[fw/altos] / doc / altusmetrum.xsl
1 <?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
2 <!DOCTYPE book PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook XML V4.5//EN"
3   "/usr/share/xml/docbook/schema/dtd/4.5/docbookx.dtd">
4 <book>
5   <title>The Altus Metrum System</title>
6   <subtitle>An Owner's Manual for TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle Devices</subtitle>
7   <bookinfo>
8     <author>
9       <firstname>Bdale</firstname>
10       <surname>Garbee</surname>
11     </author>
12     <author>
13       <firstname>Keith</firstname>
14       <surname>Packard</surname>
15     </author>
16     <author>
17       <firstname>Bob</firstname>
18       <surname>Finch</surname>
19     </author>
20     <author>
21       <firstname>Anthony</firstname>
22       <surname>Towns</surname>
23     </author>
24     <copyright>
25       <year>2011</year>
26       <holder>Bdale Garbee and Keith Packard</holder>
27     </copyright>
28     <legalnotice>
29       <para>
30         This document is released under the terms of the
31         <ulink url="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/">
32           Creative Commons ShareAlike 3.0
33         </ulink>
34         license.
35       </para>
36     </legalnotice>
37     <revhistory>
38       <revision>
39         <revnumber>1.0</revnumber>
40         <date>10 August 2011</date>
41         <revremark>
42           Updated for software version 1.0.  Note that 1.0 represents a
43           telemetry format change, meaning both ends of a link (TeleMetrum/TeleMini and
44           TeleDongle) must be updated or communications will fail.
45         </revremark>
46       </revision>
47       <revision>
48         <revnumber>0.9</revnumber>
49         <date>18 January 2011</date>
50         <revremark>
51           Updated for software version 0.9.  Note that 0.9 represents a
52           telemetry format change, meaning both ends of a link (TeleMetrum and
53           TeleDongle) must be updated or communications will fail.
54         </revremark>
55       </revision>
56       <revision>
57         <revnumber>0.8</revnumber>
58         <date>24 November 2010</date>
59         <revremark>Updated for software version 0.8 </revremark>
60       </revision>
61     </revhistory>
62   </bookinfo>
63   <acknowledgements>
64     <para>
65       Thanks to Bob Finch, W9YA, NAR 12965, TRA 12350 for writing "The
66       Mere-Mortals Quick Start/Usage Guide to the Altus Metrum Starter
67       Kit" which has turned into the Getting Started chapter in this
68       book. Bob was one of our first customers for a production
69       TeleMetrum, and the enthusiasm that led to his contribution of
70       this section is immensely gratifying and highly appreciated!
71     </para>
72     <para>
73       And thanks to Anthony (AJ) Towns for contributing the
74       AltosUI graphing and site map code and documentation. Free
75       software means that our customers and friends can become our
76       collaborators, and we certainly appreciate this level of
77       contribution.
78     </para>
79     <para>
80       Have fun using these products, and we hope to meet all of you
81       out on the rocket flight line somewhere.
82       <literallayout>
83 Bdale Garbee, KB0G
84 NAR #87103, TRA #12201
86 Keith Packard, KD7SQG
87 NAR #88757, TRA #12200
88       </literallayout>
89     </para>
90   </acknowledgements>
91   <chapter>
92     <title>Introduction and Overview</title>
93     <para>
94       Welcome to the Altus Metrum community!  Our circuits and software reflect
95       our passion for both hobby rocketry and Free Software.  We hope their
96       capabilities and performance will delight you in every way, but by
97       releasing all of our hardware and software designs under open licenses,
98       we also hope to empower you to take as active a role in our collective
99       future as you wish!
100     </para>
101     <para>
102       The first device created for our community was TeleMetrum, a dual
103       deploy altimeter with fully integrated GPS and radio telemetry
104       as standard features, and a "companion interface" that will
105       support optional capabilities in the future.
106     </para>
107     <para>
108       The newest device is TeleMini, a dual deploy altimeter with
109       radio telemetry and radio direction finding. This device is only
110       13mm by 38mm (½ inch by 1½ inches) and can fit easily in an 18mm air-frame.
111     </para>
112     <para>
113       Complementing TeleMetrum and TeleMini is TeleDongle, a USB to RF interface for
114       communicating with the altimeters.  Combined with your choice of antenna and
115       notebook computer, TeleDongle and our associated user interface software
116       form a complete ground station capable of logging and displaying in-flight
117       telemetry, aiding rocket recovery, then processing and archiving flight
118       data for analysis and review.
119     </para>
120     <para>
121       More products will be added to the Altus Metrum family over time, and
122       we currently envision that this will be a single, comprehensive manual
123       for the entire product family.
124     </para>
125   </chapter>
126   <chapter>
127     <title>Getting Started</title>
128     <para>
129       The first thing to do after you check the inventory of parts in your
130       "starter kit" is to charge the battery.
131     </para>
132     <para>
133       The TeleMetrum battery can be charged by plugging it into the
134       corresponding socket of the TeleMetrum and then using the USB A to
135       mini B
136       cable to plug the TeleMetrum into your computer's USB socket. The
137       TeleMetrum circuitry will charge the battery whenever it is plugged
138       in, because the TeleMetrum's on-off switch does NOT control the
139       charging circuitry.
140     </para>
141     <para>
142       When the GPS chip is initially searching for
143       satellites, TeleMetrum will consume more current than it can pull
144       from the USB port, so the battery must be attached in order to get
145       satellite lock.  Once GPS is locked, the current consumption goes back
146       down enough to enable charging while
147       running. So it's a good idea to fully charge the battery as your
148       first item of business so there is no issue getting and maintaining
149       satellite lock.  The yellow charge indicator led will go out when the
150       battery is nearly full and the charger goes to trickle charge. It
151       can take several hours to fully recharge a deeply discharged battery.
152     </para>
153     <para>
154       The TeleMini battery can be charged by disconnecting it from the
155       TeleMini board and plugging it into a standalone battery charger 
156       board, and connecting that via a USB cable to a laptop or other USB
157       power source
158     </para>
159     <para>
160       The other active device in the starter kit is the TeleDongle USB to
161       RF interface.  If you plug it in to your Mac or Linux computer it should
162       "just work", showing up as a serial port device.  Windows systems need
163       driver information that is part of the AltOS download to know that the
164       existing USB modem driver will work.  We therefore recommend installing
165       our software before plugging in TeleDongle if you are using a Windows
166       computer.  If you are using Linux and are having problems, try moving 
167       to a fresher kernel (2.6.33 or newer), as the USB serial driver had 
168       ugly bugs in some earlier versions.
169     </para>
170     <para>
171       Next you should obtain and install the AltOS utilities.  These include
172       the AltosUI ground station program, current firmware images for
173       TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle, and a number of standalone utilities that
174       are rarely needed.  Pre-built binary packages are available for Debian
175       Linux, Microsoft Windows, and recent MacOSX versions.  Full source code
176       and build instructions for some other Linux variants are also available.
177       The latest version may always be downloaded from
178       <ulink url="http://altusmetrum.org/AltOS"/>.
179     </para>
180   </chapter>
181   <chapter>
182     <title>Handling Precautions</title>
183     <para>
184       All Altus Metrum products are sophisticated electronic devices.  
185       When handled gently and properly installed in an air-frame, they
186       will deliver impressive results.  However, like all electronic 
187       devices, there are some precautions you must take.
188     </para>
189     <para>
190       The Lithium Polymer rechargeable batteries have an
191       extraordinary power density.  This is great because we can fly with
192       much less battery mass than if we used alkaline batteries or previous
193       generation rechargeable batteries... but if they are punctured
194       or their leads are allowed to short, they can and will release their
195       energy very rapidly!
196       Thus we recommend that you take some care when handling our batteries
197       and consider giving them some extra protection in your air-frame.  We
198       often wrap them in suitable scraps of closed-cell packing foam before
199       strapping them down, for example.
200     </para>
201     <para>
202       The barometric sensors used on both TeleMetrum and TeleMini are 
203       sensitive to sunlight.  In normal TeleMetrum mounting situations, it 
204       and all of the other surface mount components
205       are "down" towards whatever the underlying mounting surface is, so
206       this is not normally a problem.  Please consider this, though, when
207       designing an installation, for example, in an air-frame with a
208       see-through plastic payload bay.  It is particularly important to
209       consider this with TeleMini, both because the baro sensor is on the
210       "top" of the board, and because many model rockets with payload bays
211       use clear plastic for the payload bay!  Replacing these with an opaque
212       cardboard tube, painting them, or wrapping them with a layer of masking
213       tape are all reasonable approaches to keep the sensor out of direct
214       sunlight.
215     </para>
216     <para>
217       The barometric sensor sampling port must be able to "breathe",
218       both by not being covered by foam or tape or other materials that might
219       directly block the hole on the top of the sensor, and also by having a
220       suitable static vent to outside air.
221     </para>
222     <para>
223       As with all other rocketry electronics, Altus Metrum altimeters must 
224       be protected from exposure to corrosive motor exhaust and ejection 
225       charge gasses.
226     </para>
227   </chapter>
228   <chapter>
229     <title>Hardware Overview</title>
230     <para>
231       TeleMetrum is a 1 inch by 2.75 inch circuit board.  It was designed to
232       fit inside coupler for 29mm air-frame tubing, but using it in a tube that
233       small in diameter may require some creativity in mounting and wiring
234       to succeed!  The default 1/4
235       wave UHF wire antenna attached to the center of the nose-cone end of
236       the board is about 7 inches long, and wiring for a power switch and
237       the e-matches for apogee and main ejection charges depart from the
238       fin can end of the board.  Given all this, an ideal "simple" avionics
239       bay for TeleMetrum should have at least 10 inches of interior length.
240     </para>
241     <para>
242       TeleMini is a 0.5 inch by 1.5 inch circuit board.   It was designed to
243       fit inside an 18mm air-frame tube, but using it in a tube that
244       small in diameter may require some creativity in mounting and wiring
245       to succeed!  The default 1/4
246       wave UHF wire antenna attached to the center of the nose-cone end of
247       the board is about 7 inches long, and wiring for a power switch and
248       the e-matches for apogee and main ejection charges depart from the
249       fin can end of the board.  Given all this, an ideal "simple" avionics
250       bay for TeleMini should have at least 9 inches of interior length.
251     </para>
252     <para>
253       A typical TeleMetrum or TeleMini installation using the on-board devices and
254       default wire UHF antenna involves attaching only a suitable
255       Lithium Polymer battery, a single pole switch for power on/off, and
256       two pairs of wires connecting e-matches for the apogee and main ejection
257       charges.
258     </para>
259     <para>
260       By default, we use the unregulated output of the Li-Po battery directly
261       to fire ejection charges.  This works marvelously with standard
262       low-current e-matches like the J-Tek from MJG Technologies, and with
263       Quest Q2G2 igniters.  However, if you
264       want or need to use a separate pyro battery, check out the "External Pyro Battery"
265       section in this manual for instructions on how to wire that up. The
266       altimeters are designed to work with an external pyro battery of up to 15V.
267     </para>
268     <para>
269       Ejection charges are wired directly to the screw terminal block
270       at the aft end of the altimeter.  This is very similar to what
271       most other altimeter vendors provide and so may be the most
272       familiar option.  You'll need a very small straight blade
273       screwdriver to connect and disconnect the board in this case,
274       such as you might find in a jeweler's screwdriver set.
275     </para>
276     <para>
277       TeleMetrum also uses the screw terminal block for the power
278       switch leads. On TeleMini, the power switch leads are soldered
279       directly to the board and can be connected directly to the switch.
280     </para>
281     <para>
282       For most air-frames, the integrated antennas are more than
283       adequate However, if you are installing in a carbon-fiber
284       electronics bay which is opaque to RF signals, you may need to
285       use off-board external antennas instead.  In this case, you can
286       order an altimeter with an SMA connector for the UHF antenna
287       connection, and, on TeleMetrum, you can unplug the integrated GPS
288       antenna and select an appropriate off-board GPS antenna with
289       cable terminating in a U.FL connector.
290     </para>
291   </chapter>
292   <chapter>
293     <title>System Operation</title>
294     <section>
295       <title>Firmware Modes </title>
296       <para>
297         The AltOS firmware build for the altimeters has two
298         fundamental modes, "idle" and "flight".  Which of these modes
299         the firmware operates in is determined at start up time. For
300         TeleMetrum, the mode is controlled by the orientation of the
301         rocket (well, actually the board, of course...) at the time
302         power is switched on.  If the rocket is "nose up", then
303         TeleMetrum assumes it's on a rail or rod being prepared for
304         launch, so the firmware chooses flight mode.  However, if the
305         rocket is more or less horizontal, the firmware instead enters
306         idle mode. For TeleMini, "idle" mode is selected when the
307         board receives a command packet within the first five seconds
308         of operation; if no packet is received, the board enters
309         "flight" mode.
310       </para>
311       <para>
312         At power on, you will hear three beeps or see three flashes
313         ("S" in Morse code for start up) and then a pause while
314         the altimeter completes initialization and self tests, and decides which
315         mode to enter next.
316       </para>
317       <para>
318         In flight or "pad" mode, the altimeter engages the flight
319         state machine, goes into transmit-only mode on the RF link
320         sending telemetry, and waits for launch to be detected.
321         Flight mode is indicated by an "di-dah-dah-dit" ("P" for pad)
322         on the beeper or lights, followed by beeps or flashes
323         indicating the state of the pyrotechnic igniter continuity.
324         One beep/flash indicates apogee continuity, two beeps/flashes
325         indicate main continuity, three beeps/flashes indicate both
326         apogee and main continuity, and one longer "brap" sound or
327         rapidly alternating lights indicates no continuity.  For a
328         dual deploy flight, make sure you're getting three beeps or
329         flashes before launching!  For apogee-only or motor eject
330         flights, do what makes sense.
331       </para>
332       <para>
333         In idle mode, you will hear an audible "di-dit" or see two short flashes ("I" for idle), and
334         the normal flight state machine is disengaged, thus
335         no ejection charges will fire.  The altimeters also listen on the RF
336         link when in idle mode for packet mode requests sent from TeleDongle.
337         Commands can be issued to a TeleMetrum in idle mode over either
338         USB or the RF link equivalently. TeleMini uses only the RF link.
339         Idle mode is useful for configuring the altimeter, for extracting data
340         from the on-board storage chip after flight, and for ground testing
341         pyro charges.
342       </para>
343       <para>
344         One "neat trick" of particular value when the altimeter is used with very
345         large air-frames, is that you can power the board up while the rocket
346         is horizontal, such that it comes up in idle mode.  Then you can
347         raise the air-frame to launch position, use a TeleDongle to open
348         a packet connection, and issue a 'reset' command which will cause
349         the altimeter to reboot and come up in
350         flight mode.  This is much safer than standing on the top step of a
351         rickety step-ladder or hanging off the side of a launch tower with
352         a screw-driver trying to turn on your avionics before installing
353         igniters!
354       </para>
355     </section>
356     <section>
357       <title>GPS </title>
358       <para>
359         TeleMetrum includes a complete GPS receiver.  See a later section for
360         a brief explanation of how GPS works that will help you understand
361         the information in the telemetry stream.  The bottom line is that
362         the TeleMetrum GPS receiver needs to lock onto at least four
363         satellites to obtain a solid 3 dimensional position fix and know
364         what time it is!
365       </para>
366       <para>
367         TeleMetrum provides backup power to the GPS chip any time a Li-Po
368         battery is connected.  This allows the receiver to "warm start" on
369         the launch rail much faster than if every power-on were a "cold start"
370         for the GPS receiver.  In typical operations, powering up TeleMetrum
371         on the flight line in idle mode while performing final air-frame
372         preparation will be sufficient to allow the GPS receiver to cold
373         start and acquire lock.  Then the board can be powered down during
374         RSO review and installation on a launch rod or rail.  When the board
375         is turned back on, the GPS system should lock very quickly, typically
376         long before igniter installation and return to the flight line are
377         complete.
378       </para>
379     </section>
380     <section>
381       <title>Ground Testing </title>
382       <para>
383         An important aspect of preparing a rocket using electronic deployment
384         for flight is ground testing the recovery system.  Thanks
385         to the bi-directional RF link central to the Altus Metrum system,
386         this can be accomplished in a TeleMetrum- or TeleMini- equipped rocket without as
387         much work as you may be accustomed to with other systems.  It can
388         even be fun!
389       </para>
390       <para>
391         Just prep the rocket for flight, then power up the altimeter
392         in "idle" mode (placing air-frame horizontal for TeleMetrum or
393         starting the RF packet connection for TeleMini).  This will cause the
394         firmware to go into "idle" mode, in which the normal flight
395         state machine is disabled and charges will not fire without
396         manual command.  Then, establish an RF packet connection from
397         a TeleDongle-equipped computer using the P command from a safe
398         distance.  You can now command the altimeter to fire the apogee
399         or main charges to complete your testing.
400       </para>
401       <para>
402         In order to reduce the chance of accidental firing of pyrotechnic
403         charges, the command to fire a charge is intentionally somewhat
404         difficult to type, and the built-in help is slightly cryptic to
405         prevent accidental echoing of characters from the help text back at
406         the board from firing a charge.  The command to fire the apogee
407         drogue charge is 'i DoIt drogue' and the command to fire the main
408         charge is 'i DoIt main'.
409       </para>
410     </section>
411     <section>
412       <title>Radio Link </title>
413       <para>
414         The chip our boards are based on incorporates an RF transceiver, but
415         it's not a full duplex system... each end can only be transmitting or
416         receiving at any given moment.  So we had to decide how to manage the
417         link.
418       </para>
419       <para>
420         By design, the altimeter firmware listens for an RF connection when
421         it's in "idle mode", which
422         allows us to use the RF link to configure the rocket, do things like
423         ejection tests, and extract data after a flight without having to
424         crack open the air-frame.  However, when the board is in "flight
425         mode", the altimeter only
426         transmits and doesn't listen at all.  That's because we want to put
427         ultimate priority on event detection and getting telemetry out of
428         the rocket and out over
429         the RF link in case the rocket crashes and we aren't able to extract
430         data later...
431       </para>
432       <para>
433         We don't use a 'normal packet radio' mode because they're just too
434         inefficient.  The GFSK modulation we use is just FSK with the
435         base-band pulses passed through a
436         Gaussian filter before they go into the modulator to limit the
437         transmitted bandwidth.  When combined with the hardware forward error
438         correction support in the cc1111 chip, this allows us to have a very
439         robust 38.4 kilobit data link with only 10 milliwatts of transmit power,
440         a whip antenna in the rocket, and a hand-held Yagi on the ground.  We've
441         had flights to above 21k feet AGL with good reception, and calculations
442         suggest we should be good to well over 40k feet AGL with a 5-element yagi on
443         the ground.  We hope to fly boards to higher altitudes soon, and would
444         of course appreciate customer feedback on performance in higher
445         altitude flights!
446       </para>
447     </section>
448     <section>
449       <title>Configurable Parameters</title>
450       <para>
451         Configuring an Altus Metrum altimeter for flight is very
452         simple. Through the use of a Kalman filter, there is no need
453         to set a "mach delay" .  The few configurable parameters can
454         all be set using a simple terminal program over the USB port
455         or RF link via TeleDongle.
456       </para>
457       <section>
458         <title>Radio Frequencies</title>
459         <para>
460           The Altus Metrum boards support frequencies in the 70cm
461           band. By default, the configuration interface provides a
462           list of 10 common frequencies -- 100kHz channels starting at
463           434.550MHz. However, you can configure the firmware to use
464           any 50kHz multiple within the 70cm band. At any given
465           launch, we highly recommend coordinating who will use each
466           frequency and when to avoid interference.  And of course, both
467           altimeter and TeleDongle must be configured to the same
468           frequency to successfully communicate with each other.
469         </para>
470         <para>
471           To set the radio frequency, use the 'c R' command to specify the
472           radio transceiver configuration parameter. This parameter is computed
473           using the desired frequency, 'F', the radio calibration parameter, 'C' (showed by the 'c s' command) and
474           the standard calibration reference frequency, 'S', (normally 434.550MHz):
475           <programlisting>
476             R = F / S * C
477           </programlisting>
478           Round the result to the nearest integer value.
479           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
480           change to the parameter block in the on-board flash on
481           your altimeter board if you want the change to stay in place across reboots.
482         </para>
483       </section>
484       <section>
485         <title>Apogee Delay</title>
486         <para>
487           Apogee delay is the number of seconds after the altimeter detects flight
488           apogee that the drogue charge should be fired.  In most cases, this
489           should be left at the default of 0.  However, if you are flying
490           redundant electronics such as for an L3 certification, you may wish
491           to set one of your altimeters to a positive delay so that both
492           primary and backup pyrotechnic charges do not fire simultaneously.
493         </para>
494         <para>
495           To set the apogee delay, use the 'c d' command.
496           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
497           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
498         </para>
499         <para>
500           Please note that the Altus Metrum apogee detection algorithm
501           fires exactly at apogee.  If you are also flying an
502           altimeter like the PerfectFlite MAWD, which only supports
503           selecting 0 or 1 seconds of apogee delay, you may wish to
504           set the MAWD to 0 seconds delay and set the TeleMetrum to
505           fire your backup 2 or 3 seconds later to avoid any chance of
506           both charges firing simultaneously.  We've flown several
507           air-frames this way quite happily, including Keith's
508           successful L3 cert.
509         </para>
510       </section>
511       <section>
512         <title>Main Deployment Altitude</title>
513         <para>
514           By default, the altimeter will fire the main deployment charge at an
515           elevation of 250 meters (about 820 feet) above ground.  We think this
516           is a good elevation for most air-frames, but feel free to change this
517           to suit.  In particular, if you are flying two altimeters, you may
518           wish to set the
519           deployment elevation for the backup altimeter to be something lower
520           than the primary so that both pyrotechnic charges don't fire
521           simultaneously.
522         </para>
523         <para>
524           To set the main deployment altitude, use the 'c m' command.
525           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
526           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
527         </para>
528       </section>
529     </section>
530     <section>
531       <title>Calibration</title>
532       <para>
533         There are only two calibrations required for a TeleMetrum board, and
534         only one for TeleDongle and TeleMini.
535       </para>
536       <section>
537         <title>Radio Frequency</title>
538         <para>
539           The radio frequency is synthesized from a clock based on the 48 MHz
540           crystal on the board.  The actual frequency of this oscillator must be
541           measured to generate a calibration constant.  While our GFSK modulation
542           bandwidth is wide enough to allow boards to communicate even when
543           their oscillators are not on exactly the same frequency, performance
544           is best when they are closely matched.
545           Radio frequency calibration requires a calibrated frequency counter.
546           Fortunately, once set, the variation in frequency due to aging and
547           temperature changes is small enough that re-calibration by customers
548           should generally not be required.
549         </para>
550         <para>
551           To calibrate the radio frequency, connect the UHF antenna port to a
552           frequency counter, set the board to 434.550MHz, and use the 'C'
553           command to generate a CW carrier.  Wait for the transmitter temperature
554           to stabilize and the frequency to settle down.
555           Then, divide 434.550 MHz by the
556           measured frequency and multiply by the current radio cal value show
557           in the 'c s' command.  For an unprogrammed board, the default value
558           is 1186611.  Take the resulting integer and program it using the 'c f'
559           command.  Testing with the 'C' command again should show a carrier
560           within a few tens of Hertz of the intended frequency.
561           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
562           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
563         </para>
564         <para>
565           when the radio calibration value is changed, the radio
566           frequency value is reset to the same value, so you'll need
567           to recompute and reset the radio frequency value using the
568           new radio calibration value.
569         </para>
570       </section>
571       <section>
572         <title>TeleMetrum Accelerometer</title>
573         <para>
574           The TeleMetrum accelerometer we use has its own 5 volt power supply and
575           the output must be passed through a resistive voltage divider to match
576           the input of our 3.3 volt ADC.  This means that unlike the barometric
577           sensor, the output of the acceleration sensor is not ratio-metric to
578           the ADC converter, and calibration is required.  We also support the
579           use of any of several accelerometers from a Freescale family that
580           includes at least +/- 40g, 50g, 100g, and 200g parts.  Using gravity,
581           a simple 2-point calibration yields acceptable results capturing both
582           the different sensitivities and ranges of the different accelerometer
583           parts and any variation in power supply voltages or resistor values
584           in the divider network.
585         </para>
586         <para>
587           To calibrate the acceleration sensor, use the 'c a 0' command.  You
588           will be prompted to orient the board vertically with the UHF antenna
589           up and press a key, then to orient the board vertically with the
590           UHF antenna down and press a key.
591           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
592           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
593         </para>
594         <para>
595           The +1g and -1g calibration points are included in each telemetry
596           frame and are part of the header extracted by ao-dumplog after flight.
597           Note that we always store and return raw ADC samples for each
598           sensor... nothing is permanently "lost" or "damaged" if the
599           calibration is poor.
600         </para>
601         <para>
602          In the unlikely event an accel cal that goes badly, it is possible
603          that TeleMetrum may always come up in 'pad mode' and as such not be
604          listening to either the USB or radio interfaces.  If that happens,
605          there is a special hook in the firmware to force the board back
606          in to 'idle mode' so you can re-do the cal.  To use this hook, you
607          just need to ground the SPI clock pin at power-on.  This pin is
608          available as pin 2 on the 8-pin companion connector, and pin 1 is
609          ground.  So either carefully install a fine-gauge wire jumper
610          between the two pins closest to the index hole end of the 8-pin
611          connector, or plug in the programming cable to the 8-pin connector
612          and use a small screwdriver or similar to short the two pins closest
613          to the index post on the 4-pin end of the programming cable, and
614          power up the board.  It should come up in 'idle mode' (two beeps).
615         </para>
616       </section>
617     </section>
618   <section>
619     <title>Updating Device Firmware</title>
620     <para>
621       The big conceptual thing to realize is that you have to use a
622       TeleDongle as a programmer to update a TeleMetrum or TeleMini,
623       and a TeleMetrum or other TeleDongle to program the TeleDongle
624       Due to limited memory resources in the cc1111, we don't support
625       programming directly over USB.
626     </para>
627     <para>
628       You may wish to begin by ensuring you have current firmware images.
629       These are distributed as part of the AltOS software bundle that
630       also includes the AltosUI ground station program.  Newer ground
631       station versions typically work fine with older firmware versions,
632       so you don't need to update your devices just to try out new
633       software features.  You can always download the most recent
634       version from <ulink url="http://www.altusmetrum.org/AltOS/"/>.
635     </para>
636     <para>
637       We recommend updating the altimeter first, before updating TeleDongle.
638     </para>
639     <section>
640       <title>Updating TeleMetrum Firmware</title>
641       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
642         <listitem>
643           Find the 'programming cable' that you got as part of the starter
644           kit, that has a red 8-pin MicroMaTch connector on one end and a
645           red 4-pin MicroMaTch connector on the other end.
646         </listitem>
647         <listitem>
648           Take the 2 screws out of the TeleDongle case to get access
649           to the circuit board.
650         </listitem>
651         <listitem>
652           Plug the 8-pin end of the programming cable to the
653           matching connector on the TeleDongle, and the 4-pin end to the
654           matching connector on the TeleMetrum.
655           Note that each MicroMaTch connector has an alignment pin that
656           goes through a hole in the PC board when you have the cable
657           oriented correctly.
658         </listitem>
659         <listitem>
660           Attach a battery to the TeleMetrum board.
661         </listitem>
662         <listitem>
663           Plug the TeleDongle into your computer's USB port, and power
664           up the TeleMetrum.
665         </listitem>
666         <listitem>
667           Run AltosUI, and select 'Flash Image' from the File menu.
668         </listitem>
669         <listitem>
670           Pick the TeleDongle device from the list, identifying it as the
671           programming device.
672         </listitem>
673         <listitem>
674           Select the image you want put on the TeleMetrum, which should have a
675           name in the form telemetrum-v1.1-1.0.0.ihx.  It should be visible
676         in the default directory, if not you may have to poke around
677         your system to find it.
678         </listitem>
679         <listitem>
680           Make sure the configuration parameters are reasonable
681           looking. If the serial number and/or RF configuration
682           values aren't right, you'll need to change them.
683         </listitem>
684         <listitem>
685           Hit the 'OK' button and the software should proceed to flash
686           the TeleMetrum with new firmware, showing a progress bar.
687         </listitem>
688         <listitem>
689           Confirm that the TeleMetrum board seems to have updated OK, which you
690           can do by plugging in to it over USB and using a terminal program
691           to connect to the board and issue the 'v' command to check
692           the version, etc.
693         </listitem>
694         <listitem>
695           If something goes wrong, give it another try.
696         </listitem>
697       </orderedlist>
698     </section>
699     <section>
700       <title>Updating TeleMini Firmware</title>
701       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
702         <listitem>
703           You'll need a special 'programming cable' to reprogram the
704           TeleMini. It's available on the Altus Metrum web store, or
705           you can make your own using an 8-pin MicroMaTch connector on
706           one end and a set of four pins on the other.
707         </listitem>
708         <listitem>
709           Take the 2 screws out of the TeleDongle case to get access
710           to the circuit board.
711         </listitem>
712         <listitem>
713           Plug the 8-pin end of the programming cable to the matching
714           connector on the TeleDongle, and the 4-pins into the holes
715           in the TeleMini circuit board.  Note that the MicroMaTch
716           connector has an alignment pin that goes through a hole in
717           the PC board when you have the cable oriented correctly, and
718           that pin 1 on the TeleMini board is marked with a square pad
719           while the other pins have round pads.
720         </listitem>
721         <listitem>
722           Attach a battery to the TeleMini board.
723         </listitem>
724         <listitem>
725           Plug the TeleDongle into your computer's USB port, and power
726           up the TeleMini
727         </listitem>
728         <listitem>
729           Run AltosUI, and select 'Flash Image' from the File menu.
730         </listitem>
731         <listitem>
732           Pick the TeleDongle device from the list, identifying it as the
733           programming device.
734         </listitem>
735         <listitem>
736           Select the image you want put on the TeleMini, which should have a
737           name in the form telemini-v1.0-1.0.0.ihx.  It should be visible
738         in the default directory, if not you may have to poke around
739         your system to find it.
740         </listitem>
741         <listitem>
742           Make sure the configuration parameters are reasonable
743           looking. If the serial number and/or RF configuration
744           values aren't right, you'll need to change them.
745         </listitem>
746         <listitem>
747           Hit the 'OK' button and the software should proceed to flash
748           the TeleMini with new firmware, showing a progress bar.
749         </listitem>
750         <listitem>
751           Confirm that the TeleMini board seems to have updated OK, which you
752           can do by configuring it over the RF link through the TeleDongle, or
753           letting it come up in "flight" mode and listening for telemetry.
754         </listitem>
755         <listitem>
756           If something goes wrong, give it another try.
757         </listitem>
758       </orderedlist>
759     </section>
760     <section>
761       <title>Updating TeleDongle Firmware</title>
762       <para>
763         Updating TeleDongle's firmware is just like updating TeleMetrum or TeleMini
764         firmware, but you use either a TeleMetrum or another TeleDongle as the programmer.
765         </para>
766       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
767         <listitem>
768           Find the 'programming cable' that you got as part of the starter
769           kit, that has a red 8-pin MicroMaTch connector on one end and a
770           red 4-pin MicroMaTch connector on the other end.
771         </listitem>
772         <listitem>
773           Find the USB cable that you got as part of the starter kit, and
774           plug the "mini" end in to the mating connector on TeleMetrum or TeleDongle.
775         </listitem>
776         <listitem>
777           Take the 2 screws out of the TeleDongle case to get access
778           to the circuit board.
779         </listitem>
780         <listitem>
781           Plug the 8-pin end of the programming cable to the
782           matching connector on the programmer, and the 4-pin end to the
783           matching connector on the TeleDongle.
784           Note that each MicroMaTch connector has an alignment pin that
785           goes through a hole in the PC board when you have the cable
786           oriented correctly.
787         </listitem>
788         <listitem>
789           Attach a battery to the TeleMetrum board if you're using one.
790         </listitem>
791         <listitem>
792           Plug both the programmer and the TeleDongle into your computer's USB
793           ports, and power up the programmer.
794         </listitem>
795         <listitem>
796           Run AltosUI, and select 'Flash Image' from the File menu.
797         </listitem>
798         <listitem>
799           Pick the programmer device from the list, identifying it as the
800           programming device.
801         </listitem>
802         <listitem>
803           Select the image you want put on the TeleDongle, which should have a
804           name in the form teledongle-v0.2-1.0.0.ihx.  It should be visible
805         in the default directory, if not you may have to poke around
806         your system to find it.
807         </listitem>
808         <listitem>
809           Make sure the configuration parameters are reasonable
810           looking. If the serial number and/or RF configuration
811           values aren't right, you'll need to change them.  The TeleDongle
812           serial number is on the "bottom" of the circuit board, and can
813           usually be read through the translucent blue plastic case without
814           needing to remove the board from the case.
815         </listitem>
816         <listitem>
817           Hit the 'OK' button and the software should proceed to flash
818           the TeleDongle with new firmware, showing a progress bar.
819         </listitem>
820         <listitem>
821           Confirm that the TeleDongle board seems to have updated OK, which you
822           can do by plugging in to it over USB and using a terminal program
823           to connect to the board and issue the 'v' command to check
824           the version, etc.  Once you're happy, remove the programming cable
825           and put the cover back on the TeleDongle.
826         </listitem>
827         <listitem>
828           If something goes wrong, give it another try.
829         </listitem>
830       </orderedlist>
831       <para>
832         Be careful removing the programming cable from the locking 8-pin
833         connector on TeleMetrum.  You'll need a fingernail or perhaps a thin
834         screwdriver or knife blade to gently pry the locking ears out
835         slightly to extract the connector.  We used a locking connector on
836         TeleMetrum to help ensure that the cabling to companion boards
837         used in a rocket don't ever come loose accidentally in flight.
838       </para>
839     </section>
840   </section>
842   </chapter>
843   <chapter>
845     <title>AltosUI</title>
846     <para>
847       The AltosUI program provides a graphical user interface for
848       interacting with the Altus Metrum product family, including
849       TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle. AltosUI can monitor telemetry data,
850       configure TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle devices and many other
851       tasks. The primary interface window provides a selection of
852       buttons, one for each major activity in the system.  This manual
853       is split into chapters, each of which documents one of the tasks
854       provided from the top-level toolbar.
855     </para>
856     <section>
857       <title>Monitor Flight</title>
858       <subtitle>Receive, Record and Display Telemetry Data</subtitle>
859       <para>
860         Selecting this item brings up a dialog box listing all of the
861         connected TeleDongle devices. When you choose one of these,
862         AltosUI will create a window to display telemetry data as
863         received by the selected TeleDongle device.
864       </para>
865       <para>
866         All telemetry data received are automatically recorded in
867         suitable log files. The name of the files includes the current
868         date and rocket serial and flight numbers.
869       </para>
870       <para>
871         The radio frequency being monitored by the TeleDongle device is
872         displayed at the top of the window. You can configure the
873         frequency by clicking on the frequency box and selecting the desired
874         frequency. AltosUI remembers the last frequency selected for each
875         TeleDongle and selects that automatically the next time you use
876         that device.
877       </para>
878       <para>
879         Below the TeleDongle frequency selector, the window contains a few
880         significant pieces of information about the altimeter providing
881         the telemetry data stream:
882       </para>
883       <itemizedlist>
884         <listitem>
885           <para>The configured call-sign</para>
886         </listitem>
887         <listitem>
888           <para>The device serial number</para>
889         </listitem>
890         <listitem>
891           <para>The flight number. Each altimeter remembers how many
892             times it has flown.
893           </para>
894         </listitem>
895         <listitem>
896           <para>
897             The rocket flight state. Each flight passes through several
898             states including Pad, Boost, Fast, Coast, Drogue, Main and
899             Landed.
900           </para>
901         </listitem>
902         <listitem>
903           <para>
904             The Received Signal Strength Indicator value. This lets
905             you know how strong a signal TeleDongle is receiving. The
906             radio inside TeleDongle operates down to about -99dBm;
907             weaker signals may not be receivable. The packet link uses
908             error correction and detection techniques which prevent
909             incorrect data from being reported.
910           </para>
911         </listitem>
912       </itemizedlist>
913       <para>
914         Finally, the largest portion of the window contains a set of
915         tabs, each of which contain some information about the rocket.
916         They're arranged in 'flight order' so that as the flight
917         progresses, the selected tab automatically switches to display
918         data relevant to the current state of the flight. You can select
919         other tabs at any time. The final 'table' tab contains all of
920         the telemetry data in one place.
921       </para>
922       <section>
923         <title>Launch Pad</title>
924         <para>
925           The 'Launch Pad' tab shows information used to decide when the
926           rocket is ready for flight. The first elements include red/green
927           indicators, if any of these is red, you'll want to evaluate
928           whether the rocket is ready to launch:
929           <itemizedlist>
930             <listitem>
931               <para>
932                 Battery Voltage. This indicates whether the Li-Po battery
933                 powering the TeleMetrum has sufficient charge to last for
934                 the duration of the flight. A value of more than
935                 3.7V is required for a 'GO' status.
936               </para>
937             </listitem>
938             <listitem>
939               <para>
940                 Apogee Igniter Voltage. This indicates whether the apogee
941                 igniter has continuity. If the igniter has a low
942                 resistance, then the voltage measured here will be close
943                 to the Li-Po battery voltage. A value greater than 3.2V is
944                 required for a 'GO' status.
945               </para>
946             </listitem>
947             <listitem>
948               <para>
949                 Main Igniter Voltage. This indicates whether the main
950                 igniter has continuity. If the igniter has a low
951                 resistance, then the voltage measured here will be close
952                 to the Li-Po battery voltage. A value greater than 3.2V is
953                 required for a 'GO' status.
954               </para>
955             </listitem>
956             <listitem>
957               <para>
958                 On-board Data Logging. This indicates whether there is
959                 space remaining on-board to store flight data for the
960                 upcoming flight. If you've downloaded data, but failed
961                 to erase flights, there may not be any space
962                 left. TeleMetrum can store multiple flights, depending
963                 on the configured maximum flight log size. TeleMini
964                 stores only a single flight, so it will need to be
965                 downloaded and erased after each flight to capture
966                 data. This only affects on-board flight logging; the
967                 altimeter will still transmit telemetry and fire
968                 ejection charges at the proper times.
969               </para>
970             </listitem>
971             <listitem>
972               <para>
973                 GPS Locked. For a TeleMetrum device, this indicates whether the GPS receiver is
974                 currently able to compute position information. GPS requires
975                 at least 4 satellites to compute an accurate position.
976               </para>
977             </listitem>
978             <listitem>
979               <para>
980                 GPS Ready. For a TeleMetrum device, this indicates whether GPS has reported at least
981                 10 consecutive positions without losing lock. This ensures
982                 that the GPS receiver has reliable reception from the
983                 satellites.
984               </para>
985             </listitem>
986           </itemizedlist>
987           <para>
988             The Launchpad tab also shows the computed launch pad position
989             and altitude, averaging many reported positions to improve the
990             accuracy of the fix.
991           </para>
992         </para>
993       </section>
994       <section>
995         <title>Ascent</title>
996         <para>
997           This tab is shown during Boost, Fast and Coast
998           phases. The information displayed here helps monitor the
999           rocket as it heads towards apogee.
1000         </para>
1001         <para>
1002           The height, speed and acceleration are shown along with the
1003           maximum values for each of them. This allows you to quickly
1004           answer the most commonly asked questions you'll hear during
1005           flight.
1006         </para>
1007         <para>
1008           The current latitude and longitude reported by the TeleMetrum GPS are
1009           also shown. Note that under high acceleration, these values
1010           may not get updated as the GPS receiver loses position
1011           fix. Once the rocket starts coasting, the receiver should
1012           start reporting position again.
1013         </para>
1014         <para>
1015           Finally, the current igniter voltages are reported as in the
1016           Launch Pad tab. This can help diagnose deployment failures
1017           caused by wiring which comes loose under high acceleration.
1018         </para>
1019       </section>
1020       <section>
1021         <title>Descent</title>
1022         <para>
1023           Once the rocket has reached apogee and (we hope) activated the
1024           apogee charge, attention switches to tracking the rocket on
1025           the way back to the ground, and for dual-deploy flights,
1026           waiting for the main charge to fire.
1027         </para>
1028         <para>
1029           To monitor whether the apogee charge operated correctly, the
1030           current descent rate is reported along with the current
1031           height. Good descent rates generally range from 15-30m/s.
1032         </para>
1033         <para>
1034           For TeleMetrum altimeters, you can locate the rocket in the sky
1035           using the elevation and
1036           bearing information to figure out where to look. Elevation is
1037           in degrees above the horizon. Bearing is reported in degrees
1038           relative to true north. Range can help figure out how big the
1039           rocket will appear. Note that all of these values are relative
1040           to the pad location. If the elevation is near 90°, the rocket
1041           is over the pad, not over you.
1042         </para>
1043         <para>
1044           Finally, the igniter voltages are reported in this tab as
1045           well, both to monitor the main charge as well as to see what
1046           the status of the apogee charge is.
1047         </para>
1048       </section>
1049       <section>
1050         <title>Landed</title>
1051         <para>
1052           Once the rocket is on the ground, attention switches to
1053           recovery. While the radio signal is generally lost once the
1054           rocket is on the ground, the last reported GPS position is
1055           generally within a short distance of the actual landing location.
1056         </para>
1057         <para>
1058           The last reported GPS position is reported both by
1059           latitude and longitude as well as a bearing and distance from
1060           the launch pad. The distance should give you a good idea of
1061           whether you'll want to walk or hitch a ride. Take the reported
1062           latitude and longitude and enter them into your hand-held GPS
1063           unit and have that compute a track to the landing location.
1064         </para>
1065         <para>
1066           Both TeleMini and TeleMetrum will continue to transmit RDF
1067           tones after landing, allowing you to locate the rocket by
1068           following the radio signal. You may need to get away from
1069           the clutter of the flight line, or even get up on a hill (or
1070           your neighbor's RV) to receive the RDF signal.
1071         </para>
1072         <para>
1073           The maximum height, speed and acceleration reported
1074           during the flight are displayed for your admiring observers.
1075         </para>
1076         <para>
1077           To get more detailed information about the flight, you can
1078           click on the 'Graph Flight' button which will bring up a
1079           graph window for the current flight.
1080         </para>
1081       </section>
1082       <section>
1083         <title>Site Map</title>
1084         <para>
1085           When the TeleMetrum gets a GPS fix, the Site Map tab will map
1086           the rocket's position to make it easier for you to locate the
1087           rocket, both while it is in the air, and when it has landed. The
1088           rocket's state is indicated by color: white for pad, red for
1089           boost, pink for fast, yellow for coast, light blue for drogue,
1090           dark blue for main, and black for landed.
1091         </para>
1092         <para>
1093           The map's scale is approximately 3m (10ft) per pixel. The map
1094           can be dragged using the left mouse button. The map will attempt
1095           to keep the rocket roughly centered while data is being received.
1096         </para>
1097         <para>
1098           Images are fetched automatically via the Google Maps Static API,
1099           and are cached for reuse. If map images cannot be downloaded,
1100           the rocket's path will be traced on a dark gray background
1101           instead.
1102         </para>
1103         <para>
1104           You can pre-load images for your favorite launch sites
1105           before you leave home; check out the 'Preload Maps' section below.
1106         </para>
1107       </section>
1108     </section>
1109     <section>
1110       <title>Packet Command Mode</title>
1111       <subtitle>Controlling An Altimeter Over The Radio Link</subtitle>
1112       <para>
1113         One of the unique features of the Altus Metrum environment is
1114         the ability to create a two way command link between TeleDongle
1115         and an altimeter using the digital radio transceivers built into
1116         each device. This allows you to interact with the altimeter from
1117         afar, as if it were directly connected to the computer.
1118       </para>
1119       <para>
1120         Any operation which can be performed with TeleMetrum
1121         can either be done with TeleMetrum directly connected to
1122         the computer via the USB cable, or through the packet
1123         link. Simply select the appropriate TeleDongle device when
1124         the list of devices is presented and AltosUI will use packet
1125         command mode.
1126       </para>
1127       <para>
1128         One oddity in the current interface is how AltosUI selects the
1129         frequency for packet mode communications. Instead of providing
1130         an interface to specifically configure the frequency, it uses
1131         whatever frequency was most recently selected for the target
1132         TeleDongle device in Monitor Flight mode. If you haven't ever
1133         used that mode with the TeleDongle in question, select the
1134         Monitor Flight button from the top level UI, pick the
1135         appropriate TeleDongle device. Once the flight monitoring
1136         window is open, select the desired frequency and then close it
1137         down again. All Packet Command Mode operations will now use
1138         that frequency.
1139       </para>
1140       <itemizedlist>
1141         <listitem>
1142           <para>
1143             Save Flight Data—Recover flight data from the rocket without
1144             opening it up.
1145           </para>
1146         </listitem>
1147         <listitem>
1148           <para>
1149             Configure altimeter apogee delays or main deploy heights
1150             to respond to changing launch conditions. You can also
1151             'reboot' the altimeter. Use this to remotely enable the
1152             flight computer by turning TeleMetrum on in "idle" mode,
1153             then once the air-frame is oriented for launch, you can
1154             reboot the altimeter and have it restart in pad mode
1155             without having to climb the scary ladder.
1156           </para>
1157         </listitem>
1158         <listitem>
1159           <para>
1160             Fire Igniters—Test your deployment charges without snaking
1161             wires out through holes in the air-frame. Simply assembly the
1162             rocket as if for flight with the apogee and main charges
1163             loaded, then remotely command the altimeter to fire the
1164             igniters.
1165           </para>
1166         </listitem>
1167       </itemizedlist>
1168       <para>
1169         Packet command mode uses the same RF frequencies as telemetry
1170         mode. Configure the desired TeleDongle frequency using the
1171         flight monitor window frequency selector and then close that
1172         window before performing the desired operation.
1173       </para>
1174       <para>
1175         TeleMetrum only enables packet command mode in 'idle' mode, so
1176         make sure you have TeleMetrum lying horizontally when you turn
1177         it on. Otherwise, TeleMetrum will start in 'pad' mode ready for
1178         flight and will not be listening for command packets from TeleDongle.
1179       </para>
1180       <para>
1181         TeleMini listens for a command packet for five seconds after
1182         first being turned on, if it doesn't hear anything, it enters
1183         'pad' mode, ready for flight and will no longer listen for
1184         command packets.
1185       </para>
1186       <para>
1187         When packet command mode is enabled, you can monitor the link
1188         by watching the lights on the
1189         devices. The red LED will flash each time they
1190         transmit a packet while the green LED will light up
1191         on TeleDongle while it is waiting to receive a packet from
1192         the altimeter.
1193       </para>
1194     </section>
1195     <section>
1196       <title>Save Flight Data</title>
1197       <para>
1198         The altimeter records flight data to its internal flash memory.
1199         The TeleMetrum data is recorded at a much higher rate than the telemetry
1200         system can handle, and is not subject to radio drop-outs. As
1201         such, it provides a more complete and precise record of the
1202         flight. The 'Save Flight Data' button allows you to read the
1203         flash memory and write it to disk. As TeleMini has only a barometer, it
1204         records data at the same rate as the telemetry signal, but there will be
1205         no data lost due to telemetry drop-outs.
1206       </para>
1207       <para>
1208         Clicking on the 'Save Flight Data' button brings up a list of
1209         connected TeleMetrum and TeleDongle devices. If you select a
1210         TeleMetrum device, the flight data will be downloaded from that
1211         device directly. If you select a TeleDongle device, flight data
1212         will be downloaded from a TeleMetrum or TeleMini device connected via the
1213         packet command link to the specified TeleDongle. See the chapter
1214         on Packet Command Mode for more information about this.
1215       </para>
1216       <para>
1217         After the device has been selected, a dialog showing the
1218         flight data saved in the device will be shown allowing you to
1219         select which flights to download and which to delete. With
1220         version 0.9 or newer firmware, you must erase flights in order
1221         for the space they consume to be reused by another
1222         flight. This prevents you from accidentally losing flight data
1223         if you neglect to download data before flying again. Note that
1224         if there is no more space available in the device, then no
1225         data will be recorded for a flight.
1226       </para>
1227       <para>
1228         The file name for each flight log is computed automatically
1229         from the recorded flight date, altimeter serial number and
1230         flight number information.
1231       </para>
1232     </section>
1233     <section>
1234       <title>Replay Flight</title>
1235       <para>
1236         Select this button and you are prompted to select a flight
1237         record file, either a .telem file recording telemetry data or a
1238         .eeprom file containing flight data saved from the altimeter
1239         flash memory.
1240       </para>
1241       <para>
1242         Once a flight record is selected, the flight monitor interface
1243         is displayed and the flight is re-enacted in real time. Check
1244         the Monitor Flight chapter above to learn how this window operates.
1245       </para>
1246     </section>
1247     <section>
1248       <title>Graph Data</title>
1249       <para>
1250         Select this button and you are prompted to select a flight
1251         record file, either a .telem file recording telemetry data or a
1252         .eeprom file containing flight data saved from
1253         flash memory.
1254       </para>
1255       <para>
1256         Once a flight record is selected, a window with two tabs is
1257         opened. The first tab contains a graph with acceleration
1258         (blue), velocity (green) and altitude (red) of the flight are
1259         plotted and displayed, measured in metric units. The
1260         apogee(yellow) and main(magenta) igniter voltages are also
1261         displayed; high voltages indicate continuity, low voltages
1262         indicate open circuits. The second tab contains some basic
1263         flight statistics.
1264       </para>
1265       <para>
1266         The graph can be zoomed into a particular area by clicking and
1267         dragging down and to the right. Once zoomed, the graph can be
1268         reset by clicking and dragging up and to the left. Holding down
1269         control and clicking and dragging allows the graph to be panned.
1270         The right mouse button causes a pop-up menu to be displayed, giving
1271         you the option save or print the plot.
1272       </para>
1273       <para>
1274         Note that telemetry files will generally produce poor graphs
1275         due to the lower sampling rate and missed telemetry packets.
1276         Use saved flight data for graphing where possible.
1277       </para>
1278     </section>
1279     <section>
1280       <title>Export Data</title>
1281       <para>
1282         This tool takes the raw data files and makes them available for
1283         external analysis. When you select this button, you are prompted to select a flight
1284         data file (either .eeprom or .telem will do, remember that
1285         .eeprom files contain higher resolution and more continuous
1286         data). Next, a second dialog appears which is used to select
1287         where to write the resulting file. It has a selector to choose
1288         between CSV and KML file formats.
1289       </para>
1290       <section>
1291         <title>Comma Separated Value Format</title>
1292         <para>
1293           This is a text file containing the data in a form suitable for
1294           import into a spreadsheet or other external data analysis
1295           tool. The first few lines of the file contain the version and
1296           configuration information from the altimeter, then
1297           there is a single header line which labels all of the
1298           fields. All of these lines start with a '#' character which
1299           most tools can be configured to skip over.
1300         </para>
1301         <para>
1302           The remaining lines of the file contain the data, with each
1303           field separated by a comma and at least one space. All of
1304           the sensor values are converted to standard units, with the
1305           barometric data reported in both pressure, altitude and
1306           height above pad units.
1307         </para>
1308       </section>
1309       <section>
1310         <title>Keyhole Markup Language (for Google Earth)</title>
1311         <para>
1312           This is the format used by
1313           Googleearth to provide an overlay within that
1314           application. With this, you can use Googleearth to see the
1315           whole flight path in 3D.
1316         </para>
1317       </section>
1318     </section>
1319     <section>
1320       <title>Configure Altimeter</title>
1321       <para>
1322         Select this button and then select either a TeleMetrum or
1323         TeleDongle Device from the list provided. Selecting a TeleDongle
1324         device will use Packet Command Mode to configure a remote
1325         altimeter. Learn how to use this in the Packet Command
1326         Mode chapter.
1327       </para>
1328       <para>
1329         The first few lines of the dialog provide information about the
1330         connected device, including the product name,
1331         software version and hardware serial number. Below that are the
1332         individual configuration entries.
1333       </para>
1334       <para>
1335         At the bottom of the dialog, there are four buttons:
1336       </para>
1337       <itemizedlist>
1338         <listitem>
1339           <para>
1340             Save. This writes any changes to the
1341             configuration parameter block in flash memory. If you don't
1342             press this button, any changes you make will be lost.
1343           </para>
1344         </listitem>
1345         <listitem>
1346           <para>
1347             Reset. This resets the dialog to the most recently saved values,
1348             erasing any changes you have made.
1349           </para>
1350         </listitem>
1351         <listitem>
1352           <para>
1353             Reboot. This reboots the device. Use this to
1354             switch from idle to pad mode by rebooting once the rocket is
1355             oriented for flight.
1356           </para>
1357         </listitem>
1358         <listitem>
1359           <para>
1360             Close. This closes the dialog. Any unsaved changes will be
1361             lost.
1362           </para>
1363         </listitem>
1364       </itemizedlist>
1365       <para>
1366         The rest of the dialog contains the parameters to be configured.
1367       </para>
1368       <section>
1369         <title>Main Deploy Altitude</title>
1370         <para>
1371           This sets the altitude (above the recorded pad altitude) at
1372           which the 'main' igniter will fire. The drop-down menu shows
1373           some common values, but you can edit the text directly and
1374           choose whatever you like. If the apogee charge fires below
1375           this altitude, then the main charge will fire two seconds
1376           after the apogee charge fires.
1377         </para>
1378       </section>
1379       <section>
1380         <title>Apogee Delay</title>
1381         <para>
1382           When flying redundant electronics, it's often important to
1383           ensure that multiple apogee charges don't fire at precisely
1384           the same time as that can over pressurize the apogee deployment
1385           bay and cause a structural failure of the air-frame. The Apogee
1386           Delay parameter tells the flight computer to fire the apogee
1387           charge a certain number of seconds after apogee has been
1388           detected.
1389         </para>
1390       </section>
1391       <section>
1392         <title>Radio Frequency</title>
1393         <para>
1394           This configures which of the configured frequencies to use for both
1395           telemetry and packet command mode. Note that if you set this
1396           value via packet command mode, you will have to reconfigure
1397           the TeleDongle frequency before you will be able to use packet
1398           command mode again.
1399         </para>
1400       </section>
1401       <section>
1402         <title>Radio Calibration</title>
1403         <para>
1404           The radios in every Altus Metrum device are calibrated at the
1405           factory to ensure that they transmit and receive on the
1406           specified frequency. You can adjust that
1407           calibration by changing this value. To change the TeleDongle's
1408           calibration, you must reprogram the unit completely.
1409         </para>
1410       </section>
1411       <section>
1412         <title>Callsign</title>
1413         <para>
1414           This sets the call sign included in each telemetry packet. Set this
1415           as needed to conform to your local radio regulations.
1416         </para>
1417       </section>
1418       <section>
1419         <title>Maximum Flight Log Size</title>
1420         <para>
1421           This sets the space (in kilobytes) allocated for each flight
1422           log. The available space will be divided into chunks of this
1423           size. A smaller value will allow more flights to be stored,
1424           a larger value will record data from longer flights.
1425         </para>
1426         <para>
1427           During ascent, TeleMetrum records barometer and
1428           accelerometer values 100 times per second, other analog
1429           information (voltages and temperature) 6 times per second
1430           and GPS data once per second. During descent, the non-GPS
1431           data is recorded 1/10th as often. Each barometer +
1432           accelerometer record takes 8 bytes.
1433         </para>
1434         <para>
1435           The default, 192kB, will store over 200 seconds of data at
1436           the ascent rate, or over 2000 seconds of data at the descent
1437           rate. That's plenty for most flights. This leaves enough
1438           storage for five flights in a 1MB system, or 10 flights in a
1439           2MB system.
1440         </para>
1441         <para>
1442           The configuration block takes the last available block of
1443           memory, on v1.0 boards that's just 256 bytes. However, the
1444           flash part on the v1.1 boards uses 64kB for each block.
1445         </para>
1446         <para>
1447            TeleMini has 5kB of on-board storage, which is plenty for a
1448            single flight. Make sure you download and delete the data
1449            before a subsequent flight or it will not log any data.
1450         </para>
1451       </section>
1452       <section>
1453         <title>Ignite Mode</title>
1454         <para>
1455           TeleMetrum and TeleMini provide two igniter channels as they
1456           were originally designed as dual-deploy flight
1457           computers. This configuration parameter allows the two
1458           channels to be used in different configurations.
1459         </para>
1460         <itemizedlist>
1461           <listitem>
1462             <para>
1463               Dual Deploy. This is the usual mode of operation; the
1464               'apogee' channel is fired at apogee and the 'main'
1465               channel at the height above ground specified by the
1466               'Main Deploy Altitude' during descent.
1467             </para>
1468           </listitem>
1469           <listitem>
1470             <para>
1471               Redundant Apogee. This fires both channels at
1472               apogee, the 'apogee' channel first followed after a two second
1473               delay by the 'main' channel.
1474             </para>
1475           </listitem>
1476           <listitem>
1477             <para>
1478               Redundant Main. This fires both channels at the
1479               height above ground specified by the Main Deploy
1480               Altitude setting during descent. The 'apogee'
1481               channel is fired first, followed after a two second
1482               delay by the 'main' channel.
1483             </para>
1484           </listitem>
1485         </itemizedlist>
1486       </section>
1487       <section>
1488         <title>Pad Orientation</title>
1489         <para>
1490           Because it includes an accelerometer, TeleMetrum is
1491           sensitive to the orientation of the board. By default, it
1492           expects the antenna end to point forward. This parameter
1493           allows that default to be changed, permitting the board to
1494           be mounted with the antenna pointing aft instead.
1495         </para>
1496         <itemizedlist>
1497           <listitem>
1498             <para>
1499               Antenna Up. In this mode, the antenna end of the
1500               TeleMetrum board must point forward, in line with the
1501               expected flight path.
1502             </para>
1503           </listitem>
1504           <listitem>
1505             <para>
1506               Antenna Down. In this mode, the antenna end of the
1507               TeleMetrum board must point aft, in line with the
1508               expected flight path.
1509             </para>
1510           </listitem>
1511         </itemizedlist>
1512       </section>
1513     </section>
1514     <section>
1515       <title>Configure AltosUI</title>
1516       <para>
1517         This button presents a dialog so that you can configure the AltosUI global settings.
1518       </para>
1519       <section>
1520         <title>Voice Settings</title>
1521         <para>
1522           AltosUI provides voice announcements during flight so that you
1523           can keep your eyes on the sky and still get information about
1524           the current flight status. However, sometimes you don't want
1525           to hear them.
1526         </para>
1527         <itemizedlist>
1528           <listitem>
1529             <para>Enable—turns all voice announcements on and off</para>
1530           </listitem>
1531           <listitem>
1532             <para>
1533               Test Voice—Plays a short message allowing you to verify
1534               that the audio system is working and the volume settings
1535               are reasonable
1536             </para>
1537           </listitem>
1538         </itemizedlist>
1539       </section>
1540       <section>
1541         <title>Log Directory</title>
1542         <para>
1543           AltosUI logs all telemetry data and saves all TeleMetrum flash
1544           data to this directory. This directory is also used as the
1545           staring point when selecting data files for display or export.
1546         </para>
1547         <para>
1548           Click on the directory name to bring up a directory choosing
1549           dialog, select a new directory and click 'Select Directory' to
1550           change where AltosUI reads and writes data files.
1551         </para>
1552       </section>
1553       <section>
1554         <title>Callsign</title>
1555         <para>
1556           This value is used in command packet mode and is transmitted
1557           in each packet sent from TeleDongle and received from
1558           TeleMetrum. It is not used in telemetry mode as that transmits
1559           packets only from TeleMetrum to TeleDongle. Configure this
1560           with the AltosUI operators call sign as needed to comply with
1561           your local radio regulations.
1562         </para>
1563       </section>
1564       <section>
1565         <title>Font Size</title>
1566         <para>
1567           Selects the set of fonts used in the flight monitor
1568           window. Choose between the small, medium and large sets.
1569         </para>
1570       </section>
1571       <section>
1572         <title>Serial Debug</title>
1573         <para>
1574           This causes all communication with a connected device to be
1575           dumped to the console from which AltosUI was started. If
1576           you've started it from an icon or menu entry, the output
1577           will simply be discarded. This mode can be useful to debug
1578           various serial communication issues.
1579         </para>
1580       </section>
1581       <section>
1582         <title>Manage Frequencies</title>
1583         <para>
1584           This brings up a dialog where you can configure the set of
1585           frequencies shown in the various frequency menus. You can
1586           add as many as you like, or even reconfigure the default
1587           set. Changing this list does not affect the frequency
1588           settings of any devices, it only changes the set of
1589           frequencies shown in the menus.
1590         </para>
1591       </section>
1592     </section>
1593     <section>
1594       <title>Flash Image</title>
1595       <para>
1596         This reprograms any Altus Metrum device by using a TeleMetrum
1597         or TeleDongle as a programming dongle. Please read the
1598         directions for flashing devices in the Updating Device
1599         Firmware section above
1600       </para>
1601       <para>
1602         Once you have the programmer and target devices connected,
1603         push the 'Flash Image' button. That will present a dialog box
1604         listing all of the connected devices. Carefully select the
1605         programmer device, not the device to be programmed.
1606       </para>
1607       <para>
1608         Next, select the image to flash to the device. These are named
1609         with the product name and firmware version. The file selector
1610         will start in the directory containing the firmware included
1611         with the AltosUI package. Navigate to the directory containing
1612         the desired firmware if it isn't there.
1613       </para>
1614       <para>
1615         Next, a small dialog containing the device serial number and
1616         RF calibration values should appear. If these values are
1617         incorrect (possibly due to a corrupted image in the device),
1618         enter the correct values here.
1619       </para>
1620       <para>
1621         Finally, a dialog containing a progress bar will follow the
1622         programming process.
1623       </para>
1624       <para>
1625         When programming is complete, the target device will
1626         reboot. Note that if the target device is connected via USB, you
1627         will have to unplug it and then plug it back in for the USB
1628         connection to reset so that you can communicate with the device
1629         again.
1630       </para>
1631     </section>
1632     <section>
1633       <title>Fire Igniter</title>
1634       <para>
1635         This activates the igniter circuits in TeleMetrum to help test
1636         recovery systems deployment. Because this command can operate
1637         over the Packet Command Link, you can prepare the rocket as
1638         for flight and then test the recovery system without needing
1639         to snake wires inside the air-frame.
1640       </para>
1641       <para>
1642         Selecting the 'Fire Igniter' button brings up the usual device
1643         selection dialog. Pick the desired TeleDongle or TeleMetrum
1644         device. This brings up another window which shows the current
1645         continuity test status for both apogee and main charges.
1646       </para>
1647       <para>
1648         Next, select the desired igniter to fire. This will enable the
1649         'Arm' button.
1650       </para>
1651       <para>
1652         Select the 'Arm' button. This enables the 'Fire' button. The
1653         word 'Arm' is replaced by a countdown timer indicating that
1654         you have 10 seconds to press the 'Fire' button or the system
1655         will deactivate, at which point you start over again at
1656         selecting the desired igniter.
1657       </para>
1658     </section>
1659     <section>
1660       <title>Scan Channels</title>
1661       <para>
1662         This listens for telemetry packets on all of the configured
1663         frequencies, displaying information about each device it
1664         receives a packet from. You can select which of the three
1665         telemetry formats should be tried; by default, it only listens
1666         for the standard telemetry packets used in v1.0 and later
1667         firmware.
1668       </para>
1669     </section>
1670     <section>
1671       <title>Load Maps</title>
1672       <para>
1673         Before heading out to a new launch site, you can use this to
1674         load satellite images in case you don't have internet
1675         connectivity at the site. This loads a fairly large area
1676         around the launch site, which should cover any flight you're likely to make.
1677       </para>
1678       <para>
1679         There's a drop-down menu of launch sites we know about; if
1680         your favorites aren't there, please let us know the lat/lon
1681         and name of the site. The contents of this list are actually
1682         downloaded at run-time, so as new sites are sent in, they'll
1683         get automatically added to this list.
1684       </para>
1685       <para>
1686         If the launch site isn't in the list, you can manually enter the lat/lon values
1687       </para>
1688       <para>
1689         Clicking the 'Load Map' button will fetch images from Google
1690         Maps; note that Google limits how many images you can fetch at
1691         once, so if you load more than one launch site, you may get
1692         some gray areas in the map which indicate that Google is tired
1693         of sending data to you. Try again later.
1694       </para>
1695     </section>
1696     <section>
1697       <title>Monitor Idle</title>
1698       <para>
1699         This brings up a dialog similar to the Monitor Flight UI,
1700         except it works with the altimeter in "idle" mode by sending
1701         query commands to discover the current state rather than
1702         listening for telemetry packets.
1703       </para>
1704     </section>
1705   </chapter>
1706   <chapter>
1707     <title>Using Altus Metrum Products</title>
1708     <section>
1709       <title>Being Legal</title>
1710       <para>
1711         First off, in the US, you need an <ulink url="http://www.altusmetrum.org/Radio/">amateur radio license</ulink> or
1712         other authorization to legally operate the radio transmitters that are part
1713         of our products.
1714       </para>
1715       </section>
1716       <section>
1717         <title>In the Rocket</title>
1718         <para>
1719           In the rocket itself, you just need a <ulink url="http://www.altusmetrum.org/TeleMetrum/">TeleMetrum</ulink> or
1720           <ulink url="http://www.altusmetrum.org/TeleMini/">TeleMini</ulink> board and
1721           a Li-Po rechargeable battery.  An 860mAh battery weighs less than a 9V
1722           alkaline battery, and will run a TeleMetrum for hours.
1723           A 110mAh battery weighs less than a triple A battery and will run a TeleMetrum for
1724           a few hours, or a TeleMini for much (much) longer.
1725         </para>
1726         <para>
1727           By default, we ship the altimeters with a simple wire antenna.  If your
1728           electronics bay or the air-frame it resides within is made of carbon fiber,
1729           which is opaque to RF signals, you may choose to have an SMA connector
1730           installed so that you can run a coaxial cable to an antenna mounted
1731           elsewhere in the rocket.
1732         </para>
1733       </section>
1734       <section>
1735         <title>On the Ground</title>
1736         <para>
1737           To receive the data stream from the rocket, you need an antenna and short
1738           feed-line connected to one of our <ulink url="http://www.altusmetrum.org/TeleDongle/">TeleDongle</ulink> units.  The
1739           TeleDongle in turn plugs directly into the USB port on a notebook
1740           computer.  Because TeleDongle looks like a simple serial port, your computer
1741           does not require special device drivers... just plug it in.
1742         </para>
1743         <para>
1744           The GUI tool, AltosUI, is written in Java and runs across
1745           Linux, Mac OS and Windows. There's also a suite of C tools
1746           for Linux which can perform most of the same tasks.
1747         </para>
1748         <para>
1749           After the flight, you can use the RF link to extract the more detailed data
1750           logged in either TeleMetrum or TeleMini devices, or you can use a mini USB cable to plug into the
1751           TeleMetrum board directly.  Pulling out the data without having to open up
1752           the rocket is pretty cool!  A USB cable is also how you charge the Li-Po
1753           battery, so you'll want one of those anyway... the same cable used by lots
1754           of digital cameras and other modern electronic stuff will work fine.
1755         </para>
1756         <para>
1757           If your TeleMetrum-equipped rocket lands out of sight, you may enjoy having a hand-held GPS
1758           receiver, so that you can put in a way-point for the last reported rocket
1759           position before touch-down.  This makes looking for your rocket a lot like
1760           Geo-Caching... just go to the way-point and look around starting from there.
1761         </para>
1762         <para>
1763           You may also enjoy having a ham radio "HT" that covers the 70cm band... you
1764           can use that with your antenna to direction-find the rocket on the ground
1765           the same way you can use a Walston or Beeline tracker.  This can be handy
1766           if the rocket is hiding in sage brush or a tree, or if the last GPS position
1767           doesn't get you close enough because the rocket dropped into a canyon, or
1768           the wind is blowing it across a dry lake bed, or something like that...  Keith
1769           and Bdale both currently own and use the Yaesu VX-7R at launches.
1770         </para>
1771         <para>
1772           So, to recap, on the ground the hardware you'll need includes:
1773           <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
1774             <listitem>
1775               an antenna and feed-line
1776             </listitem>
1777             <listitem>
1778               a TeleDongle
1779             </listitem>
1780             <listitem>
1781               a notebook computer
1782             </listitem>
1783             <listitem>
1784               optionally, a hand-held GPS receiver
1785             </listitem>
1786             <listitem>
1787               optionally, an HT or receiver covering 435 MHz
1788             </listitem>
1789           </orderedlist>
1790         </para>
1791         <para>
1792           The best hand-held commercial directional antennas we've found for radio
1793           direction finding rockets are from
1794           <ulink url="http://www.arrowantennas.com/" >
1795             Arrow Antennas.
1796           </ulink>
1797           The 440-3 and 440-5 are both good choices for finding a
1798           TeleMetrum- or TeleMini- equipped rocket when used with a suitable 70cm HT.
1799         </para>
1800       </section>
1801       <section>
1802         <title>Data Analysis</title>
1803         <para>
1804           Our software makes it easy to log the data from each flight, both the
1805           telemetry received over the RF link during the flight itself, and the more
1806           complete data log recorded in the flash memory on the altimeter
1807           board.  Once this data is on your computer, our post-flight tools make it
1808           easy to quickly get to the numbers everyone wants, like apogee altitude,
1809           max acceleration, and max velocity.  You can also generate and view a
1810           standard set of plots showing the altitude, acceleration, and
1811           velocity of the rocket during flight.  And you can even export a TeleMetrum data file
1812           usable with Google Maps and Google Earth for visualizing the flight path
1813           in two or three dimensions!
1814         </para>
1815         <para>
1816           Our ultimate goal is to emit a set of files for each flight that can be
1817           published as a web page per flight, or just viewed on your local disk with
1818           a web browser.
1819         </para>
1820       </section>
1821       <section>
1822         <title>Future Plans</title>
1823         <para>
1824           In the future, we intend to offer "companion boards" for the rocket that will
1825           plug in to TeleMetrum to collect additional data, provide more pyro channels,
1826           and so forth.  A reference design for a companion board will be documented
1827           soon, and will be compatible with open source Arduino programming tools.
1828         </para>
1829         <para>
1830           We are also working on the design of a hand-held ground terminal that will
1831           allow monitoring the rocket's status, collecting data during flight, and
1832           logging data after flight without the need for a notebook computer on the
1833           flight line.  Particularly since it is so difficult to read most notebook
1834           screens in direct sunlight, we think this will be a great thing to have.
1835         </para>
1836         <para>
1837           Because all of our work is open, both the hardware designs and the software,
1838           if you have some great idea for an addition to the current Altus Metrum family,
1839           feel free to dive in and help!  Or let us know what you'd like to see that
1840           we aren't already working on, and maybe we'll get excited about it too...
1841         </para>
1842     </section>
1843   </chapter>
1844   <chapter>
1845     <title>Altimeter Installation Recommendations</title>
1846     <para>
1847       Building high-power rockets that fly safely is hard enough. Mix
1848       in some sophisticated electronics and a bunch of radio energy
1849       and oftentimes you find few perfect solutions. This chapter
1850       contains some suggestions about how to install Altus Metrum
1851       products into the rocket air-frame, including how to safely and
1852       reliably mix a variety of electronics into the same air-frame.
1853     </para>
1854     <section>
1855       <title>Mounting the Altimeter</title>
1856       <para>
1857         The first consideration is to ensure that the altimeter is
1858         securely fastened to the air-frame. For TeleMetrum, we use
1859         nylon standoffs and nylon screws; they're good to at least 50G
1860         and cannot cause any electrical issues on the board. For
1861         TeleMini, we usually cut small pieces of 1/16" balsa to fit
1862         under the screw holes, and then take 2x56 nylon screws and
1863         screw them through the TeleMini mounting holes, through the
1864         balsa and into the underlying material.
1865       </para>
1866       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
1867         <listitem>
1868           Make sure TeleMetrum is aligned precisely along the axis of
1869           acceleration so that the accelerometer can accurately
1870           capture data during the flight.
1871         </listitem>
1872         <listitem>
1873           Watch for any metal touching components on the
1874           board. Shorting out connections on the bottom of the board
1875           can cause the altimeter to fail during flight.
1876         </listitem>
1877       </orderedlist>
1878     </section>
1879     <section>
1880       <title>Dealing with the Antenna</title>
1881       <para>
1882         The antenna supplied is just a piece of solid, insulated,
1883         wire. If it gets damaged or broken, it can be easily
1884         replaced. It should be kept straight and not cut; bending or
1885         cutting it will change the resonant frequency and/or
1886         impedance, making it a less efficient radiator and thus
1887         reducing the range of the telemetry signal.
1888       </para>
1889       <para>
1890         Keeping metal away from the antenna will provide better range
1891         and a more even radiation pattern. In most rockets, it's not
1892         entirely possible to isolate the antenna from metal
1893         components; there are often bolts, all-thread and wires from other
1894         electronics to contend with. Just be aware that the more stuff
1895         like this around the antenna, the lower the range.
1896       </para>
1897       <para>
1898         Make sure the antenna is not inside a tube made or covered
1899         with conducting material. Carbon fiber is the most common
1900         culprit here -- CF is a good conductor and will effectively
1901         shield the antenna, dramatically reducing signal strength and
1902         range. Metallic flake paint is another effective shielding
1903         material which is to be avoided around any antennas.
1904       </para>
1905       <para>
1906         If the ebay is large enough, it can be convenient to simply
1907         mount the altimeter at one end and stretch the antenna out
1908         inside. Taping the antenna to the sled can keep it straight
1909         under acceleration. If there are metal rods, keep the
1910         antenna as far away as possible.
1911       </para>
1912       <para>
1913         For a shorter ebay, it's quite practical to have the antenna
1914         run through a bulkhead and into an adjacent bay. Drill a small
1915         hole in the bulkhead, pass the antenna wire through it and
1916         then seal it up with glue or clay. We've also used acrylic
1917         tubing to create a cavity for the antenna wire. This works a
1918         bit better in that the antenna is known to stay straight and
1919         not get folded by recovery components in the bay. Angle the
1920         tubing towards the side wall of the rocket and it ends up
1921         consuming very little space.
1922       </para>
1923       <para>
1924         If you need to place the antenna at a distance from the
1925         altimeter, you can replace the antenna with an edge-mounted
1926         SMA connector, and then run 50Ω coax from the board to the
1927         antenna. Building a remote antenna is beyond the scope of this
1928         manual.
1929       </para>
1930     </section>
1931     <section>
1932       <title>Preserving GPS Reception</title>
1933       <para>
1934         The GPS antenna and receiver in TeleMetrum are highly
1935         sensitive and normally have no trouble tracking enough
1936         satellites to provide accurate position information for
1937         recovering the rocket. However, there are many ways to
1938         attenuate the GPS signal.
1939       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
1940         <listitem>
1941           Conductive tubing or coatings. Carbon fiber and metal
1942           tubing, or metallic paint will all dramatically attenuate the
1943           GPS signal. We've never heard of anyone successfully
1944           receiving GPS from inside these materials.
1945         </listitem>
1946         <listitem>
1947           Metal components near the GPS patch antenna. These will
1948           de-tune the patch antenna, changing the resonant frequency
1949           away from the L1 carrier and reduce the effectiveness of the
1950           antenna. You can place as much stuff as you like beneath the
1951           antenna as that's covered with a ground plane. But, keep
1952           wires and metal out from above the patch antenna.
1953         </listitem>
1954       </orderedlist>
1955       </para>
1956     </section>
1957     <section>
1958       <title>Radio Frequency Interference</title>
1959       <para>
1960         Any altimeter will generate RFI; the digital circuits use
1961         high-frequency clocks that spray radio interference across a
1962         wide band. Altusmetrum altimeters generate intentional radio
1963         signals as well, increasing the amount of RF energy around the board.
1964       </para>
1965       <para>
1966         Rocketry altimeters also use precise sensors measuring air
1967         pressure and acceleration. Tiny changes in voltage can cause
1968         these sensor readings to vary by a huge amount. When the
1969         sensors start mis-reporting data, the altimeter can either
1970         fire the igniters at the wrong time, or not fire them at all.
1971       </para>
1972       <para>
1973         Voltages are induced when radio frequency energy is
1974         transmitted from one circuit to another. Here are things that
1975         increase the induced voltage and current:
1976       </para>
1977       <itemizedlist>
1978         <listitem>
1979           Keep wires from different circuits apart. Moving circuits
1980           further apart will reduce RFI.
1981         </listitem>
1982         <listitem>
1983           Avoid parallel wires from different circuits. The longer two
1984           wires run parallel to one another, the larger the amount of
1985           transferred energy. Cross wires at right angles to reduce
1986           RFI.
1987         </listitem>
1988         <listitem>
1989           Twist wires from the same circuits. Two wires the same
1990           distance from the transmitter will get the same amount of
1991           induced energy which will then cancel out. Any time you have
1992           a wire pair running together, twist the pair together to
1993           even out distances and reduce RFI. For altimeters, this
1994           includes battery leads, switch hookups and igniter
1995           circuits.
1996         </listitem>
1997         <listitem>
1998           Avoid resonant lengths. Know what frequencies are present
1999           in the environment and avoid having wire lengths near a
2000           natural resonant length. Altusmetrum products transmit on the
2001           70cm amateur band, so you should avoid lengths that are a
2002           simple ratio of that length; essentially any multiple of 1/4
2003           of the wavelength (17.5cm).
2004         </listitem>
2005       </itemizedlist>
2006     </section>
2007     <section>
2008       <title>The Barometric Sensor</title>
2009       <para>
2010         Altusmetrum altimeters measure altitude with a barometric
2011         sensor, essentially measuring the amount of air above the
2012         rocket to figure out how high it is. A large number of
2013         measurements are taken as the altimeter initializes itself to
2014         figure out the pad altitude. Subsequent measurements are then
2015         used to compute the height above the pad.
2016       </para>
2017       <para>
2018         To accurately measure atmospheric pressure, the ebay
2019         containing the altimeter must be vented outside the
2020         air-frame. The vent must be placed in a region of linear
2021         airflow, smooth and not in an area of increasing or decreasing
2022         pressure.
2023       </para>
2024       <para>
2025         The barometric sensor in the altimeter is quite sensitive to
2026         chemical damage from the products of APCP or BP combustion, so
2027         make sure the ebay is carefully sealed from any compartment
2028         which contains ejection charges or motors.
2029       </para>
2030     </section>
2031     <section>
2032       <title>Ground Testing</title>
2033       <para>
2034         The most important aspect of any installation is careful
2035         ground testing. Bringing an air-frame up to the LCO table which
2036         hasn't been ground tested can lead to delays or ejection
2037         charges firing on the pad, or, even worse, a recovery system
2038         failure.
2039       </para>
2040       <para>
2041         Do a 'full systems' test that includes wiring up all igniters
2042         without any BP and turning on all of the electronics in flight
2043         mode. This will catch any mistakes in wiring and any residual
2044         RFI issues that might accidentally fire igniters at the wrong
2045         time. Let the air-frame sit for several minutes, checking for
2046         adequate telemetry signal strength and GPS lock.
2047       </para>
2048       <para>
2049         Ground test the ejection charges. Prepare the rocket for
2050         flight, loading ejection charges and igniters. Completely
2051         assemble the air-frame and then use the 'Fire Igniters'
2052         interface through a TeleDongle to command each charge to
2053         fire. Make sure the charge is sufficient to robustly separate
2054         the air-frame and deploy the recovery system.
2055       </para>
2056     </section>
2057   </chapter>
2058   <chapter>
2059     <title>Hardware Specifications</title>
2060     <section>
2061       <title>TeleMetrum Specifications</title>
2062       <itemizedlist>
2063         <listitem>
2064           <para>
2065             Recording altimeter for model rocketry.
2066           </para>
2067         </listitem>
2068         <listitem>
2069           <para>
2070             Supports dual deployment (can fire 2 ejection charges).
2071           </para>
2072         </listitem>
2073         <listitem>
2074           <para>
2075             70cm ham-band transceiver for telemetry down-link.
2076           </para>
2077         </listitem>
2078         <listitem>
2079           <para>
2080             Barometric pressure sensor good to 45k feet MSL.
2081           </para>
2082         </listitem>
2083         <listitem>
2084           <para>
2085             1-axis high-g accelerometer for motor characterization, capable of
2086             +/- 50g using default part.
2087           </para>
2088         </listitem>
2089         <listitem>
2090           <para>
2091             On-board, integrated GPS receiver with 5Hz update rate capability.
2092           </para>
2093         </listitem>
2094         <listitem>
2095           <para>
2096             On-board 1 megabyte non-volatile memory for flight data storage.
2097           </para>
2098         </listitem>
2099         <listitem>
2100           <para>
2101             USB interface for battery charging, configuration, and data recovery.
2102           </para>
2103         </listitem>
2104         <listitem>
2105           <para>
2106             Fully integrated support for Li-Po rechargeable batteries.
2107           </para>
2108         </listitem>
2109         <listitem>
2110           <para>
2111             Uses Li-Po to fire e-matches, can be modified to support 
2112             optional separate pyro battery if needed.
2113           </para>
2114         </listitem>
2115         <listitem>
2116           <para>
2117             2.75 x 1 inch board designed to fit inside 29mm air-frame coupler tube.
2118           </para>
2119         </listitem>
2120       </itemizedlist>
2121     </section>
2122     <section>
2123       <title>TeleMini Specifications</title>
2124       <itemizedlist>
2125         <listitem>
2126           <para>
2127             Recording altimeter for model rocketry.
2128           </para>
2129         </listitem>
2130         <listitem>
2131           <para>
2132             Supports dual deployment (can fire 2 ejection charges).
2133           </para>
2134         </listitem>
2135         <listitem>
2136           <para>
2137             70cm ham-band transceiver for telemetry down-link.
2138           </para>
2139         </listitem>
2140         <listitem>
2141           <para>
2142             Barometric pressure sensor good to 45k feet MSL.
2143           </para>
2144         </listitem>
2145         <listitem>
2146           <para>
2147             On-board 5 kilobyte non-volatile memory for flight data storage.
2148           </para>
2149         </listitem>
2150         <listitem>
2151           <para>
2152             RF interface for battery charging, configuration, and data recovery.
2153           </para>
2154         </listitem>
2155         <listitem>
2156           <para>
2157             Support for Li-Po rechargeable batteries, using an external charger.
2158           </para>
2159         </listitem>
2160         <listitem>
2161           <para>
2162             Uses Li-Po to fire e-matches, can be modified to support 
2163             optional separate pyro battery if needed.
2164           </para>
2165         </listitem>
2166         <listitem>
2167           <para>
2168             1.5 x .5 inch board designed to fit inside 18mm air-frame coupler tube.
2169           </para>
2170         </listitem>
2171       </itemizedlist>
2172     </section>
2173   </chapter>
2174   <chapter>
2175     <title>FAQ</title>
2176       <para>
2177         TeleMetrum seems to shut off when disconnected from the
2178         computer.  Make sure the battery is adequately charged.  Remember the
2179         unit will pull more power than the USB port can deliver before the
2180         GPS enters "locked" mode.  The battery charges best when TeleMetrum
2181         is turned off.
2182       </para>
2183       <para>
2184         It's impossible to stop the TeleDongle when it's in "p" mode, I have
2185         to unplug the USB cable?  Make sure you have tried to "escape out" of
2186         this mode.  If this doesn't work the reboot procedure for the
2187         TeleDongle *is* to simply unplug it. 'cu' however will retain it's
2188         outgoing buffer IF your "escape out" ('~~') does not work.
2189         At this point using either 'ao-view' (or possibly
2190         'cutemon') instead of 'cu' will 'clear' the issue and allow renewed
2191         communication.
2192       </para>
2193       <para>
2194         The amber LED (on the TeleMetrum) lights up when both
2195         battery and USB are connected. Does this mean it's charging?
2196         Yes, the yellow LED indicates the charging at the 'regular' rate.
2197         If the led is out but the unit is still plugged into a USB port,
2198         then the battery is being charged at a 'trickle' rate.
2199       </para>
2200       <para>
2201         There are no "dit-dah-dah-dit" sound or lights like the manual mentions?
2202         That's the "pad" mode.  Weak batteries might be the problem.
2203         It is also possible that the TeleMetrum is horizontal and the output
2204         is instead a "dit-dit" meaning 'idle'. For TeleMini, it's possible that
2205         it received a command packet which would have left it in "pad" mode.
2206       </para>
2207       <para>
2208         How do I save flight data?
2209         Live telemetry is written to file(s) whenever AltosUI is connected
2210         to the TeleDongle.  The file area defaults to ~/TeleMetrum
2211         but is easily changed using the menus in AltosUI. The files that
2212         are written end in '.telem'. The after-flight
2213         data-dumped files will end in .eeprom and represent continuous data
2214         unlike the RF-linked .telem files that are subject to losses
2215         along the RF data path.
2216         See the above instructions on what and how to save the eeprom stored
2217         data after physically retrieving your altimeter.  Make sure to save
2218         the on-board data after each flight; while the TeleMetrum can store
2219         multiple flights, you never know when you'll lose the altimeter...
2220       </para>
2221   </chapter>
2222   <appendix>
2223     <title>Notes for Older Software</title>
2224     <para>
2225       <emphasis>
2226       Before AltosUI was written, using Altus Metrum devices required
2227       some finesse with the Linux command line. There was a limited
2228       GUI tool, ao-view, which provided functionality similar to the
2229       Monitor Flight window in AltosUI, but everything else was a
2230       fairly 80's experience. This appendix includes documentation for
2231       using that software.
2232       </emphasis>
2233     </para>
2234     <para>
2235       Both TeleMetrum and TeleDongle can be directly communicated
2236       with using USB ports. The first thing you should try after getting
2237       both units plugged into to your computer's USB port(s) is to run
2238       'ao-list' from a terminal-window to see what port-device-name each
2239       device has been assigned by the operating system.
2240       You will need this information to access the devices via their
2241       respective on-board firmware and data using other command line
2242       programs in the AltOS software suite.
2243     </para>
2244     <para>
2245       TeleMini can be communicated with through a TeleDongle device
2246       over the radio link. When first booted, TeleMini listens for a
2247       TeleDongle device and if it receives a packet, it goes into
2248       'idle' mode. Otherwise, it goes into 'pad' mode and waits to be
2249       launched. The easiest way to get it talking is to start the
2250       communication link on the TeleDongle and the power up the
2251       TeleMini board.
2252     </para>
2253     <para>
2254       To access the device's firmware for configuration you need a terminal
2255       program such as you would use to talk to a modem.  The software
2256       authors prefer using the program 'cu' which comes from the UUCP package
2257       on most Unix-like systems such as Linux.  An example command line for
2258       cu might be 'cu -l /dev/ttyACM0', substituting the correct number
2259       indicated from running the
2260       ao-list program.  Another reasonable terminal program for Linux is
2261       'cutecom'.  The default 'escape'
2262       character used by CU (i.e. the character you use to
2263       issue commands to cu itself instead of sending the command as input
2264       to the connected device) is a '~'. You will need this for use in
2265       only two different ways during normal operations. First is to exit
2266       the program by sending a '~.' which is called a 'escape-disconnect'
2267       and allows you to close-out from 'cu'. The
2268       second use will be outlined later.
2269     </para>
2270     <para>
2271       All of the Altus Metrum devices share the concept of a two level
2272       command set in their firmware.
2273       The first layer has several single letter commands. Once
2274       you are using 'cu' (or 'cutecom') sending (typing) a '?'
2275       returns a full list of these
2276       commands. The second level are configuration sub-commands accessed
2277       using the 'c' command, for
2278       instance typing 'c?' will give you this second level of commands
2279       (all of which require the
2280       letter 'c' to access).  Please note that most configuration options
2281       are stored only in Flash memory; TeleDongle doesn't provide any storage
2282       for these options and so they'll all be lost when you unplug it.
2283     </para>
2284     <para>
2285       Try setting these configuration ('c' or second level menu) values.  A good
2286       place to start is by setting your call sign.  By default, the boards
2287       use 'N0CALL' which is cute, but not exactly legal!
2288       Spend a few minutes getting comfortable with the units, their
2289       firmware, and 'cu' (or possibly 'cutecom').
2290       For instance, try to send
2291       (type) a 'c r 2' and verify the channel change by sending a 'c s'.
2292       Verify you can connect and disconnect from the units while in your
2293       terminal program by sending the escape-disconnect mentioned above.
2294     </para>
2295     <para>
2296       Note that the 'reboot' command, which is very useful on the altimeters,
2297       will likely just cause problems with the dongle.  The *correct* way
2298       to reset the dongle is just to unplug and re-plug it.
2299     </para>
2300     <para>
2301       A fun thing to do at the launch site and something you can do while
2302       learning how to use these units is to play with the RF-link access
2303       between an altimeter and the TeleDongle.  Be aware that you *must* create
2304       some physical separation between the devices, otherwise the link will
2305       not function due to signal overload in the receivers in each device.
2306     </para>
2307     <para>
2308       Now might be a good time to take a break and read the rest of this
2309       manual, particularly about the two "modes" that the altimeters
2310       can be placed in. TeleMetrum uses the position of the device when booting
2311       up will determine whether the unit is in "pad" or "idle" mode. TeleMini
2312       enters "idle" mode when it receives a command packet within the first 5 seconds
2313       of being powered up, otherwise it enters "pad" mode.
2314     </para>
2315     <para>
2316       You can access an altimeter in idle mode from the TeleDongle's USB
2317       connection using the RF link
2318       by issuing a 'p' command to the TeleDongle. Practice connecting and
2319       disconnecting ('~~' while using 'cu') from the altimeter.  If
2320       you cannot escape out of the "p" command, (by using a '~~' when in
2321       CU) then it is likely that your kernel has issues.  Try a newer version.
2322     </para>
2323     <para>
2324       Using this RF link allows you to configure the altimeter, test
2325       fire e-matches and igniters from the flight line, check pyro-match
2326       continuity and so forth. You can leave the unit turned on while it
2327       is in 'idle mode' and then place the
2328       rocket vertically on the launch pad, walk away and then issue a
2329       reboot command.  The altimeter will reboot and start sending data
2330       having changed to the "pad" mode. If the TeleDongle is not receiving
2331       this data, you can disconnect 'cu' from the TeleDongle using the
2332       procedures mentioned above and THEN connect to the TeleDongle from
2333       inside 'ao-view'. If this doesn't work, disconnect from the
2334       TeleDongle, unplug it, and try again after plugging it back in.
2335     </para>
2336     <para>
2337       On TeleMetrum, the GPS will eventually find enough satellites, lock in on them,
2338       and 'ao-view' will both auditorily announce and visually indicate
2339       that GPS is ready.
2340       Now you can launch knowing that you have a good data path and
2341       good satellite lock for flight data and recovery.  Remember
2342       you MUST tell ao-view to connect to the TeleDongle explicitly in
2343       order for ao-view to be able to receive data.
2344     </para>
2345     <para>
2346       The altimeters provide RDF (radio direction finding) tones on
2347       the pad, during descent and after landing. These can be used to
2348       locate the rocket using a directional antenna; the signal
2349       strength providing an indication of the direction from receiver to rocket.
2350     </para>
2351     <para>
2352       TeleMetrum also provides GPS trekking data, which can further simplify
2353       locating the rocket once it has landed. (The last good GPS data
2354       received before touch-down will be on the data screen of 'ao-view'.)
2355     </para>
2356     <para>
2357       Once you have recovered the rocket you can download the eeprom
2358       contents using either 'ao-dumplog' (or possibly 'ao-eeprom'), over
2359       either a USB cable or over the radio link using TeleDongle.
2360       And by following the man page for 'ao-postflight' you can create
2361       various data output reports, graphs, and even KML data to see the
2362       flight trajectory in Google-earth. (Moving the viewing angle making
2363       sure to connect the yellow lines while in Google-earth is the proper
2364       technique.)
2365     </para>
2366     <para>
2367       As for ao-view.... some things are in the menu but don't do anything
2368       very useful.  The developers have stopped working on ao-view to focus
2369       on a new, cross-platform ground station program.  So ao-view may or
2370       may not be updated in the future.  Mostly you just use
2371       the Log and Device menus.  It has a wonderful display of the incoming
2372       flight data and I am sure you will enjoy what it has to say to you
2373       once you enable the voice output!
2374     </para>
2375   </appendix>
2376   <appendix
2377       xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude">
2378     <title>Release Notes</title>
2379     <xi:include href="release-notes-1.0.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2380     <xi:include href="release-notes-0.9.2.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2381     <xi:include href="release-notes-0.9.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2382     <xi:include href="release-notes-0.8.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2383     <xi:include href="release-notes-0.7.1.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2384   </appendix>
2385 </book>
2387 <!--  LocalWords:  Altusmetrum
2388 -->