git.gag.com Git - fw/altos/blob - ao_flight.c

   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 #include "ao.h"
  19
  20 /* Main flight thread. */
  21
  22 __xdata struct ao_adc           ao_flight_data;         /* last acquired data */
  23 __pdata enum flight_state       ao_flight_state;        /* current flight state */
  24 __pdata uint16_t                ao_flight_tick;         /* time of last data */
  25 __pdata int16_t                 ao_flight_accel;        /* filtered acceleration */
  26 __pdata int16_t                 ao_flight_pres;         /* filtered pressure */
  27 __pdata int16_t                 ao_ground_pres;         /* startup pressure */
  28 __pdata int16_t                 ao_ground_accel;        /* startup acceleration */
  29 __pdata int16_t                 ao_min_pres;            /* minimum recorded pressure */
  30 __pdata uint16_t                ao_launch_time;         /* time of launch detect */
  31 __pdata int16_t                 ao_main_pres;           /* pressure to eject main */
  32
  33 /*
  34  * track min/max data over a long interval to detect
  35  * resting
  36  */
  37 __pdata uint16_t                ao_interval_end;
  38 __pdata int16_t                 ao_interval_cur_min_accel;
  39 __pdata int16_t                 ao_interval_cur_max_accel;
  40 __pdata int16_t                 ao_interval_cur_min_pres;
  41 __pdata int16_t                 ao_interval_cur_max_pres;
  42 __pdata int16_t                 ao_interval_min_accel;
  43 __pdata int16_t                 ao_interval_max_accel;
  44 __pdata int16_t                 ao_interval_min_pres;
  45 __pdata int16_t                 ao_interval_max_pres;
  46
  47 #define AO_INTERVAL_TICKS       AO_SEC_TO_TICKS(5)
  48
  49 /* Accelerometer calibration
  50  *
  51  * We're sampling the accelerometer through a resistor divider which
  52  * consists of 5k and 10k resistors. This multiplies the values by 2/3.
  53  * That goes into the cc1111 A/D converter, which is running at 11 bits
  54  * of precision with the bits in the MSB of the 16 bit value. Only positive
  55  * values are used, so values should range from 0-32752 for 0-3.3V. The
  56  * specs say we should see 40mV/g (uncalibrated), multiply by 2/3 for what
  57  * the A/D converter sees (26.67 mV/g). We should see 32752/3300 counts/mV,
  58  * for a final computation of:
  59  *
  60  * 26.67 mV/g * 32767/3300 counts/mV = 264.8 counts/g
  61  *
  62  * Zero g was measured at 16000 (we would expect 16384)
  63  */
  64
  65 #define ACCEL_G         265
  66 #define ACCEL_ZERO_G    16000
  67 #define ACCEL_NOSE_UP   (ACCEL_ZERO_G - ACCEL_G * 2 /3)
  68 #define ACCEL_BOOST     (ACCEL_NOSE_UP - ACCEL_G * 2)
  69
  70 /*
  71  * Barometer calibration
  72  *
  73  * We directly sample the barometer. The specs say:
  74  *
  75  * Pressure range: 15-115 kPa
  76  * Voltage at 115kPa: 2.82
  77  * Output scale: 27mV/kPa
  78  *
  79  * If we want to detect launch with the barometer, we need
  80  * a large enough bump to not be fooled by noise. At typical
  81  * launch elevations (0-2000m), a 200Pa pressure change cooresponds
  82  * to about a 20m elevation change. This is 5.4mV, or about 3LSB.
  83  * As all of our calculations are done in 16 bits, we'll actually see a change
  84  * of 16 times this though
  85  *
  86  * 27 mV/kPa * 32767 / 3300 counts/mV = 268.1 counts/kPa
  87  */
  88
  89 #define BARO_kPa        268
  90 #define BARO_LAUNCH     (BARO_kPa / 5)  /* .2kPa */
  91 #define BARO_APOGEE     (BARO_kPa / 10) /* .1kPa */
  92 #define BARO_MAIN       (BARO_kPa)      /* 1kPa */
  93 #define BARO_LAND       (BARO_kPa / 20) /* .05kPa */
  94
  95 /* We also have a clock, which can be used to sanity check things in
  96  * case of other failures
  97  */
  98
  99 #define BOOST_TICKS_MAX AO_SEC_TO_TICKS(10)
 100
 101 void
 102 ao_flight(void)
 103 {
 104         __pdata static uint8_t  nsamples = 0;
 105
 106         for (;;) {
 107                 ao_sleep(&ao_adc_ring);
 108                 ao_adc_get(&ao_flight_data);
 109                 ao_flight_accel -= ao_flight_accel >> 4;
 110                 ao_flight_accel += ao_flight_data.accel >> 4;
 111                 ao_flight_pres -= ao_flight_pres >> 4;
 112                 ao_flight_pres += ao_flight_data.pres >> 4;
 113                 ao_flight_tick = ao_time();
 114
 115                 ao_flight_tick = ao_time();
 116                 if ((int16_t) (ao_flight_tick - ao_interval_end) >= 0) {
 117                         ao_interval_max_pres = ao_interval_cur_max_pres;
 118                         ao_interval_min_pres = ao_interval_cur_min_pres;
 119                         ao_interval_max_accel = ao_interval_cur_max_accel;
 120                         ao_interval_min_accel = ao_interval_cur_min_accel;
 121                         ao_interval_end = ao_flight_tick + AO_INTERVAL_TICKS;
 122                 }
 123
 124                 switch (ao_flight_state) {
 125                 case ao_flight_startup:
 126                         if (nsamples < 100) {
 127                                 ++nsamples;
 128                                 continue;
 129                         }
 130                         ao_ground_accel = ao_flight_accel;
 131                         ao_ground_pres = ao_flight_pres;
 132                         ao_min_pres = ao_flight_pres;
 133                         ao_main_pres = ao_ground_pres - BARO_MAIN;
 134
 135                         ao_interval_end = ao_flight_tick;
 136
 137                         if (ao_flight_accel < ACCEL_NOSE_UP) {
 138                                 ao_flight_state = ao_flight_launchpad;
 139                                 ao_report_notify();
 140                         } else {
 141                                 ao_flight_state = ao_flight_idle;
 142                                 ao_report_notify();
 143                         }
 144                         /* signal successful initialization by turning off the LED */
 145                         ao_led_off(AO_LED_RED);
 146                         break;
 147                 case ao_flight_launchpad:
 148                         if (ao_flight_accel < ACCEL_BOOST ||
 149                             ao_flight_pres + BARO_LAUNCH < ao_ground_pres)
 150                         {
 151                                 ao_flight_state = ao_flight_boost;
 152                                 ao_log_start();
 153                                 ao_report_notify();
 154                                 break;
 155                         }
 156                         break;
 157                 case ao_flight_boost:
 158                         if (ao_flight_accel > ACCEL_ZERO_G ||
 159                             (int16_t) (ao_flight_data.tick - ao_launch_time) > BOOST_TICKS_MAX)
 160                         {
 161                                 ao_flight_state = ao_flight_coast;
 162                                 ao_report_notify();
 163                                 break;
 164                         }
 165                         break;
 166                 case ao_flight_coast:
 167                         if (ao_flight_pres < ao_min_pres)
 168                                 ao_min_pres = ao_flight_pres;
 169                         if (ao_flight_pres - BARO_APOGEE > ao_min_pres) {
 170                                 ao_flight_state = ao_flight_apogee;
 171                                 ao_report_notify();
 172                         }
 173                         break;
 174                 case ao_flight_apogee:
 175 //                      ao_ignite(AO_IGNITE_DROGUE);
 176                         ao_flight_state = ao_flight_drogue;
 177                         ao_report_notify();
 178                         break;
 179                 case ao_flight_drogue:
 180                         if (ao_flight_pres >= ao_main_pres) {
 181 //                              ao_ignite(AO_IGNITE_MAIN);
 182                                 ao_flight_state = ao_flight_main;
 183                                 ao_report_notify();
 184                         }
 185                         if ((ao_interval_max_pres - ao_interval_min_pres) < BARO_LAND) {
 186                                 ao_flight_state = ao_flight_landed;
 187                                 ao_report_notify();
 188                         }
 189                         break;
 190                 case ao_flight_main:
 191                         if ((ao_interval_max_pres - ao_interval_min_pres) < BARO_LAND) {
 192                                 ao_flight_state = ao_flight_landed;
 193                                 ao_report_notify();
 194                         }
 195                         break;
 196                 case ao_flight_landed:
 197                         ao_log_stop();
 198                         break;
 199                 }
 200         }
 201 }
 202
 203 static __xdata struct ao_task   flight_task;
 204
 205 void
 206 ao_flight_init(void)
 207 {
 208         ao_flight_state = ao_flight_startup;
 209         ao_interval_min_accel = 0;
 210         ao_interval_max_accel = 0x7fff;
 211         ao_interval_min_pres = 0;
 212         ao_interval_max_pres = 0x7fff;
 213         ao_interval_end = AO_INTERVAL_TICKS;
 214
 215         ao_add_task(&flight_task, ao_flight, "flight");
 216 }
 217