c548c618f87edc6281cb65adc9298bdf442d7e0b
[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_lcd.c
328  */
329
330 void
331 ao_lcd_init(void);
332
333 /*
334  * ao_romconfig.c
335  */
336
337 #define AO_ROMCONFIG_VERSION    2
338
339 struct ao_romconfig {
340         uint16_t        version;
341         uint16_t        check;
342         uint16_t        serial_number;
343         uint32_t        radio_cal;
344 };
345
346 #ifdef AVR
347 extern __code struct ao_romconfig ao_romconfig __attribute__ ((section("romconfig")));
348 #else
349 extern __code __at (0x00a0) struct ao_romconfig ao_romconfig;
350 #endif
351
352 #if HAS_USB
353 #ifdef AVR
354 extern const uint8_t ao_usb_descriptors [];
355 #else
356 extern __code __at (0x00aa) uint8_t ao_usb_descriptors [];
357 #endif
358 #endif
359
360 /*
361  * ao_usb.c
362  */
363
364 /* Put one character to the USB output queue */
365 void
366 ao_usb_putchar(char c);
367
368 /* Get one character from the USB input queue */
369 char
370 ao_usb_getchar(void);
371
372 /* Poll for a charcter on the USB input queue.
373  * returns AO_READ_AGAIN if none are available
374  */
375 char
376 ao_usb_pollchar(void);
377
378 /* Flush the USB output queue */
379 void
380 ao_usb_flush(void);
381
382 #if HAS_USB
383 /* USB interrupt handler */
384 void
385 ao_usb_isr(void) __interrupt(6);
386 #endif
387
388 /* Enable the USB controller */
389 void
390 ao_usb_enable(void);
391
392 /* Disable the USB controller */
393 void
394 ao_usb_disable(void);
395
396 /* Initialize the USB system */
397 void
398 ao_usb_init(void);
399
400 /*
401  * ao_cmd.c
402  */
403
404 enum ao_cmd_status {
405         ao_cmd_success = 0,
406         ao_cmd_lex_error = 1,
407         ao_cmd_syntax_error = 2,
408 };
409
410 extern __xdata uint16_t ao_cmd_lex_i;
411 extern __xdata uint32_t ao_cmd_lex_u32;
412 extern __xdata char     ao_cmd_lex_c;
413 extern __xdata enum ao_cmd_status ao_cmd_status;
414
415 void
416 ao_cmd_lex(void);
417
418 void
419 ao_cmd_put8(uint8_t v);
420
421 void
422 ao_cmd_put16(uint16_t v);
423
424 void
425 ao_cmd_white(void);
426
427 void
428 ao_cmd_hex(void);
429
430 void
431 ao_cmd_decimal(void);
432
433 uint8_t
434 ao_match_word(__code char *word);
435
436 struct ao_cmds {
437         void            (*func)(void);
438         const char      *help;
439 };
440
441 void
442 ao_cmd_register(__code struct ao_cmds *cmds);
443
444 void
445 ao_cmd_init(void);
446
447 #if HAS_CMD_FILTER
448 /*
449  * Provided by an external module to filter raw command lines
450  */
451 uint8_t
452 ao_cmd_filter(void);
453 #endif
454
455 /*
456  * ao_dma.c
457  */
458
459 /* Allocate a DMA channel. the 'done' parameter will be set when the
460  * dma is finished and will be used to wakeup any waiters
461  */
462
463 uint8_t
464 ao_dma_alloc(__xdata uint8_t * done);
465
466 /* Setup a DMA channel */
467 void
468 ao_dma_set_transfer(uint8_t id,
469                     void __xdata *srcaddr,
470                     void __xdata *dstaddr,
471                     uint16_t count,
472                     uint8_t cfg0,
473                     uint8_t cfg1);
474
475 /* Start a DMA channel */
476 void
477 ao_dma_start(uint8_t id);
478
479 /* Manually trigger a DMA channel */
480 void
481 ao_dma_trigger(uint8_t id);
482
483 /* Abort a running DMA transfer */
484 void
485 ao_dma_abort(uint8_t id);
486
487 /* DMA interrupt routine */
488 void
489 ao_dma_isr(void) __interrupt(8);
490
491 /*
492  * ao_mutex.c
493  */
494
495 void
496 ao_mutex_get(__xdata uint8_t *ao_mutex) __reentrant;
497
498 void
499 ao_mutex_put(__xdata uint8_t *ao_mutex) __reentrant;
500
501 /*
502  * Storage interface, provided by one of the eeprom or flash
503  * drivers
504  */
505
506 /* Total bytes of available storage */
507 extern __xdata uint32_t ao_storage_total;
508
509 /* Block size - device is erased in these units. At least 256 bytes */
510 extern __xdata uint32_t ao_storage_block;
511
512 /* Byte offset of config block. Will be ao_storage_block bytes long */
513 extern __xdata uint32_t ao_storage_config;
514
515 /* Storage unit size - device reads and writes must be within blocks of this size. Usually 256 bytes. */
516 extern __xdata uint16_t ao_storage_unit;
517
518 #define AO_STORAGE_ERASE_LOG    (ao_storage_config + AO_CONFIG_MAX_SIZE)
519
520 /* Initialize above values. Can only be called once the OS is running */
521 void
522 ao_storage_setup(void) __reentrant;
523
524 /* Write data. Returns 0 on failure, 1 on success */
525 uint8_t
526 ao_storage_write(uint32_t pos, __xdata void *buf, uint16_t len) __reentrant;
527
528 /* Read data. Returns 0 on failure, 1 on success */
529 uint8_t
530 ao_storage_read(uint32_t pos, __xdata void *buf, uint16_t len) __reentrant;
531
532 /* Erase a block of storage. This always clears ao_storage_block bytes */
533 uint8_t
534 ao_storage_erase(uint32_t pos) __reentrant;
535
536 /* Flush any pending writes to stable storage */
537 void
538 ao_storage_flush(void) __reentrant;
539
540 /* Initialize the storage code */
541 void
542 ao_storage_init(void);
543
544 /*
545  * Low-level functions wrapped by ao_storage.c
546  */
547
548 /* Read data within a storage unit */
549 uint8_t
550 ao_storage_device_read(uint32_t pos, __xdata void *buf, uint16_t len) __reentrant;
551
552 /* Write data within a storage unit */
553 uint8_t
554 ao_storage_device_write(uint32_t pos, __xdata void *buf, uint16_t len) __reentrant;
555
556 /* Initialize low-level device bits */
557 void
558 ao_storage_device_init(void);
559
560 /* Print out information about flash chips */
561 void
562 ao_storage_device_info(void) __reentrant;
563
564 /*
565  * ao_log.c
566  */
567
568 /* We record flight numbers in the first record of
569  * the log. Tasks may wait for this to be initialized
570  * by sleeping on this variable.
571  */
572 extern __xdata uint16_t ao_flight_number;
573
574 extern __pdata uint32_t ao_log_current_pos;
575 extern __pdata uint32_t ao_log_end_pos;
576 extern __pdata uint32_t ao_log_start_pos;
577 extern __xdata uint8_t  ao_log_running;
578 extern __xdata enum flight_state ao_log_state;
579
580 /* required functions from the underlying log system */
581
582 /* Return the flight number from the given log slot, 0 if none */
583 uint16_t
584 ao_log_flight(uint8_t slot);
585
586 /* Flush the log */
587 void
588 ao_log_flush(void);
589
590 /* Logging thread main routine */
591 void
592 ao_log(void);
593
594 /* functions provided in ao_log.c */
595
596 /* Figure out the current flight number */
597 void
598 ao_log_scan(void) __reentrant;
599
600 /* Return the position of the start of the given log slot */
601 uint32_t
602 ao_log_pos(uint8_t slot);
603
604 /* Start logging to eeprom */
605 void
606 ao_log_start(void);
607
608 /* Stop logging */
609 void
610 ao_log_stop(void);
611
612 /* Initialize the logging system */
613 void
614 ao_log_init(void);
615
616 /* Write out the current flight number to the erase log */
617 void
618 ao_log_write_erase(uint8_t pos);
619
620 /* Returns true if there are any logs stored in eeprom */
621 uint8_t
622 ao_log_present(void);
623
624 /* Returns true if there is no more storage space available */
625 uint8_t
626 ao_log_full(void);
627
628 /*
629  * ao_log_big.c
630  */
631
632 /*
633  * The data log is recorded in the eeprom as a sequence
634  * of data packets.
635  *
636  * Each packet starts with a 4-byte header that has the
637  * packet type, the packet checksum and the tick count. Then
638  * they all contain 2 16 bit values which hold packet-specific
639  * data.
640  *
641  * For each flight, the first packet
642  * is FLIGHT packet, indicating the serial number of the
643  * device and a unique number marking the number of flights
644  * recorded by this device.
645  *
646  * During flight, data from the accelerometer and barometer
647  * are recorded in SENSOR packets, using the raw 16-bit values
648  * read from the A/D converter.
649  *
650  * Also during flight, but at a lower rate, the deployment
651  * sensors are recorded in DEPLOY packets. The goal here is to
652  * detect failure in the deployment circuits.
653  *
654  * STATE packets hold state transitions as the flight computer
655  * transitions through different stages of the flight.
656  */
657 #define AO_LOG_FLIGHT           'F'
658 #define AO_LOG_SENSOR           'A'
659 #define AO_LOG_TEMP_VOLT        'T'
660 #define AO_LOG_DEPLOY           'D'
661 #define AO_LOG_STATE            'S'
662 #define AO_LOG_GPS_TIME         'G'
663 #define AO_LOG_GPS_LAT          'N'
664 #define AO_LOG_GPS_LON          'W'
665 #define AO_LOG_GPS_ALT          'H'
666 #define AO_LOG_GPS_SAT          'V'
667 #define AO_LOG_GPS_DATE         'Y'
668
669 #define AO_LOG_POS_NONE         (~0UL)
670
671 struct ao_log_record {
672         char                    type;
673         uint8_t                 csum;
674         uint16_t                tick;
675         union {
676                 struct {
677                         int16_t         ground_accel;
678                         uint16_t        flight;
679                 } flight;
680                 struct {
681                         int16_t         accel;
682                         int16_t         pres;
683                 } sensor;
684                 struct {
685                         int16_t         temp;
686                         int16_t         v_batt;
687                 } temp_volt;
688                 struct {
689                         int16_t         drogue;
690                         int16_t         main;
691                 } deploy;
692                 struct {
693                         uint16_t        state;
694                         uint16_t        reason;
695                 } state;
696                 struct {
697                         uint8_t         hour;
698                         uint8_t         minute;
699                         uint8_t         second;
700                         uint8_t         flags;
701                 } gps_time;
702                 int32_t         gps_latitude;
703                 int32_t         gps_longitude;
704                 struct {
705                         int16_t         altitude;
706                         uint16_t        unused;
707                 } gps_altitude;
708                 struct {
709                         uint16_t        svid;
710                         uint8_t         unused;
711                         uint8_t         c_n;
712                 } gps_sat;
713                 struct {
714                         uint8_t         year;
715                         uint8_t         month;
716                         uint8_t         day;
717                         uint8_t         extra;
718                 } gps_date;
719                 struct {
720                         uint16_t        d0;
721                         uint16_t        d1;
722                 } anon;
723         } u;
724 };
725
726 /* Write a record to the eeprom log */
727 uint8_t
728 ao_log_data(__xdata struct ao_log_record *log) __reentrant;
729
730 /*
731  * ao_flight.c
732  */
733
734 enum ao_flight_state {
735         ao_flight_startup = 0,
736         ao_flight_idle = 1,
737         ao_flight_pad = 2,
738         ao_flight_boost = 3,
739         ao_flight_fast = 4,
740         ao_flight_coast = 5,
741         ao_flight_drogue = 6,
742         ao_flight_main = 7,
743         ao_flight_landed = 8,
744         ao_flight_invalid = 9
745 };
746
747 extern __pdata enum ao_flight_state     ao_flight_state;
748
749 extern __pdata uint16_t                 ao_launch_time;
750 extern __xdata uint8_t                  ao_flight_force_idle;
751
752 /* Flight thread */
753 void
754 ao_flight(void);
755
756 /* Initialize flight thread */
757 void
758 ao_flight_init(void);
759
760 /*
761  * ao_flight_nano.c
762  */
763
764 void
765 ao_flight_nano_init(void);
766
767 /*
768  * ao_sample.c
769  */
770
771 /*
772  * Barometer calibration
773  *
774  * We directly sample the barometer. The specs say:
775  *
776  * Pressure range: 15-115 kPa
777  * Voltage at 115kPa: 2.82
778  * Output scale: 27mV/kPa
779  *
780  * If we want to detect launch with the barometer, we need
781  * a large enough bump to not be fooled by noise. At typical
782  * launch elevations (0-2000m), a 200Pa pressure change cooresponds
783  * to about a 20m elevation change. This is 5.4mV, or about 3LSB.
784  * As all of our calculations are done in 16 bits, we'll actually see a change
785  * of 16 times this though
786  *
787  * 27 mV/kPa * 32767 / 3300 counts/mV = 268.1 counts/kPa
788  */
789
790 /* Accelerometer calibration
791  *
792  * We're sampling the accelerometer through a resistor divider which
793  * consists of 5k and 10k resistors. This multiplies the values by 2/3.
794  * That goes into the cc1111 A/D converter, which is running at 11 bits
795  * of precision with the bits in the MSB of the 16 bit value. Only positive
796  * values are used, so values should range from 0-32752 for 0-3.3V. The
797  * specs say we should see 40mV/g (uncalibrated), multiply by 2/3 for what
798  * the A/D converter sees (26.67 mV/g). We should see 32752/3300 counts/mV,
799  * for a final computation of:
800  *
801  * 26.67 mV/g * 32767/3300 counts/mV = 264.8 counts/g
802  *
803  * Zero g was measured at 16000 (we would expect 16384).
804  * Note that this value is only require to tell if the
805  * rocket is standing upright. Once that is determined,
806  * the value of the accelerometer is averaged for 100 samples
807  * to find the resting accelerometer value, which is used
808  * for all further flight computations
809  */
810
811 #define GRAVITY 9.80665
812
813 /*
814  * Above this height, the baro sensor doesn't work
815  */
816 #define AO_MAX_BARO_HEIGHT      12000
817
818 /*
819  * Above this speed, baro measurements are unreliable
820  */
821 #define AO_MAX_BARO_SPEED       200
822
823 #define ACCEL_NOSE_UP   (ao_accel_2g >> 2)
824
825 /*
826  * Speed and acceleration are scaled by 16 to provide a bit more
827  * resolution while still having reasonable range. Note that this
828  * limits speed to 2047m/s (around mach 6) and acceleration to
829  * 2047m/s² (over 200g)
830  */
831
832 #define AO_M_TO_HEIGHT(m)       ((int16_t) (m))
833 #define AO_MS_TO_SPEED(ms)      ((int16_t) ((ms) * 16))
834 #define AO_MSS_TO_ACCEL(mss)    ((int16_t) ((mss) * 16))
835
836 extern __pdata uint16_t ao_sample_tick;         /* time of last data */
837 extern __pdata int16_t  ao_sample_pres;         /* most recent pressure sensor reading */
838 extern __pdata int16_t  ao_sample_alt;          /* MSL of ao_sample_pres */
839 extern __pdata int16_t  ao_sample_height;       /* AGL of ao_sample_pres */
840 extern __data uint8_t   ao_sample_adc;          /* Ring position of last processed sample */
841
842 #if HAS_ACCEL
843 extern __pdata int16_t  ao_sample_accel;        /* most recent accel sensor reading */
844 #endif
845
846 extern __xdata int16_t  ao_ground_pres;         /* startup pressure */
847 extern __xdata int16_t  ao_ground_height;       /* MSL of ao_ground_pres */
848
849 #if HAS_ACCEL
850 extern __xdata int16_t  ao_ground_accel;        /* startup acceleration */
851 extern __xdata int16_t  ao_accel_2g;            /* factory accel calibration */
852 extern __xdata int32_t  ao_accel_scale;         /* sensor to m/s² conversion */
853 #endif
854
855 void ao_sample_init(void);
856
857 /* returns FALSE in preflight mode, TRUE in flight mode */
858 uint8_t ao_sample(void);
859
860 /*
861  * ao_kalman.c
862  */
863
864 #define to_fix16(x) ((int16_t) ((x) * 65536.0 + 0.5))
865 #define to_fix32(x) ((int32_t) ((x) * 65536.0 + 0.5))
866 #define from_fix(x)     ((x) >> 16)
867
868 extern __pdata int16_t                  ao_height;      /* meters */
869 extern __pdata int16_t                  ao_speed;       /* m/s * 16 */
870 extern __pdata int16_t                  ao_accel;       /* m/s² * 16 */
871 extern __pdata int16_t                  ao_max_height;  /* max of ao_height */
872
873 extern __pdata int16_t                  ao_error_h;
874 extern __pdata int16_t                  ao_error_h_sq_avg;
875
876 #if HAS_ACCEL
877 extern __pdata int16_t                  ao_error_a;
878 #endif
879
880 void ao_kalman(void);
881
882 /*
883  * ao_report.c
884  */
885
886 void
887 ao_report_init(void);
888
889 /*
890  * ao_convert.c
891  *
892  * Given raw data, convert to SI units
893  */
894
895 /* pressure from the sensor to altitude in meters */
896 int16_t
897 ao_pres_to_altitude(int16_t pres) __reentrant;
898
899 int16_t
900 ao_altitude_to_pres(int16_t alt) __reentrant;
901
902 int16_t
903 ao_temp_to_dC(int16_t temp) __reentrant;
904
905 /*
906  * ao_dbg.c
907  *
908  * debug another telemetrum board
909  */
910
911 /* Send a byte to the dbg target */
912 void
913 ao_dbg_send_byte(uint8_t byte);
914
915 /* Receive a byte from the dbg target */
916 uint8_t
917 ao_dbg_recv_byte(void);
918
919 /* Start a bulk transfer to/from dbg target memory */
920 void
921 ao_dbg_start_transfer(uint16_t addr);
922
923 /* End a bulk transfer to/from dbg target memory */
924 void
925 ao_dbg_end_transfer(void);
926
927 /* Write a byte to dbg target memory */
928 void
929 ao_dbg_write_byte(uint8_t byte);
930
931 /* Read a byte from dbg target memory */
932 uint8_t
933 ao_dbg_read_byte(void);
934
935 /* Enable dbg mode, switching use of the pins */
936 void
937 ao_dbg_debug_mode(void);
938
939 /* Reset the dbg target */
940 void
941 ao_dbg_reset(void);
942
943 void
944 ao_dbg_init(void);
945
946 /*
947  * ao_serial.c
948  */
949
950 #if HAS_SERIAL_1
951 #ifndef USE_SERIAL_STDIN
952 #error Please define USE_SERIAL_STDIN
953 #endif
954
955 void
956 ao_serial_rx1_isr(void) __interrupt(3);
957
958 void
959 ao_serial_tx1_isr(void) __interrupt(14);
960
961 char
962 ao_serial_getchar(void) __critical;
963
964 #if USE_SERIAL_STDIN
965 char
966 ao_serial_pollchar(void) __critical;
967
968 void
969 ao_serial_set_stdin(uint8_t stdin);
970 #endif
971
972 void
973 ao_serial_putchar(char c) __critical;
974
975 void
976 ao_serial_drain(void) __critical;
977
978 #define AO_SERIAL_SPEED_4800    0
979 #define AO_SERIAL_SPEED_9600    1
980 #define AO_SERIAL_SPEED_19200   2
981 #define AO_SERIAL_SPEED_57600   3
982
983 void
984 ao_serial_set_speed(uint8_t speed);
985
986 void
987 ao_serial_init(void);
988 #endif
989
990 /*
991  * ao_spi.c
992  */
993
994 void
995 ao_spi_send(void __xdata *block, uint16_t len) __reentrant;
996
997 void
998 ao_spi_recv(void __xdata *block, uint16_t len) __reentrant;
999
1000 void
1001 ao_spi_init(void);
1002
1003 /*
1004  * ao_gps.c
1005  */
1006
1007 #define AO_GPS_NUM_SAT_MASK     (0xf << 0)
1008 #define AO_GPS_NUM_SAT_SHIFT    (0)
1009
1010 #define AO_GPS_VALID            (1 << 4)
1011 #define AO_GPS_RUNNING          (1 << 5)
1012 #define AO_GPS_DATE_VALID       (1 << 6)
1013 #define AO_GPS_COURSE_VALID     (1 << 7)
1014
1015 extern __xdata uint16_t ao_gps_tick;
1016
1017 struct ao_gps_data {
1018         uint8_t                 year;
1019         uint8_t                 month;
1020         uint8_t                 day;
1021         uint8_t                 hour;
1022         uint8_t                 minute;
1023         uint8_t                 second;
1024         uint8_t                 flags;
1025         int32_t                 latitude;       /* degrees * 10⁷ */
1026         int32_t                 longitude;      /* degrees * 10⁷ */
1027         int16_t                 altitude;       /* m */
1028         uint16_t                ground_speed;   /* cm/s */
1029         uint8_t                 course;         /* degrees / 2 */
1030         uint8_t                 hdop;           /* * 5 */
1031         int16_t                 climb_rate;     /* cm/s */
1032         uint16_t                h_error;        /* m */
1033         uint16_t                v_error;        /* m */
1034 };
1035
1036 struct ao_gps_sat_data {
1037         uint8_t         svid;
1038         uint8_t         c_n_1;
1039 };
1040
1041 #define AO_MAX_GPS_TRACKING     12
1042
1043 struct ao_gps_tracking_data {
1044         uint8_t                 channels;
1045         struct ao_gps_sat_data  sats[AO_MAX_GPS_TRACKING];
1046 };
1047
1048 extern __xdata uint8_t ao_gps_mutex;
1049 extern __xdata struct ao_gps_data ao_gps_data;
1050 extern __xdata struct ao_gps_tracking_data ao_gps_tracking_data;
1051
1052 void
1053 ao_gps(void);
1054
1055 void
1056 ao_gps_print(__xdata struct ao_gps_data *gps_data);
1057
1058 void
1059 ao_gps_tracking_print(__xdata struct ao_gps_tracking_data *gps_tracking_data);
1060
1061 void
1062 ao_gps_init(void);
1063
1064 /*
1065  * ao_gps_report.c
1066  */
1067
1068 void
1069 ao_gps_report(void);
1070
1071 void
1072 ao_gps_report_init(void);
1073
1074 /*
1075  * ao_telemetry.c
1076  */
1077
1078 #define AO_MAX_CALLSIGN                 8
1079
1080 struct ao_telemetry {
1081         uint16_t                serial;
1082         uint16_t                flight;
1083         uint8_t                 flight_state;
1084         int16_t                 accel;
1085         int16_t                 ground_accel;
1086         union {
1087                 struct {
1088                         int16_t                 speed;
1089                         int16_t                 unused;
1090                 } k;
1091                 int32_t         flight_vel;
1092         } u;
1093         int16_t                 height;
1094         int16_t                 ground_pres;
1095         int16_t                 accel_plus_g;
1096         int16_t                 accel_minus_g;
1097         struct ao_adc           adc;
1098         struct ao_gps_data      gps;
1099         char                    callsign[AO_MAX_CALLSIGN];
1100         struct ao_gps_tracking_data     gps_tracking;
1101 };
1102
1103 struct ao_telemetry_tiny {
1104         uint16_t                serial;
1105         uint16_t                flight;
1106         uint8_t                 flight_state;
1107         int16_t                 height;         /* AGL in meters */
1108         int16_t                 speed;          /* in m/s * 16 */
1109         int16_t                 accel;          /* in m/s² * 16 */
1110         int16_t                 ground_pres;    /* sensor units */
1111         struct ao_adc           adc;            /* raw ADC readings */
1112         char                    callsign[AO_MAX_CALLSIGN];
1113 };
1114
1115 /*
1116  * ao_radio_recv tacks on rssi and status bytes
1117  */
1118 struct ao_telemetry_recv {
1119         struct ao_telemetry     telemetry;
1120         int8_t                  rssi;
1121         uint8_t                 status;
1122 };
1123
1124 struct ao_telemetry_tiny_recv {
1125         struct ao_telemetry_tiny        telemetry_tiny;
1126         int8_t                          rssi;
1127         uint8_t                         status;
1128 };
1129
1130 /* Set delay between telemetry reports (0 to disable) */
1131
1132 #define AO_TELEMETRY_INTERVAL_PAD       AO_MS_TO_TICKS(1000)
1133 #define AO_TELEMETRY_INTERVAL_FLIGHT    AO_MS_TO_TICKS(100)
1134 #define AO_TELEMETRY_INTERVAL_RECOVER   AO_MS_TO_TICKS(1000)
1135
1136 void
1137 ao_telemetry_set_interval(uint16_t interval);
1138
1139 void
1140 ao_rdf_set(uint8_t rdf);
1141
1142 void
1143 ao_telemetry_init(void);
1144
1145 void
1146 ao_telemetry_tiny_init(void);
1147
1148 /*
1149  * ao_radio.c
1150  */
1151
1152 extern __xdata uint8_t  ao_radio_dma;
1153 extern __xdata uint8_t ao_radio_dma_done;
1154 extern __xdata uint8_t ao_radio_done;
1155 extern __xdata uint8_t ao_radio_mutex;
1156
1157 void
1158 ao_radio_general_isr(void) __interrupt(16);
1159
1160 void
1161 ao_radio_get(uint8_t len);
1162
1163 #define ao_radio_put() ao_mutex_put(&ao_radio_mutex)
1164
1165 void
1166 ao_radio_set_packet(void);
1167
1168 void
1169 ao_radio_send(__xdata void *data, uint8_t size) __reentrant;
1170
1171 uint8_t
1172 ao_radio_recv(__xdata void *data, uint8_t size) __reentrant;
1173
1174 void
1175 ao_radio_recv_abort(void);
1176
1177 void
1178 ao_radio_rdf(int ms);
1179
1180 void
1181 ao_radio_rdf_abort(void);
1182
1183 void
1184 ao_radio_idle(void);
1185
1186 void
1187 ao_radio_init(void);
1188
1189 /*
1190  * ao_monitor.c
1191  */
1192
1193 extern const char const * const ao_state_names[];
1194
1195 void
1196 ao_monitor(void);
1197
1198 #define AO_MONITORING_OFF       0
1199 #define AO_MONITORING_FULL      1
1200 #define AO_MONITORING_TINY      2
1201
1202 void
1203 ao_set_monitor(uint8_t monitoring);
1204
1205 void
1206 ao_monitor_init(uint8_t led, uint8_t monitoring) __reentrant;
1207
1208 /*
1209  * ao_stdio.c
1210  */
1211
1212 #define AO_READ_AGAIN   ((char) -1)
1213
1214 struct ao_stdio {
1215         char    (*pollchar)(void);
1216         void    (*putchar)(char c) __reentrant;
1217         void    (*flush)(void);
1218         uint8_t echo;
1219 };
1220
1221 extern __xdata struct ao_stdio ao_stdios[];
1222 extern __data int8_t ao_cur_stdio;
1223 extern __data int8_t ao_num_stdios;
1224
1225 void
1226 flush(void);
1227
1228 extern __xdata uint8_t ao_stdin_ready;
1229
1230 uint8_t
1231 ao_echo(void);
1232
1233 int8_t
1234 ao_add_stdio(char (*pollchar)(void),
1235              void (*putchar)(char) __reentrant,
1236              void (*flush)(void)) __reentrant;
1237
1238 #ifdef AVR
1239 void
1240 ao_stdio_init(void);
1241 #else
1242 #define ao_stdio_init()
1243 #endif
1244
1245 /*
1246  * ao_ignite.c
1247  */
1248
1249 enum ao_igniter {
1250         ao_igniter_drogue = 0,
1251         ao_igniter_main = 1
1252 };
1253
1254 void
1255 ao_ignite(enum ao_igniter igniter);
1256
1257 enum ao_igniter_status {
1258         ao_igniter_unknown,     /* unknown status (ambiguous voltage) */
1259         ao_igniter_ready,       /* continuity detected */
1260         ao_igniter_active,      /* igniter firing */
1261         ao_igniter_open,        /* open circuit detected */
1262 };
1263
1264 enum ao_igniter_status
1265 ao_igniter_status(enum ao_igniter igniter);
1266
1267 void
1268 ao_igniter_init(void);
1269
1270 /*
1271  * ao_config.c
1272  */
1273
1274 #define AO_CONFIG_MAJOR 1
1275 #define AO_CONFIG_MINOR 4
1276
1277 struct ao_config {
1278         uint8_t         major;
1279         uint8_t         minor;
1280         uint16_t        main_deploy;
1281         int16_t         accel_plus_g;           /* changed for minor version 2 */
1282         uint8_t         radio_channel;
1283         char            callsign[AO_MAX_CALLSIGN + 1];
1284         uint8_t         apogee_delay;           /* minor version 1 */
1285         int16_t         accel_minus_g;          /* minor version 2 */
1286         uint32_t        radio_cal;              /* minor version 3 */
1287         uint32_t        flight_log_max;         /* minor version 4 */
1288 };
1289
1290 extern __xdata struct ao_config ao_config;
1291
1292 #define AO_CONFIG_MAX_SIZE      128
1293
1294 void
1295 ao_config_get(void);
1296
1297 void
1298 ao_config_put(void);
1299
1300 void
1301 ao_config_init(void);
1302
1303 /*
1304  * ao_rssi.c
1305  */
1306
1307 void
1308 ao_rssi_set(int rssi_value);
1309
1310 void
1311 ao_rssi_init(uint8_t rssi_led);
1312
1313 /*
1314  * ao_product.c
1315  *
1316  * values which need to be defined for
1317  * each instance of a product
1318  */
1319
1320 extern const char ao_version[];
1321 extern const char ao_manufacturer[];
1322 extern const char ao_product[];
1323
1324 /*
1325  * Fifos
1326  */
1327
1328 #define AO_FIFO_SIZE    32
1329
1330 struct ao_fifo {
1331         uint8_t insert;
1332         uint8_t remove;
1333         char    fifo[AO_FIFO_SIZE];
1334 };
1335
1336 #define ao_fifo_insert(f,c) do { \
1337         (f).fifo[(f).insert] = (c); \
1338         (f).insert = ((f).insert + 1) & (AO_FIFO_SIZE-1); \
1339 } while(0)
1340
1341 #define ao_fifo_remove(f,c) do {\
1342         c = (f).fifo[(f).remove]; \
1343         (f).remove = ((f).remove + 1) & (AO_FIFO_SIZE-1); \
1344 } while(0)
1345
1346 #define ao_fifo_full(f)         ((((f).insert + 1) & (AO_FIFO_SIZE-1)) == (f).remove)
1347 #define ao_fifo_empty(f)        ((f).insert == (f).remove)
1348
1349 /*
1350  * ao_packet.c
1351  *
1352  * Packet-based command interface
1353  */
1354
1355 #define AO_PACKET_MAX           64
1356 #define AO_PACKET_SYN           (uint8_t) 0xff
1357
1358 struct ao_packet {
1359         uint8_t         addr;
1360         uint8_t         len;
1361         uint8_t         seq;
1362         uint8_t         ack;
1363         uint8_t         d[AO_PACKET_MAX];
1364         uint8_t         callsign[AO_MAX_CALLSIGN];
1365 };
1366
1367 struct ao_packet_recv {
1368         struct ao_packet        packet;
1369         int8_t                  rssi;
1370         uint8_t                 status;
1371 };
1372
1373 extern __xdata struct ao_packet_recv ao_rx_packet;
1374 extern __xdata struct ao_packet ao_tx_packet;
1375 extern __xdata struct ao_task   ao_packet_task;
1376 extern __xdata uint8_t ao_packet_enable;
1377 extern __xdata uint8_t ao_packet_master_sleeping;
1378 extern __pdata uint8_t ao_packet_rx_len, ao_packet_rx_used, ao_packet_tx_used;
1379
1380 void
1381 ao_packet_send(void);
1382
1383 uint8_t
1384 ao_packet_recv(void);
1385
1386 void
1387 ao_packet_flush(void);
1388
1389 void
1390 ao_packet_putchar(char c) __reentrant;
1391
1392 char
1393 ao_packet_pollchar(void) __critical;
1394
1395 /* ao_packet_master.c */
1396
1397 void
1398 ao_packet_master_init(void);
1399
1400 /* ao_packet_slave.c */
1401
1402 void
1403 ao_packet_slave_start(void);
1404
1405 void
1406 ao_packet_slave_stop(void);
1407
1408 void
1409 ao_packet_slave_init(uint8_t enable);
1410
1411 /* ao_btm.c */
1412
1413 /* Shared by USB, so the USB code calls this function */
1414 void
1415 ao_btm_isr(void);
1416
1417 void
1418 ao_btm_init(void);
1419
1420 /* ao_debug_avr.c */
1421 void
1422 ao_debug_init(void);
1423
1424 /* ao_spi_slave.c */
1425
1426 void
1427 ao_spi_slave_read(uint8_t *data, int len);
1428
1429 void
1430 ao_spi_slave_write(uint8_t *data, int len);
1431
1432 void
1433 ao_spi_slave_init(void);
1434
1435 /* ao_companion.c */
1436
1437 #define AO_COMPANION_SETUP              1
1438 #define AO_COMPANION_FETCH              2
1439
1440 struct ao_companion_command {
1441         uint8_t         command;
1442         uint8_t         flight_state;
1443         uint16_t        tick;
1444 };
1445
1446 struct ao_companion_setup {
1447         uint16_t        board_id;
1448         uint16_t        board_id_inverse;
1449         uint8_t         update_period;
1450         uint8_t         channels;
1451 };
1452
1453 #endif /* _AO_H_ */