao_task *__data ao_cur_task;
64
65 #define AO_NUM_TASKS            16      /* maximum number of tasks */
66 #define AO_NO_TASK              0       /* no task id */
67
68 #ifdef AVR
69 extern uint8_t  ao_cpu_sleep_disable;
70 #endif
71
72 /*
73  ao_task.c
74  */
75
76 /* Suspend the current task until wchan is awoken.
77  * returns:
78  *  0 on normal wake
79  *  1 on alarm
80  */
81 uint8_t
82 ao_sleep(__xdata void *wchan);
83
84 /* Wake all tasks sleeping on wchan */
85 void
86 ao_wakeup(__xdata void *wchan);
87
88 /* set an alarm to go off in 'delay' ticks */
89 void
90 ao_alarm(uint16_t delay);
91
92 /* Yield the processor to another task */
93 #ifdef AVR
94 void ao_yield(void) __attribute__((naked));
95 #else
96 void
97 ao_yield(void) __naked;
98 #endif
99
100 /* Add a task to the run queue */
101 void
102 ao_add_task(__xdata struct ao_task * task, void (*start)(void), __code char *name) __reentrant;
103
104 /* Terminate the current task */
105 void
106 ao_exit(void);
107
108 /* Dump task info to console */
109 void
110 ao_task_info(void);
111
112 /* Start the scheduler. This will not return */
113 void
114 ao_start_scheduler(void);
115
116 /*
117  * ao_panic.c
118  */
119
120 #define AO_PANIC_NO_TASK        1       /* AO_NUM_TASKS is not large enough */
121 #define AO_PANIC_DMA            2       /* Attempt to start DMA while active */
122 #define AO_PANIC_MUTEX          3       /* Mis-using mutex API */
123 #define AO_PANIC_EE             4       /* Mis-using eeprom API */
124 #define AO_PANIC_LOG            5       /* Failing to read/write log data */
125 #define AO_PANIC_CMD            6       /* Too many command sets registered */
126 #define AO_PANIC_STDIO          7       /* Too many stdio handlers registered */
127 #define AO_PANIC_REBOOT         8       /* Reboot failed */
128 #define AO_PANIC_FLASH          9       /* Invalid flash part (or wrong blocksize) */
129 #define AO_PANIC_USB            10      /* Trying to send USB packet while busy */
130 #define AO_PANIC_BT             11      /* Communications with bluetooth device failed */
131
132 /* Stop the operating system, beeping and blinking the reason */
133 void
134 ao_panic(uint8_t reason);
135
136 /*
137  * ao_timer.c
138  */
139
140 /* Our timer runs at 100Hz */
141 #define AO_HERTZ                100
142 #define AO_MS_TO_TICKS(ms)      ((ms) / (1000 / AO_HERTZ))
143 #define AO_SEC_TO_TICKS(s)      ((s) * AO_HERTZ)
144
145 /* Returns the current time in ticks */
146 uint16_t
147 ao_time(void);
148
149 /* Suspend the current task until ticks time has passed */
150 void
151 ao_delay(uint16_t ticks);
152
153 /* Set the ADC interval */
154 void
155 ao_timer_set_adc_interval(uint8_t interval) __critical;
156
157 /* Timer interrupt */
158 void
159 ao_timer_isr(void) __interrupt(9);
160
161 /* Initialize the timer */
162 void
163 ao_timer_init(void);
164
165 /* Initialize the hardware clock. Must be called first */
166 void
167 ao_clock_init(void);
168
169 /*
170  * One set of samples read from the A/D converter or telemetry
171  */
172 #ifdef AVR
173 #define NUM_ADC         12
174 #endif
175
176 struct ao_adc {
177         uint16_t        tick;           /* tick when the sample was read */
178 #ifdef AVR
179         uint16_t        adc[NUM_ADC];   /* samples */
180 #else
181         int16_t         accel;          /* accelerometer */
182         int16_t         pres;           /* pressure sensor */
183         int16_t         temp;           /* temperature sensor */
184         int16_t         v_batt;         /* battery voltage */
185         int16_t         sense_d;        /* drogue continuity sense */
186         int16_t         sense_m;        /* main continuity sense */
187 #endif
188 };
189
190 #if HAS_ADC
191
192 #if HAS_ACCEL
193 #ifndef HAS_ACCEL_REF
194 #error Please define HAS_ACCEL_REF
195 #endif
196 #else
197 #define HAS_ACCEL_REF 0
198 #endif
199
200 /*
201  * ao_adc.c
202  */
203
204 #define AO_ADC_RING     16
205
206 #define ao_adc_ring_next(n)     (((n) + 1) & (AO_ADC_RING - 1))
207 #define ao_adc_ring_prev(n)     (((n) - 1) & (AO_ADC_RING - 1))
208
209
210 /*
211  * A/D data is stored in a ring, with the next sample to be written
212  * at ao_adc_head
213  */
214 extern volatile __xdata struct ao_adc   ao_adc_ring[AO_ADC_RING];
215 extern volatile __data uint8_t          ao_adc_head;
216 #if HAS_ACCEL_REF
217 extern volatile __xdata uint16_t        ao_accel_ref[AO_ADC_RING];
218 #endif
219
220 /* Trigger a conversion sequence (called from the timer interrupt) */
221 void
222 ao_adc_poll(void);
223
224 /* Suspend the current task until another A/D sample is converted */
225 void
226 ao_adc_sleep(void);
227
228 /* Get a copy of the last complete A/D sample set */
229 void
230 ao_adc_get(__xdata struct ao_adc *packet);
231
232 /* The A/D interrupt handler */
233
234 void
235 ao_adc_isr(void) __interrupt(1);
236
237 /* Initialize the A/D converter */
238 void
239 ao_adc_init(void);
240
241 #endif /* HAS_ADC */
242
243 /*
244  * ao_beep.c
245  */
246
247 /*
248  * Various pre-defined beep frequencies
249  *
250  * frequency = 1/2 (24e6/32) / beep
251  */
252
253 #define AO_BEEP_LOW     150     /* 2500Hz */
254 #define AO_BEEP_MID     94      /* 3989Hz */
255 #define AO_BEEP_HIGH    75      /* 5000Hz */
256 #define AO_BEEP_OFF     0       /* off */
257
258 #define AO_BEEP_g       240     /* 1562.5Hz */
259 #define AO_BEEP_gs      227     /* 1652Hz (1655Hz) */
260 #define AO_BEEP_aa      214     /* 1752Hz (1754Hz) */
261 #define AO_BEEP_bbf     202     /* 1856Hz (1858Hz) */
262 #define AO_BEEP_bb      190     /* 1974Hz (1969Hz) */
263 #define AO_BEEP_cc      180     /* 2083Hz (2086Hz) */
264 #define AO_BEEP_ccs     170     /* 2205Hz (2210Hz) */
265 #define AO_BEEP_dd      160     /* 2344Hz (2341Hz) */
266 #define AO_BEEP_eef     151     /* 2483Hz (2480Hz) */
267 #define AO_BEEP_ee      143     /* 2622Hz (2628Hz) */
268 #define AO_BEEP_ff      135     /* 2778Hz (2784Hz) */
269 #define AO_BEEP_ffs     127     /* 2953Hz (2950Hz) */
270 #define AO_BEEP_gg      120     /* 3125Hz */
271 #define AO_BEEP_ggs     113     /* 3319Hz (3311Hz) */
272 #define AO_BEEP_aaa     107     /* 3504Hz (3508Hz) */
273 #define AO_BEEP_bbbf    101     /* 3713Hz (3716Hz) */
274 #define AO_BEEP_bbb     95      /* 3947Hz (3937Hz) */
275 #define AO_BEEP_ccc     90      /* 4167Hz (4171Hz) */
276 #define AO_BEEP_cccs    85      /* 4412Hz (4419Hz) */
277 #define AO_BEEP_ddd     80      /* 4688Hz (4682Hz) */
278 #define AO_BEEP_eeef    76      /* 4934Hz (4961Hz) */
279 #define AO_BEEP_eee     71      /* 5282Hz (5256Hz) */
280 #define AO_BEEP_fff     67      /* 5597Hz (5568Hz) */
281 #define AO_BEEP_fffs    64      /* 5859Hz (5899Hz) */
282 #define AO_BEEP_ggg     60      /* 6250Hz */
283
284 /* Set the beeper to the specified tone */
285 void
286 ao_beep(uint8_t beep);
287
288 /* Turn on the beeper for the specified time */
289 void
290 ao_beep_for(uint8_t beep, uint16_t ticks) __reentrant;
291
292 /* Initialize the beeper */
293 void
294 ao_beep_init(void);
295
296 /*
297  * ao_led.c
298  */
299
300 #define AO_LED_NONE     0
301
302 /* Turn on the specified LEDs */
303 void
304 ao_led_on(uint8_t colors);
305
306 /* Turn off the specified LEDs */
307 void
308 ao_led_off(uint8_t colors);
309
310 /* Set all of the LEDs to the specified state */
311 void
312 ao_led_set(uint8_t colors);
313
314 /* Toggle the specified LEDs */
315 void
316 ao_led_toggle(uint8_t colors);
317
318 /* Turn on the specified LEDs for the indicated interval */
319 void
320 ao_led_for(uint8_t colors, uint16_t ticks) __reentrant;
321
322 /* Initialize the LEDs */
323 void
324 ao_led_init(uint8_t enable);
325
326 /*
327  * ao_romconfig.c
328  */
329
330 #define AO_ROMCONFIG_VERSION    2
331
332 struct ao_romconfig {
333         uint16_t        version;
334         uint16_t        check;
335         uint16_t        serial_number;
336         uint32_t        radio_cal;
337 };
338
339 #ifdef AVR
340 extern __code struct ao_romconfig ao_romconfig __attribute__ ((section("romconfig")));
341 #else
342 extern __code __at (0x00a0) struct ao_romconfig ao_romconfig;
343 #endif
344
345 #if HAS_USB
346 #ifdef AVR
347 extern const uint8_t ao_usb_descriptors [];
348 #else
349 extern __code __at (0x00aa) uint8_t ao_usb_descriptors [];
350 #endif
351 #endif
352
353 /*
354  * ao_usb.c
355  */
356
357 /* Put one character to the USB output queue */
358 void
359 ao_usb_putchar(char c);
360
361 /* Get one character from the USB input queue */
362 char
363 ao_usb_getchar(void);
364
365 /* Poll for a charcter on the USB input queue.
366  * returns AO_READ_AGAIN if none are available
367  */
368 char
369 ao_usb_pollchar(void);
370
371 /* Flush the USB output queue */
372 void
373 ao_usb_flush(void);
374
375 #if HAS_USB
376 /* USB interrupt handler */
377 void
378 ao_usb_isr(void) __interrupt(6);
379 #endif
380
381 /* Enable the USB controller */
382 void
383 ao_usb_enable(void);
384
385 /* Disable the USB controller */
386 void
387 ao_usb_disable(void);
388
389 /* Initialize the USB system */
390 void
391 ao_usb_init(void);
392
393 /*
394  * ao_cmd.c
395  */
396
397 enum ao_cmd_status {
398         ao_cmd_success = 0,
399         ao_cmd_lex_error = 1,
400         ao_cmd_syntax_error = 2,
401 };
402
403 extern __xdata uint16_t ao_cmd_lex_i;
404 extern __xdata uint32_t ao_cmd_lex_u32;
405 extern __xdata char     ao_cmd_lex_c;
406 extern __xdata enum ao_cmd_status ao_cmd_status;
407
408 void
409 ao_cmd_lex(void);
410
411 void
412 ao_cmd_put8(uint8_t v);
413
414 void
415 ao_cmd_put16(uint16_t v);
416
417 void
418 ao_cmd_white(void);
419
420 void
421 ao_cmd_hex(void);
422
423 void
424 ao_cmd_decimal(void);
425
426 uint8_t
427 ao_match_word(__code char *word);
428
429 struct ao_cmds {
430         void            (*func)(void);
431         const char      *help;
432 };
433
434 void
435 ao_cmd_register(__code struct ao_cmds *cmds);
436
437 void
438 ao_cmd_init(void);
439
440 #if HAS_CMD_FILTER
441 /*
442  * Provided by an external module to filter raw command lines
443  */
444 uint8_t
445 ao_cmd_filter(void);
446 #endif
447
448 /*
449  * ao_dma.c
450  */
451
452 /* Allocate a DMA channel. the 'done' parameter will be set when the
453  * dma is finished and will be used to wakeup any waiters
454  */
455
456 uint8_t
457 ao_dma_alloc(__xdata uint8_t * done);
458
459 /* Setup a DMA channel */
460 void
461 ao_dma_set_transfer(uint8_t id,
462                     void __xdata *srcaddr,
463                     void __xdata *dstaddr,
464                     uint16_t count,
465                     uint8_t cfg0,
466                     uint8_t cfg1);
467
468 /* Start a DMA channel */
469 void
470 ao_dma_start(uint8_t id);
471
472 /* Manually trigger a DMA channel */
473 void
474 ao_dma_trigger(uint8_t id);
475
476 /* Abort a running DMA transfer */
477 void
478 ao_dma_abort(uint8_t id);
479
480 /* DMA interrupt routine */
481 void
482 ao_dma_isr(void) __interrupt(8);
483
484 /*
485  * ao_mutex.c
486  */
487
488 void
489 ao_mutex_get(__xdata uint8_t *ao_mutex) __reentrant;
490
491 void
492 ao_mutex_put(__xdata uint8_t *ao_mutex) __reentrant;
493
494 /*
495  * Storage interface, provided by one of the eeprom or flash
496  * drivers
497  */
498
499 /* Total bytes of available storage */
500 extern __xdata uint32_t ao_storage_total;
501
502 /* Block size - device is erased in these units. At least 256 bytes */
503 extern __xdata uint32_t ao_storage_block;
504
505 /* Byte offset of config block. Will be ao_storage_block bytes long */
506 extern __xdata uint32_t ao_storage_config;
507
508 /* Storage unit size - device reads and writes must be within blocks of this size. Usually 256 bytes. */
509 extern __xdata uint16_t ao_storage_unit;
510
511 #define AO_STORAGE_ERASE_LOG    (ao_storage_config + AO_CONFIG_MAX_SIZE)
512
513 /* Initialize above values. Can only be called once the OS is running */
514 void
515 ao_storage_setup(void) __reentrant;
516
517 /* Write data. Returns 0 on failure, 1 on success */
518 uint8_t
519 ao_storage_write(uint32_t pos, __xdata void *buf, uint16_t len) __reentrant;
520
521 /* Read data. Returns 0 on failure, 1 on success */
522 uint8_t
523 ao_storage_read(uint32_t pos, __xdata void *buf, uint16_t len) __reentrant;
524
525 /* Erase a block of storage. This always clears ao_storage_block bytes */
526 uint8_t
527 ao_storage_erase(uint32_t pos) __reentrant;
528
529 /* Flush any pending writes to stable storage */
530 void
531 ao_storage_flush(void) __reentrant;
532
533 /* Initialize the storage code */
534 void
535 ao_storage_init(void);
536
537 /*
538  * Low-level functions wrapped by ao_storage.c
539  */
540
541 /* Read data within a storage unit */
542 uint8_t
543 ao_storage_device_read(uint32_t pos, __xdata void *buf, uint16_t len) __reentrant;
544
545 /* Write data within a storage unit */
546 uint8_t
547 ao_storage_device_write(uint32_t pos, __xdata void *buf, uint16_t len) __reentrant;
548
549 /* Initialize low-level device bits */
550 void
551 ao_storage_device_init(void);
552
553 /* Print out information about flash chips */
554 void
555 ao_storage_device_info(void) __reentrant;
556
557 /*
558  * ao_log.c
559  */
560
561 /* We record flight numbers in the first record of
562  * the log. Tasks may wait for this to be initialized
563  * by sleeping on this variable.
564  */
565 extern __xdata uint16_t ao_flight_number;
566
567 extern __pdata uint32_t ao_log_current_pos;
568 extern __pdata uint32_t ao_log_end_pos;
569 extern __pdata uint32_t ao_log_start_pos;
570 extern __xdata uint8_t  ao_log_running;
571 extern __xdata enum flight_state ao_log_state;
572
573 /* required functions from the underlying log system */
574
575 /* Return the flight number from the given log slot, 0 if none */
576 uint16_t
577 ao_log_flight(uint8_t slot);
578
579 /* Flush the log */
580 void
581 ao_log_flush(void);
582
583 /* Logging thread main routine */
584 void
585 ao_log(void);
586
587 /* functions provided in ao_log.c */
588
589 /* Figure out the current flight number */
590 void
591 ao_log_scan(void) __reentrant;
592
593 /* Return the position of the start of the given log slot */
594 uint32_t
595 ao_log_pos(uint8_t slot);
596
597 /* Start logging to eeprom */
598 void
599 ao_log_start(void);
600
601 /* Stop logging */
602 void
603 ao_log_stop(void);
604
605 /* Initialize the logging system */
606 void
607 ao_log_init(void);
608
609 /* Write out the current flight number to the erase log */
610 void
611 ao_log_write_erase(uint8_t pos);
612
613 /* Returns true if there are any logs stored in eeprom */
614 uint8_t
615 ao_log_present(void);
616
617 /* Returns true if there is no more storage space available */
618 uint8_t
619 ao_log_full(void);
620
621 /*
622  * ao_log_big.c
623  */
624
625 /*
626  * The data log is recorded in the eeprom as a sequence
627  * of data packets.
628  *
629  * Each packet starts with a 4-byte header that has the
630  * packet type, the packet checksum and the tick count. Then
631  * they all contain 2 16 bit values which hold packet-specific
632  * data.
633  *
634  * For each flight, the first packet
635  * is FLIGHT packet, indicating the serial number of the
636  * device and a unique number marking the number of flights
637  * recorded by this device.
638  *
639  * During flight, data from the accelerometer and barometer
640  * are recorded in SENSOR packets, using the raw 16-bit values
641  * read from the A/D converter.
642  *
643  * Also during flight, but at a lower rate, the deployment
644  * sensors are recorded in DEPLOY packets. The goal here is to
645  * detect failure in the deployment circuits.
646  *
647  * STATE packets hold state transitions as the flight computer
648  * transitions through different stages of the flight.
649  */
650 #define AO_LOG_FLIGHT           'F'
651 #define AO_LOG_SENSOR           'A'
652 #define AO_LOG_TEMP_VOLT        'T'
653 #define AO_LOG_DEPLOY           'D'
654 #define AO_LOG_STATE            'S'
655 #define AO_LOG_GPS_TIME         'G'
656 #define AO_LOG_GPS_LAT          'N'
657 #define AO_LOG_GPS_LON          'W'
658 #define AO_LOG_GPS_ALT          'H'
659 #define AO_LOG_GPS_SAT          'V'
660 #define AO_LOG_GPS_DATE         'Y'
661
662 #define AO_LOG_POS_NONE         (~0UL)
663
664 struct ao_log_record {
665         char                    type;
666         uint8_t                 csum;
667         uint16_t                tick;
668         union {
669                 struct {
670                         int16_t         ground_accel;
671                         uint16_t        flight;
672                 } flight;
673                 struct {
674                         int16_t         accel;
675                         int16_t         pres;
676                 } sensor;
677                 struct {
678                         int16_t         temp;
679                         int16_t         v_batt;
680                 } temp_volt;
681                 struct {
682                         int16_t         drogue;
683                         int16_t         main;
684                 } deploy;
685                 struct {
686                         uint16_t        state;
687                         uint16_t        reason;
688                 } state;
689                 struct {
690                         uint8_t         hour;
691                         uint8_t         minute;
692                         uint8_t         second;
693                         uint8_t         flags;
694                 } gps_time;
695                 int32_t         gps_latitude;
696                 int32_t         gps_longitude;
697                 struct {
698                         int16_t         altitude;
699                         uint16_t        unused;
700                 } gps_altitude;
701                 struct {
702                         uint16_t        svid;
703                         uint8_t         unused;
704                         uint8_t         c_n;
705                 } gps_sat;
706                 struct {
707                         uint8_t         year;
708                         uint8_t         month;
709                         uint8_t         day;
710                         uint8_t         extra;
711                 } gps_date;
712                 struct {
713                         uint16_t        d0;
714                         uint16_t        d1;
715                 } anon;
716         } u;
717 };
718
719 /* Write a record to the eeprom log */
720 uint8_t
721 ao_log_data(__xdata struct ao_log_record *log) __reentrant;
722
723 /*
724  * ao_flight.c
725  */
726
727 enum ao_flight_state {
728         ao_flight_startup = 0,
729         ao_flight_idle = 1,
730         ao_flight_pad = 2,
731         ao_flight_boost = 3,
732         ao_flight_fast = 4,
733         ao_flight_coast = 5,
734         ao_flight_drogue = 6,
735         ao_flight_main = 7,
736         ao_flight_landed = 8,
737         ao_flight_invalid = 9
738 };
739
740 extern __pdata enum ao_flight_state     ao_flight_state;
741
742 extern __pdata uint16_t                 ao_launch_time;
743 extern __xdata uint8_t                  ao_flight_force_idle;
744
745 /* Flight thread */
746 void
747 ao_flight(void);
748
749 /* Initialize flight thread */
750 void
751 ao_flight_init(void);
752
753 /*
754  * ao_flight_nano.c
755  */
756
757 void
758 ao_flight_nano_init(void);
759
760 /*
761  * ao_sample.c
762  */
763
764 /*
765  * Barometer calibration
766  *
767  * We directly sample the barometer. The specs say:
768  *
769  * Pressure range: 15-115 kPa
770  * Voltage at 115kPa: 2.82
771  * Output scale: 27mV/kPa
772  *
773  * If we want to detect launch with the barometer, we need
774  * a large enough bump to not be fooled by noise. At typical
775  * launch elevations (0-2000m), a 200Pa pressure change cooresponds
776  * to about a 20m elevation change. This is 5.4mV, or about 3LSB.
777  * As all of our calculations are done in 16 bits, we'll actually see a change
778  * of 16 times this though
779  *
780  * 27 mV/kPa * 32767 / 3300 counts/mV = 268.1 counts/kPa
781  */
782
783 /* Accelerometer calibration
784  *
785  * We're sampling the accelerometer through a resistor divider which
786  * consists of 5k and 10k resistors. This multiplies the values by 2/3.
787  * That goes into the cc1111 A/D converter, which is running at 11 bits
788  * of precision with the bits in the MSB of the 16 bit value. Only positive
789  * values are used, so values should range from 0-32752 for 0-3.3V. The
790  * specs say we should see 40mV/g (uncalibrated), multiply by 2/3 for what
791  * the A/D converter sees (26.67 mV/g). We should see 32752/3300 counts/mV,
792  * for a final computation of:
793  *
794  * 26.67 mV/g * 32767/3300 counts/mV = 264.8 counts/g
795  *
796  * Zero g was measured at 16000 (we would expect 16384).
797  * Note that this value is only require to tell if the
798  * rocket is standing upright. Once that is determined,
799  * the value of the accelerometer is averaged for 100 samples
800  * to find the resting accelerometer value, which is used
801  * for all further flight computations
802  */
803
804 #define GRAVITY 9.80665
805
806 /*
807  * Above this height, the baro sensor doesn't work
808  */
809 #define AO_MAX_BARO_HEIGHT      12000
810
811 /*
812  * Above this speed, baro measurements are unreliable
813  */
814 #define AO_MAX_BARO_SPEED       200
815
816 #define ACCEL_NOSE_UP   (ao_accel_2g >> 2)
817
818 /*
819  * Speed and acceleration are scaled by 16 to provide a bit more
820  * resolution while still having reasonable range. Note that this
821  * limits speed to 2047m/s (around mach 6) and acceleration to
822  * 2047m/s² (over 200g)
823  */
824
825 #define AO_M_TO_HEIGHT(m)       ((int16_t) (m))
826 #define AO_MS_TO_SPEED(ms)      ((int16_t) ((ms) * 16))
827 #define AO_MSS_TO_ACCEL(mss)    ((int16_t) ((mss) * 16))
828
829 extern __pdata uint16_t ao_sample_tick;         /* time of last data */
830 extern __pdata int16_t  ao_sample_pres;         /* most recent pressure sensor reading */
831 extern __pdata int16_t  ao_sample_alt;          /* MSL of ao_sample_pres */
832 extern __pdata int16_t  ao_sample_height;       /* AGL of ao_sample_pres */
833 extern __data uint8_t   ao_sample_adc;          /* Ring position of last processed sample */
834
835 #if HAS_ACCEL
836 extern __pdata int16_t  ao_sample_accel;        /* most recent accel sensor reading */
837 #endif
838
839 extern __xdata int16_t  ao_ground_pres;         /* startup pressure */
840 extern __xdata int16_t  ao_ground_height;       /* MSL of ao_ground_pres */
841
842 #if HAS_ACCEL
843 extern __xdata int16_t  ao_ground_accel;        /* startup acceleration */
844 extern __xdata int16_t  ao_accel_2g;            /* factory accel calibration */
845 extern __xdata int32_t  ao_accel_scale;         /* sensor to m/s² conversion */
846 #endif
847
848 void ao_sample_init(void);
849
850 /* returns FALSE in preflight mode, TRUE in flight mode */
851 uint8_t ao_sample(void);
852
853 /*
854  * ao_kalman.c
855  */
856
857 #define to_fix16(x) ((int16_t) ((x) * 65536.0 + 0.5))
858 #define to_fix32(x) ((int32_t) ((x) * 65536.0 + 0.5))
859 #define from_fix(x)     ((x) >> 16)
860
861 extern __pdata int16_t                  ao_height;      /* meters */
862 extern __pdata int16_t                  ao_speed;       /* m/s * 16 */
863 extern __pdata int16_t                  ao_accel;       /* m/s² * 16 */
864 extern __pdata int16_t                  ao_max_height;  /* max of ao_height */
865
866 extern __pdata int16_t                  ao_error_h;
867 extern __pdata int16_t                  ao_error_h_sq_avg;
868
869 #if HAS_ACCEL
870 extern __pdata int16_t                  ao_error_a;
871 #endif
872
873 void ao_kalman(void);
874
875 /*
876  * ao_report.c
877  */
878
879 void
880 ao_report_init(void);
881
882 /*
883  * ao_convert.c
884  *
885  * Given raw data, convert to SI units
886  */
887
888 /* pressure from the sensor to altitude in meters */
889 int16_t
890 ao_pres_to_altitude(int16_t pres) __reentrant;
891
892 int16_t
893 ao_altitude_to_pres(int16_t alt) __reentrant;
894
895 int16_t
896 ao_temp_to_dC(int16_t temp) __reentrant;
897
898 /*
899  * ao_dbg.c
900  *
901  * debug another telemetrum board
902  */
903
904 /* Send a byte to the dbg target */
905 void
906 ao_dbg_send_byte(uint8_t byte);
907
908 /* Receive a byte from the dbg target */
909 uint8_t
910 ao_dbg_recv_byte(void);
911
912 /* Start a bulk transfer to/from dbg target memory */
913 void
914 ao_dbg_start_transfer(uint16_t addr);
915
916 /* End a bulk transfer to/from dbg target memory */
917 void
918 ao_dbg_end_transfer(void);
919
920 /* Write a byte to dbg target memory */
921 void
922 ao_dbg_write_byte(uint8_t byte);
923
924 /* Read a byte from dbg target memory */
925 uint8_t
926 ao_dbg_read_byte(void);
927
928 /* Enable dbg mode, switching use of the pins */
929 void
930 ao_dbg_debug_mode(void);
931
932 /* Reset the dbg target */
933 void
934 ao_dbg_reset(void);
935
936 void
937 ao_dbg_init(void);
938
939 /*
940  * ao_serial.c
941  */
942
943 #if HAS_SERIAL_1
944 #ifndef USE_SERIAL_STDIN
945 #error Please define USE_SERIAL_STDIN
946 #endif
947
948 void
949 ao_serial_rx1_isr(void) __interrupt(3);
950
951 void
952 ao_serial_tx1_isr(void) __interrupt(14);
953
954 char
955 ao_serial_getchar(void) __critical;
956
957 #if USE_SERIAL_STDIN
958 char
959 ao_serial_pollchar(void) __critical;
960
961 void
962 ao_serial_set_stdin(uint8_t stdin);
963 #endif
964
965 void
966 ao_serial_putchar(char c) __critical;
967
968 void
969 ao_serial_drain(void) __critical;
970
971 #define AO_SERIAL_SPEED_4800    0
972 #define AO_SERIAL_SPEED_9600    1
973 #define AO_SERIAL_SPEED_19200   2
974 #define AO_SERIAL_SPEED_57600   3
975
976 void
977 ao_serial_set_speed(uint8_t speed);
978
979 void
980 ao_serial_init(void);
981 #endif
982
983 /*
984  * ao_spi.c
985  */
986
987 void
988 ao_spi_send(void __xdata *block, uint16_t len) __reentrant;
989
990 void
991 ao_spi_recv(void __xdata *block, uint16_t len) __reentrant;
992
993 void
994 ao_spi_init(void);
995
996 /*
997  * ao_gps.c
998  */
999
1000 #define AO_GPS_NUM_SAT_MASK     (0xf << 0)
1001 #define AO_GPS_NUM_SAT_SHIFT    (0)
1002
1003 #define AO_GPS_VALID            (1 << 4)
1004 #define AO_GPS_RUNNING          (1 << 5)
1005 #define AO_GPS_DATE_VALID       (1 << 6)
1006 #define AO_GPS_COURSE_VALID     (1 << 7)
1007
1008 extern __xdata uint16_t ao_gps_tick;
1009
1010 struct ao_gps_data {
1011         uint8_t                 year;
1012         uint8_t                 month;
1013         uint8_t                 day;
1014         uint8_t                 hour;
1015         uint8_t                 minute;
1016         uint8_t                 second;
1017         uint8_t                 flags;
1018         int32_t                 latitude;       /* degrees * 10⁷ */
1019         int32_t                 longitude;      /* degrees * 10⁷ */
1020         int16_t                 altitude;       /* m */
1021         uint16_t                ground_speed;   /* cm/s */
1022         uint8_t                 course;         /* degrees / 2 */
1023         uint8_t                 hdop;           /* * 5 */
1024         int16_t                 climb_rate;     /* cm/s */
1025         uint16_t                h_error;        /* m */
1026         uint16_t                v_error;        /* m */
1027 };
1028
1029 struct ao_gps_sat_data {
1030         uint8_t         svid;
1031         uint8_t         c_n_1;
1032 };
1033
1034 #define AO_MAX_GPS_TRACKING     12
1035
1036 struct ao_gps_tracking_data {
1037         uint8_t                 channels;
1038         struct ao_gps_sat_data  sats[AO_MAX_GPS_TRACKING];
1039 };
1040
1041 extern __xdata uint8_t ao_gps_mutex;
1042 extern __xdata struct ao_gps_data ao_gps_data;
1043 extern __xdata struct ao_gps_tracking_data ao_gps_tracking_data;
1044
1045 void
1046 ao_gps(void);
1047
1048 void
1049 ao_gps_print(__xdata struct ao_gps_data *gps_data);
1050
1051 void
1052 ao_gps_tracking_print(__xdata struct ao_gps_tracking_data *gps_tracking_data);
1053
1054 void
1055 ao_gps_init(void);
1056
1057 /*
1058  * ao_gps_report.c
1059  */
1060
1061 void
1062 ao_gps_report(void);
1063
1064 void
1065 ao_gps_report_init(void);
1066
1067 /*
1068  * ao_telemetry.c
1069  */
1070
1071 #define AO_MAX_CALLSIGN                 8
1072
1073 struct ao_telemetry {
1074         uint16_t                serial;
1075         uint16_t                flight;
1076         uint8_t                 flight_state;
1077         int16_t                 accel;
1078         int16_t                 ground_accel;
1079         union {
1080                 struct {
1081                         int16_t                 speed;
1082                         int16_t                 unused;
1083                 } k;
1084                 int32_t         flight_vel;
1085         } u;
1086         int16_t                 height;
1087         int16_t                 ground_pres;
1088         int16_t                 accel_plus_g;
1089         int16_t                 accel_minus_g;
1090         struct ao_adc           adc;
1091         struct ao_gps_data      gps;
1092         char                    callsign[AO_MAX_CALLSIGN];
1093         struct ao_gps_tracking_data     gps_tracking;
1094 };
1095
1096 struct ao_telemetry_tiny {
1097         uint16_t                serial;
1098         uint16_t                flight;
1099         uint8_t                 flight_state;
1100         int16_t                 height;         /* AGL in meters */
1101         int16_t                 speed;          /* in m/s * 16 */
1102         int16_t                 accel;          /* in m/s² * 16 */
1103         int16_t                 ground_pres;    /* sensor units */
1104         struct ao_adc           adc;            /* raw ADC readings */
1105         char                    callsign[AO_MAX_CALLSIGN];
1106 };
1107
1108 /*
1109  * ao_radio_recv tacks on rssi and status bytes
1110  */
1111 struct ao_telemetry_recv {
1112         struct ao_telemetry     telemetry;
1113         int8_t                  rssi;
1114         uint8_t                 status;
1115 };
1116
1117 struct ao_telemetry_tiny_recv {
1118         struct ao_telemetry_tiny        telemetry_tiny;
1119         int8_t                          rssi;
1120         uint8_t                         status;
1121 };
1122
1123 /* Set delay between telemetry reports (0 to disable) */
1124
1125 #define AO_TELEMETRY_INTERVAL_PAD       AO_MS_TO_TICKS(1000)
1126 #define AO_TELEMETRY_INTERVAL_FLIGHT    AO_MS_TO_TICKS(100)
1127 #define AO_TELEMETRY_INTERVAL_RECOVER   AO_MS_TO_TICKS(1000)
1128
1129 void
1130 ao_telemetry_set_interval(uint16_t interval);
1131
1132 void
1133 ao_rdf_set(uint8_t rdf);
1134
1135 void
1136 ao_telemetry_init(void);
1137
1138 void
1139 ao_telemetry_tiny_init(void);
1140
1141 /*
1142  * ao_radio.c
1143  */
1144
1145 extern __xdata uint8_t  ao_radio_dma;
1146 extern __xdata uint8_t ao_radio_dma_done;
1147 extern __xdata uint8_t ao_radio_done;
1148 extern __xdata uint8_t ao_radio_mutex;
1149
1150 void
1151 ao_radio_general_isr(void) __interrupt(16);
1152
1153 void
1154 ao_radio_get(uint8_t len);
1155
1156 #define ao_radio_put() ao_mutex_put(&ao_radio_mutex)
1157
1158 void
1159 ao_radio_set_packet(void);
1160
1161 void
1162 ao_radio_send(__xdata void *data, uint8_t size) __reentrant;
1163
1164 uint8_t
1165 ao_radio_recv(__xdata void *data, uint8_t size) __reentrant;
1166
1167 void
1168 ao_radio_recv_abort(void);
1169
1170 void
1171 ao_radio_rdf(int ms);
1172
1173 void
1174 ao_radio_rdf_abort(void);
1175
1176 void
1177 ao_radio_idle(void);
1178
1179 void
1180 ao_radio_init(void);
1181
1182 /*
1183  * ao_monitor.c
1184  */
1185
1186 extern const char const * const ao_state_names[];
1187
1188 void
1189 ao_monitor(void);
1190
1191 #define AO_MONITORING_OFF       0
1192 #define AO_MONITORING_FULL      1
1193 #define AO_MONITORING_TINY      2
1194
1195 void
1196 ao_set_monitor(uint8_t monitoring);
1197
1198 void
1199 ao_monitor_init(uint8_t led, uint8_t monitoring) __reentrant;
1200
1201 /*
1202  * ao_stdio.c
1203  */
1204
1205 #define AO_READ_AGAIN   ((char) -1)
1206
1207 struct ao_stdio {
1208         char    (*pollchar)(void);
1209         void    (*putchar)(char c) __reentrant;
1210         void    (*flush)(void);
1211         uint8_t echo;
1212 };
1213
1214 extern __xdata struct ao_stdio ao_stdios[];
1215 extern __data int8_t ao_cur_stdio;
1216 extern __data int8_t ao_num_stdios;
1217
1218 void
1219 flush(void);
1220
1221 extern __xdata uint8_t ao_stdin_ready;
1222
1223 uint8_t
1224 ao_echo(void);
1225
1226 int8_t
1227 ao_add_stdio(char (*pollchar)(void),
1228              void (*putchar)(char) __reentrant,
1229              void (*flush)(void)) __reentrant;
1230
1231 #ifdef AVR
1232 void
1233 ao_stdio_init(void);
1234 #else
1235 #define ao_stdio_init()
1236 #endif
1237
1238 /*
1239  * ao_ignite.c
1240  */
1241
1242 enum ao_igniter {
1243         ao_igniter_drogue = 0,
1244         ao_igniter_main = 1
1245 };
1246
1247 void
1248 ao_ignite(enum ao_igniter igniter);
1249
1250 enum ao_igniter_status {
1251         ao_igniter_unknown,     /* unknown status (ambiguous voltage) */
1252         ao_igniter_ready,       /* continuity detected */
1253         ao_igniter_active,      /* igniter firing */
1254         ao_igniter_open,        /* open circuit detected */
1255 };
1256
1257 enum ao_igniter_status
1258 ao_igniter_status(enum ao_igniter igniter);
1259
1260 void
1261 ao_igniter_init(void);
1262
1263 /*
1264  * ao_config.c
1265  */
1266
1267 #define AO_CONFIG_MAJOR 1
1268 #define AO_CONFIG_MINOR 4
1269
1270 struct ao_config {
1271         uint8_t         major;
1272         uint8_t         minor;
1273         uint16_t        main_deploy;
1274         int16_t         accel_plus_g;           /* changed for minor version 2 */
1275         uint8_t         radio_channel;
1276         char            callsign[AO_MAX_CALLSIGN + 1];
1277         uint8_t         apogee_delay;           /* minor version 1 */
1278         int16_t         accel_minus_g;          /* minor version 2 */
1279         uint32_t        radio_cal;              /* minor version 3 */
1280         uint32_t        flight_log_max;         /* minor version 4 */
1281 };
1282
1283 extern __xdata struct ao_config ao_config;
1284
1285 #define AO_CONFIG_MAX_SIZE      128
1286
1287 void
1288 ao_config_get(void);
1289
1290 void
1291 ao_config_put(void);
1292
1293 void
1294 ao_config_init(void);
1295
1296 /*
1297  * ao_rssi.c
1298  */
1299
1300 void
1301 ao_rssi_set(int rssi_value);
1302
1303 void
1304 ao_rssi_init(uint8_t rssi_led);
1305
1306 /*
1307  * ao_product.c
1308  *
1309  * values which need to be defined for
1310  * each instance of a product
1311  */
1312
1313 extern const char ao_version[];
1314 extern const char ao_manufacturer[];
1315 extern const char ao_product[];
1316
1317 /*
1318  * Fifos
1319  */
1320
1321 #define AO_FIFO_SIZE    32
1322
1323 struct ao_fifo {
1324         uint8_t insert;
1325         uint8_t remove;
1326         char    fifo[AO_FIFO_SIZE];
1327 };
1328
1329 #define ao_fifo_insert(f,c) do { \
1330         (f).fifo[(f).insert] = (c); \
1331         (f).insert = ((f).insert + 1) & (AO_FIFO_SIZE-1); \
1332 } while(0)
1333
1334 #define ao_fifo_remove(f,c) do {\
1335         c = (f).fifo[(f).remove]; \
1336         (f).remove = ((f).remove + 1) & (AO_FIFO_SIZE-1); \
1337 } while(0)
1338
1339 #define ao_fifo_full(f)         ((((f).insert + 1) & (AO_FIFO_SIZE-1)) == (f).remove)
1340 #define ao_fifo_empty(f)        ((f).insert == (f).remove)
1341
1342 /*
1343  * ao_packet.c
1344  *
1345  * Packet-based command interface
1346  */
1347
1348 #define AO_PACKET_MAX           64
1349 #define AO_PACKET_SYN           (uint8_t) 0xff
1350
1351 struct ao_packet {
1352         uint8_t         addr;
1353         uint8_t         len;
1354         uint8_t         seq;
1355         uint8_t         ack;
1356         uint8_t         d[AO_PACKET_MAX];
1357         uint8_t         callsign[AO_MAX_CALLSIGN];
1358 };
1359
1360 struct ao_packet_recv {
1361         struct ao_packet        packet;
1362         int8_t                  rssi;
1363         uint8_t                 status;
1364 };
1365
1366 extern __xdata struct ao_packet_recv ao_rx_packet;
1367 extern __xdata struct ao_packet ao_tx_packet;
1368 extern __xdata struct ao_task   ao_packet_task;
1369 extern __xdata uint8_t ao_packet_enable;
1370 extern __xdata uint8_t ao_packet_master_sleeping;
1371 extern __pdata uint8_t ao_packet_rx_len, ao_packet_rx_used, ao_packet_tx_used;
1372
1373 void
1374 ao_packet_send(void);
1375
1376 uint8_t
1377 ao_packet_recv(void);
1378
1379 void
1380 ao_packet_flush(void);
1381
1382 void
1383 ao_packet_putchar(char c) __reentrant;
1384
1385 char
1386 ao_packet_pollchar(void) __critical;
1387
1388 /* ao_packet_master.c */
1389
1390 void
1391 ao_packet_master_init(void);
1392
1393 /* ao_packet_slave.c */
1394
1395 void
1396 ao_packet_slave_start(void);
1397
1398 void
1399 ao_packet_slave_stop(void);
1400
1401 void
1402 ao_packet_slave_init(uint8_t enable);
1403
1404 /* ao_btm.c */
1405
1406 /* Shared by USB, so the USB code calls this function */
1407 void
1408 ao_btm_isr(void);
1409
1410 void
1411 ao_btm_init(void);
1412
1413 /* ao_debug_avr.c */
1414 void
1415 ao_debug_init(void);
1416
1417 #endif /* _AO_H_ */