git.gag.com Git - fw/altos/blob - src/kernel/ao_sample.h

   1 /*
   2  * Copyright © 2012 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; either version 2 of the License, or
   7  * (at your option) any later version.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  15  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  16  * 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
  17  */
  18
  19 #ifndef _AO_SAMPLE_H_
  20 #define _AO_SAMPLE_H_
  21
  22 #include <ao_data.h>
  23
  24 /*
  25  * ao_sample.c
  26  */
  27
  28 #ifndef AO_VALUE_32
  29 #define AO_VALUE_32     1
  30 #endif
  31
  32 #if AO_VALUE_32
  33 /*
  34  * For 32-bit computed values, use 64-bit intermediates.
  35  */
  36 typedef int64_t                 ao_k_t;
  37 typedef int32_t                 ao_v_t;
  38 #else
  39 /*
  40  * For 16-bit computed values, use 32-bit intermediates.
  41  */
  42 typedef int32_t                 ao_k_t;
  43 typedef int16_t                 ao_v_t;
  44 #endif
  45
  46 /*
  47  * Barometer calibration
  48  *
  49  * We directly sample the barometer. The specs say:
  50  *
  51  * Pressure range: 15-115 kPa
  52  * Voltage at 115kPa: 2.82
  53  * Output scale: 27mV/kPa
  54  *
  55  * If we want to detect launch with the barometer, we need
  56  * a large enough bump to not be fooled by noise. At typical
  57  * launch elevations (0-2000m), a 200Pa pressure change cooresponds
  58  * to about a 20m elevation change. This is 5.4mV, or about 3LSB.
  59  * As all of our calculations are done in 16 bits, we'll actually see a change
  60  * of 16 times this though
  61  *
  62  * 27 mV/kPa * 32767 / 3300 counts/mV = 268.1 counts/kPa
  63  */
  64
  65 /* Accelerometer calibration
  66  *
  67  * We're sampling the accelerometer through a resistor divider which
  68  * consists of 5k and 10k resistors. This multiplies the values by 2/3.
  69  * That goes into the cc1111 A/D converter, which is running at 11 bits
  70  * of precision with the bits in the MSB of the 16 bit value. Only positive
  71  * values are used, so values should range from 0-32752 for 0-3.3V. The
  72  * specs say we should see 40mV/g (uncalibrated), multiply by 2/3 for what
  73  * the A/D converter sees (26.67 mV/g). We should see 32752/3300 counts/mV,
  74  * for a final computation of:
  75  *
  76  * 26.67 mV/g * 32767/3300 counts/mV = 264.8 counts/g
  77  *
  78  * Zero g was measured at 16000 (we would expect 16384).
  79  * Note that this value is only require to tell if the
  80  * rocket is standing upright. Once that is determined,
  81  * the value of the accelerometer is averaged for 100 samples
  82  * to find the resting accelerometer value, which is used
  83  * for all further flight computations
  84  */
  85
  86 /*
  87  * Above this height, the baro sensor doesn't work
  88  */
  89 #if HAS_MS5607
  90 #define AO_MAX_BARO_HEIGHT      30000
  91 #else
  92 #define AO_MAX_BARO_HEIGHT      12000
  93 #endif
  94
  95 /*
  96  * Above this speed, baro measurements are unreliable
  97  */
  98 #define AO_MAX_BARO_SPEED       248
  99
 100 /* The maximum amount (in a range of 0-256) to de-rate the
 101  * baro sensor data based on speed.
 102  */
 103 #define AO_MAX_SPEED_DISTRUST   160
 104
 105 #define ACCEL_NOSE_UP   (ao_accel_2g >> 2)
 106
 107 /*
 108  * Speed and acceleration are scaled by 16 to provide a bit more
 109  * resolution while still having reasonable range. Note that this
 110  * limits speed to 2047m/s (around mach 6) and acceleration to
 111  * 2047m/s² (over 200g)
 112  */
 113
 114 #define AO_M_TO_HEIGHT(m)       ((ao_v_t) (m))
 115 #define AO_MS_TO_SPEED(ms)      ((ao_v_t) ((ms) * 16))
 116 #define AO_MSS_TO_ACCEL(mss)    ((ao_v_t) ((mss) * 16))
 117
 118 extern uint16_t ao_sample_tick;         /* time of last data */
 119 extern uint8_t  ao_sample_adc;          /* Ring position of last processed sample */
 120 extern uint8_t  ao_sample_data;         /* Ring position of last processed sample */
 121
 122 #if HAS_BARO
 123 extern pres_t   ao_sample_pres;         /* most recent pressure sensor reading */
 124 extern alt_t    ao_sample_alt;          /* MSL of ao_sample_pres */
 125 extern alt_t    ao_sample_height;       /* AGL of ao_sample_pres */
 126 extern pres_t   ao_ground_pres;         /* startup pressure */
 127 extern alt_t    ao_ground_height;       /* MSL of ao_ground_pres */
 128 #endif
 129
 130 #if HAS_ACCEL
 131 extern accel_t  ao_sample_accel;        /* most recent accel sensor reading */
 132 extern accel_t  ao_ground_accel;        /* startup acceleration */
 133 extern accel_t  ao_accel_2g;            /* factory accel calibration */
 134 extern int32_t  ao_accel_scale;         /* sensor to m/s² conversion */
 135 #endif
 136 #if HAS_IMU
 137 extern accel_t  ao_ground_accel_along;
 138 extern accel_t  ao_ground_accel_across;
 139 extern accel_t  ao_ground_accel_through;
 140 extern accel_t  ao_sample_accel_along;
 141 extern accel_t  ao_sample_accel_across;
 142 extern accel_t  ao_sample_accel_through;
 143 #endif
 144 #if HAS_GYRO
 145 #ifndef HAS_IMU
 146 #define HAS_IMU 1
 147 #endif
 148 extern int32_t  ao_ground_pitch;        /* * 512 */
 149 extern int32_t  ao_ground_yaw;          /* * 512 */
 150 extern int32_t  ao_ground_roll;         /* * 512 */
 151 extern gyro_t   ao_sample_roll;
 152 extern gyro_t   ao_sample_pitch;
 153 extern gyro_t   ao_sample_yaw;
 154 #define AO_NUM_ORIENT   64
 155 extern angle_t  ao_sample_orient;
 156 extern angle_t  ao_sample_orients[AO_NUM_ORIENT];
 157 extern uint8_t  ao_sample_orient_pos;
 158 #endif
 159 #if HAS_MOTOR_PRESSURE
 160 extern motor_pressure_t ao_ground_motor_pressure;
 161 extern motor_pressure_t ao_sample_motor_pressure;
 162 #endif
 163
 164 void ao_sample_init(void);
 165
 166 /* returns false in preflight mode, true in flight mode */
 167 uint8_t ao_sample(void);
 168
 169 /*
 170  * ao_kalman.c
 171  */
 172
 173 #define to_fix_16(x) ((int16_t) ((x) * 65536.0 + 0.5))
 174 #define to_fix_32(x) ((int32_t) ((x) * 65536.0 + 0.5))
 175 #define to_fix_64(x) ((int64_t) ((x) * 65536.0 + 0.5))
 176
 177 #ifdef AO_VALUE_32
 178 #if AO_VALUE_32
 179 #define to_fix_v(x)     to_fix_32(x)
 180 #define to_fix_k(x)     to_fix_64(x)
 181 #else
 182 #define to_fix_v(x)     to_fix_16(x)
 183 #define to_fix_k(x)     to_fix_32(x)
 184 #endif
 185
 186 #define from_fix(x)     ((x) >> 16)
 187
 188 extern ao_v_t                   ao_height;      /* meters */
 189 extern ao_v_t                   ao_speed;       /* m/s * 16 */
 190 extern ao_v_t                   ao_accel;       /* m/s² * 16 */
 191 extern ao_v_t                   ao_max_height;  /* max of ao_height */
 192 extern ao_v_t                   ao_avg_height;  /* running average of height */
 193
 194 extern ao_v_t                   ao_error_h;
 195 #if !HAS_ACCEL
 196 extern ao_v_t                   ao_error_h_sq_avg;
 197 #endif
 198
 199 #if HAS_ACCEL
 200 extern ao_v_t                   ao_error_a;
 201 #endif
 202 #endif
 203
 204 void ao_kalman(void);
 205
 206 #if !HAS_BARO
 207 void ao_kalman_reset_accumulate(void);
 208 #endif
 209
 210 #endif /* _AO_SAMPLE_H_ */