more doc tweaks
[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>24 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 
44           (TeleMetrum/TeleMini and TeleDongle) must be updated or 
45           communications will fail.
46         </revremark>
47       </revision>
48       <revision>
49         <revnumber>0.9</revnumber>
50         <date>18 January 2011</date>
51         <revremark>
52           Updated for software version 0.9.  Note that 0.9 represents a
53           telemetry format change, meaning both ends of a link (TeleMetrum and
54           TeleDongle) must be updated or communications will fail.
55         </revremark>
56       </revision>
57       <revision>
58         <revnumber>0.8</revnumber>
59         <date>24 November 2010</date>
60         <revremark>Updated for software version 0.8 </revremark>
61       </revision>
62     </revhistory>
63   </bookinfo>
64   <acknowledgements>
65     <para>
66       Thanks to Bob Finch, W9YA, NAR 12965, TRA 12350 for writing "The
67       Mere-Mortals Quick Start/Usage Guide to the Altus Metrum Starter
68       Kit" which formed the basis of the original Getting Started chapter 
69       in this book.  Bob was one of our first customers for a production
70       TeleMetrum, and his continued enthusiasm and contributions
71       are immensely gratifying and highly appreciated!
72     </para>
73     <para>
74       And thanks to Anthony (AJ) Towns for major contributions including
75       the AltosUI graphing and site map code and associated documentation. 
76       Free software means that our customers and friends can become our
77       collaborators, and we certainly appreciate this level of
78       contribution!
79     </para>
80     <para>
81       Have fun using these products, and we hope to meet all of you
82       out on the rocket flight line somewhere.
83       <literallayout>
84 Bdale Garbee, KB0G
85 NAR #87103, TRA #12201
86
87 Keith Packard, KD7SQG
88 NAR #88757, TRA #12200
89       </literallayout>
90     </para>
91   </acknowledgements>
92   <chapter>
93     <title>Introduction and Overview</title>
94     <para>
95       Welcome to the Altus Metrum community!  Our circuits and software reflect
96       our passion for both hobby rocketry and Free Software.  We hope their
97       capabilities and performance will delight you in every way, but by
98       releasing all of our hardware and software designs under open licenses,
99       we also hope to empower you to take as active a role in our collective
100       future as you wish!
101     </para>
102     <para>
103       The first device created for our community was TeleMetrum, a dual
104       deploy altimeter with fully integrated GPS and radio telemetry
105       as standard features, and a "companion interface" that will
106       support optional capabilities in the future.
107     </para>
108     <para>
109       The newest device is TeleMini, a dual deploy altimeter with
110       radio telemetry and radio direction finding. This device is only
111       13mm by 38mm (½ inch by 1½ inches) and can fit easily in an 18mm air-frame.
112     </para>
113     <para>
114       Complementing TeleMetrum and TeleMini is TeleDongle, a USB to RF 
115       interface for communicating with the altimeters.  Combined with your 
116       choice of antenna and
117       notebook computer, TeleDongle and our associated user interface software
118       form a complete ground station capable of logging and displaying in-flight
119       telemetry, aiding rocket recovery, then processing and archiving flight
120       data for analysis and review.
121     </para>
122     <para>
123       More products will be added to the Altus Metrum family over time, and
124       we currently envision that this will be a single, comprehensive manual
125       for the entire product family.
126     </para>
127   </chapter>
128   <chapter>
129     <title>Getting Started</title>
130     <para>
131       The first thing to do after you check the inventory of parts in your
132       "starter kit" is to charge the battery.
133     </para>
134     <para>
135       The TeleMetrum battery can be charged by plugging it into the
136       corresponding socket of the TeleMetrum and then using the USB A to
137       mini B
138       cable to plug the TeleMetrum into your computer's USB socket. The
139       TeleMetrum circuitry will charge the battery whenever it is plugged
140       in, because the TeleMetrum's on-off switch does NOT control the
141       charging circuitry.
142     </para>
143     <para>
144       When the GPS chip is initially searching for
145       satellites, TeleMetrum will consume more current than it can pull
146       from the USB port, so the battery must be attached in order to get
147       satellite lock.  Once GPS is locked, the current consumption goes back
148       down enough to enable charging while
149       running. So it's a good idea to fully charge the battery as your
150       first item of business so there is no issue getting and maintaining
151       satellite lock.  The yellow charge indicator led will go out when the
152       battery is nearly full and the charger goes to trickle charge. It
153       can take several hours to fully recharge a deeply discharged battery.
154     </para>
155     <para>
156       The TeleMini battery can be charged by disconnecting it from the
157       TeleMini board and plugging it into a standalone battery charger 
158       board, and connecting that via a USB cable to a laptop or other USB
159       power source
160     </para>
161     <para>
162       The other active device in the starter kit is the TeleDongle USB to
163       RF interface.  If you plug it in to your Mac or Linux computer it should
164       "just work", showing up as a serial port device.  Windows systems need
165       driver information that is part of the AltOS download to know that the
166       existing USB modem driver will work.  We therefore recommend installing
167       our software before plugging in TeleDongle if you are using a Windows
168       computer.  If you are using Linux and are having problems, try moving 
169       to a fresher kernel (2.6.33 or newer), as the USB serial driver had 
170       ugly bugs in some earlier versions.
171     </para>
172     <para>
173       Next you should obtain and install the AltOS software.  These include
174       the AltosUI ground station program, current firmware images for
175       TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle, and a number of standalone 
176       utilities that are rarely needed.  Pre-built binary packages are 
177       available for Linux, Microsoft Windows, and recent MacOSX versions.  
178       Full source code and build instructions are also available.
179       The latest version may always be downloaded from
180       <ulink url="http://altusmetrum.org/AltOS"/>.
181     </para>
182   </chapter>
183   <chapter>
184     <title>Handling Precautions</title>
185     <para>
186       All Altus Metrum products are sophisticated electronic devices.  
187       When handled gently and properly installed in an air-frame, they
188       will deliver impressive results.  However, like all electronic 
189       devices, there are some precautions you must take.
190     </para>
191     <para>
192       The Lithium Polymer rechargeable batteries have an
193       extraordinary power density.  This is great because we can fly with
194       much less battery mass than if we used alkaline batteries or previous
195       generation rechargeable batteries... but if they are punctured
196       or their leads are allowed to short, they can and will release their
197       energy very rapidly!
198       Thus we recommend that you take some care when handling our batteries
199       and consider giving them some extra protection in your air-frame.  We
200       often wrap them in suitable scraps of closed-cell packing foam before
201       strapping them down, for example.
202     </para>
203     <para>
204       The barometric sensors used on both TeleMetrum and TeleMini are 
205       sensitive to sunlight.  In normal TeleMetrum mounting situations, it 
206       and all of the other surface mount components
207       are "down" towards whatever the underlying mounting surface is, so
208       this is not normally a problem.  Please consider this, though, when
209       designing an installation, for example, in an air-frame with a
210       see-through plastic payload bay.  It is particularly important to
211       consider this with TeleMini, both because the baro sensor is on the
212       "top" of the board, and because many model rockets with payload bays
213       use clear plastic for the payload bay!  Replacing these with an opaque
214       cardboard tube, painting them, or wrapping them with a layer of masking
215       tape are all reasonable approaches to keep the sensor out of direct
216       sunlight.
217     </para>
218     <para>
219       The barometric sensor sampling port must be able to "breathe",
220       both by not being covered by foam or tape or other materials that might
221       directly block the hole on the top of the sensor, and also by having a
222       suitable static vent to outside air.
223     </para>
224     <para>
225       As with all other rocketry electronics, Altus Metrum altimeters must 
226       be protected from exposure to corrosive motor exhaust and ejection 
227       charge gasses.
228     </para>
229   </chapter>
230   <chapter>
231     <title>Hardware Overview</title>
232     <para>
233       TeleMetrum is a 1 inch by 2.75 inch circuit board.  It was designed to
234       fit inside coupler for 29mm air-frame tubing, but using it in a tube that
235       small in diameter may require some creativity in mounting and wiring
236       to succeed!  The presence of an accelerometer means TeleMetrum should
237       be aligned along the flight axis of the airframe, and by default the 1/4
238       wave UHF wire antenna should be on the nose-cone end of the board.  The
239       antenna wire is about 7 inches long, and wiring for a power switch and
240       the e-matches for apogee and main ejection charges depart from the
241       fin can end of the board, meaning an ideal "simple" avionics
242       bay for TeleMetrum should have at least 10 inches of interior length.
243     </para>
244     <para>
245       TeleMini is a 0.5 inch by 1.5 inch circuit board.   It was designed to
246       fit inside an 18mm air-frame tube, but using it in a tube that
247       small in diameter may require some creativity in mounting and wiring
248       to succeed!  Since there is no accelerometer, TeleMini can be mounted
249       in any convenient orientation.  The default 1/4
250       wave UHF wire antenna attached to the center of one end of
251       the board is about 7 inches long, and wiring for a power switch and
252       the e-matches for apogee and main ejection charges depart from the
253       other end of the board, meaning an ideal "simple" avionics
254       bay for TeleMini should have at least 9 inches of interior length.
255     </para>
256     <para>
257       A typical TeleMetrum or TeleMini installation involves attaching 
258       only a suitable Lithium Polymer battery, a single pole switch for 
259       power on/off, and two pairs of wires connecting e-matches for the 
260       apogee and main ejection charges.
261     </para>
262     <para>
263       By default, we use the unregulated output of the Li-Po battery directly
264       to fire ejection charges.  This works marvelously with standard
265       low-current e-matches like the J-Tek from MJG Technologies, and with
266       Quest Q2G2 igniters.  However, if you want or need to use a separate 
267       pyro battery, check out the "External Pyro Battery" section in this 
268       manual for instructions on how to wire that up. The altimeters are 
269       designed to work with an external pyro battery of no more than 15 volts.
270     </para>
271     <para>
272       Ejection charges are wired directly to the screw terminal block
273       at the aft end of the altimeter.  You'll need a very small straight 
274       blade screwdriver for these screws, such as you might find in a 
275       jeweler's screwdriver set.
276     </para>
277     <para>
278       TeleMetrum also uses the screw terminal block for the power
279       switch leads. On TeleMini, the power switch leads are soldered
280       directly to the board and can be connected directly to a switch.
281     </para>
282     <para>
283       For most air-frames, the integrated antennas are more than
284       adequate.   However, if you are installing in a carbon-fiber or
285       metal electronics bay which is opaque to RF signals, you may need to
286       use off-board external antennas instead.  In this case, you can
287       order an altimeter with an SMA connector for the UHF antenna
288       connection, and, on TeleMetrum, you can unplug the integrated GPS
289       antenna and select an appropriate off-board GPS antenna with
290       cable terminating in a U.FL connector.
291     </para>
292   </chapter>
293   <chapter>
294     <title>System Operation</title>
295     <section>
296       <title>Firmware Modes </title>
297       <para>
298         The AltOS firmware build for the altimeters has two
299         fundamental modes, "idle" and "flight".  Which of these modes
300         the firmware operates in is determined at start up time. For
301         TeleMetrum, the mode is controlled by the orientation of the
302         rocket (well, actually the board, of course...) at the time
303         power is switched on.  If the rocket is "nose up", then
304         TeleMetrum assumes it's on a rail or rod being prepared for
305         launch, so the firmware chooses flight mode.  However, if the
306         rocket is more or less horizontal, the firmware instead enters
307         idle mode.  Since TeleMini doesn't have an accelerometer we can
308         use to determine orientation, "idle" mode is selected when the
309         board receives a command packet within the first five seconds
310         of operation; if no packet is received, the board enters
311         "flight" mode.
312       </para>
313       <para>
314         At power on, you will hear three beeps or see three flashes
315         ("S" in Morse code for start up) and then a pause while
316         the altimeter completes initialization and self test, and decides 
317         which mode to enter next.
318       </para>
319       <para>
320         In flight or "pad" mode, the altimeter engages the flight
321         state machine, goes into transmit-only mode on the RF link
322         sending telemetry, and waits for launch to be detected.
323         Flight mode is indicated by an "di-dah-dah-dit" ("P" for pad)
324         on the beeper or lights, followed by beeps or flashes
325         indicating the state of the pyrotechnic igniter continuity.
326         One beep/flash indicates apogee continuity, two beeps/flashes
327         indicate main continuity, three beeps/flashes indicate both
328         apogee and main continuity, and one longer "brap" sound or
329         rapidly alternating lights indicates no continuity.  For a
330         dual deploy flight, make sure you're getting three beeps or
331         flashes before launching!  For apogee-only or motor eject
332         flights, do what makes sense.
333       </para>
334       <para>
335         If idle mode is entered, you will hear an audible "di-dit" or see 
336         two short flashes ("I" for idle), and the flight state machine is 
337         disengaged, thus no ejection charges will fire.  The altimeters also 
338         listen on the RF link when in idle mode for requests sent via 
339         TeleDongle.  Commands can be issued to a TeleMetrum in idle mode 
340         over either
341         USB or the RF link equivalently. TeleMini only has the RF link.
342         Idle mode is useful for configuring the altimeter, for extracting data
343         from the on-board storage chip after flight, and for ground testing
344         pyro charges.
345       </para>
346       <para>
347         One "neat trick" of particular value when TeleMetrum is used with 
348         very large air-frames, is that you can power the board up while the 
349         rocket is horizontal, such that it comes up in idle mode.  Then you can
350         raise the air-frame to launch position, and issue a 'reset' command 
351         via TeleDongle over the RF link to cause the altimeter to reboot and 
352         come up in flight mode.  This is much safer than standing on the top 
353         step of a rickety step-ladder or hanging off the side of a launch 
354         tower with a screw-driver trying to turn on your avionics before 
355         installing igniters!
356       </para>
357     </section>
358     <section>
359       <title>GPS </title>
360       <para>
361         TeleMetrum includes a complete GPS receiver.  A complete explanation 
362         of how GPS works is beyond the scope of this manual, but the bottom 
363         line is that the TeleMetrum GPS receiver needs to lock onto at least 
364         four satellites to obtain a solid 3 dimensional position fix and know
365         what time it is.
366       </para>
367       <para>
368         TeleMetrum provides backup power to the GPS chip any time a 
369         battery is connected.  This allows the receiver to "warm start" on
370         the launch rail much faster than if every power-on were a GPS 
371         "cold start".  In typical operations, powering up TeleMetrum
372         on the flight line in idle mode while performing final air-frame
373         preparation will be sufficient to allow the GPS receiver to cold
374         start and acquire lock.  Then the board can be powered down during
375         RSO review and installation on a launch rod or rail.  When the board
376         is turned back on, the GPS system should lock very quickly, typically
377         long before igniter installation and return to the flight line are
378         complete.
379       </para>
380     </section>
381     <section>
382       <title>Ground Testing </title>
383       <para>
384         An important aspect of preparing a rocket using electronic deployment
385         for flight is ground testing the recovery system.  Thanks
386         to the bi-directional RF link central to the Altus Metrum system,
387         this can be accomplished in a TeleMetrum or TeleMini equipped rocket 
388         with less work than you may be accustomed to with other systems.  It 
389         can even be fun!
390       </para>
391       <para>
392         Just prep the rocket for flight, then power up the altimeter
393         in "idle" mode (placing air-frame horizontal for TeleMetrum or
394         selected the Configure Altimeter tab for TeleMini).  This will cause 
395         the firmware to go into "idle" mode, in which the normal flight
396         state machine is disabled and charges will not fire without
397         manual command.  You can now command the altimeter to fire the apogee
398         or main charges from a safe distance using your computer and 
399         TeleDongle and the Fire Igniter tab to complete ejection testing.
400       </para>
401     </section>
402     <section>
403       <title>Radio Link </title>
404       <para>
405         The chip our boards are based on incorporates an RF transceiver, but
406         it's not a full duplex system... each end can only be transmitting or
407         receiving at any given moment.  So we had to decide how to manage the
408         link.
409       </para>
410       <para>
411         By design, the altimeter firmware listens for an RF connection when
412         it's in "idle mode", which
413         allows us to use the RF link to configure the rocket, do things like
414         ejection tests, and extract data after a flight without having to
415         crack open the air-frame.  However, when the board is in "flight
416         mode", the altimeter only
417         transmits and doesn't listen at all.  That's because we want to put
418         ultimate priority on event detection and getting telemetry out of
419         the rocket and out over
420         the RF link in case the rocket crashes and we aren't able to extract
421         data later...
422       </para>
423       <para>
424         We don't use a 'normal packet radio' mode like APRS because they're 
425         just too inefficient.  The GFSK modulation we use is FSK with the
426         base-band pulses passed through a
427         Gaussian filter before they go into the modulator to limit the
428         transmitted bandwidth.  When combined with the hardware forward error
429         correction support in the cc1111 chip, this allows us to have a very
430         robust 38.4 kilobit data link with only 10 milliwatts of transmit 
431         power, a whip antenna in the rocket, and a hand-held Yagi on the 
432         ground.  We've had flights to above 21k feet AGL with great reception, 
433         and calculations suggest we should be good to well over 40k feet AGL 
434         with a 5-element yagi on the ground.  We hope to fly boards to higher 
435         altitudes over time, and would of course appreciate customer feedback 
436         on performance in higher altitude flights!
437       </para>
438     </section>
439     <section>
440       <title>Configurable Parameters</title>
441       <para>
442         Configuring an Altus Metrum altimeter for flight is very
443         simple.  Even on our baro-only TeleMini board, the use of a Kalman 
444         filter means there is no need to set a "mach delay".  The few 
445         configurable parameters can all be set using AltosUI over USB or
446         or RF link via TeleDongle.
447       </para>
448       <section>
449         <title>Radio Frequencies</title>
450         <para>
451           The Altus Metrum boards support frequencies in the 70cm
452           band. By default, the configuration interface provides a
453           list of 10 common frequencies in 100kHz channels starting at
454           434.550MHz.  However, the firmware supports use of
455           any 50kHz multiple within the 70cm band. At any given
456           launch, we highly recommend coordinating who will use each
457           frequency and when to avoid interference.  And of course, both
458           altimeter and TeleDongle must be configured to the same
459           frequency to successfully communicate with each other.
460         </para>
461         <para>
462           To set the radio frequency, use the 'c R' command to specify the
463           radio transceiver configuration parameter. This parameter is computed
464           using the desired frequency, 'F', the radio calibration parameter, 'C' (showed by the 'c s' command) and
465           the standard calibration reference frequency, 'S', (normally 434.550MHz):
466           <programlisting>
467             R = F / S * C
468           </programlisting>
469           Round the result to the nearest integer value.
470           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
471           change to the parameter block in the on-board flash on
472           your altimeter board if you want the change to stay in place across reboots.
473         </para>
474       </section>
475       <section>
476         <title>Apogee Delay</title>
477         <para>
478           Apogee delay is the number of seconds after the altimeter detects flight
479           apogee that the drogue charge should be fired.  In most cases, this
480           should be left at the default of 0.  However, if you are flying
481           redundant electronics such as for an L3 certification, you may wish
482           to set one of your altimeters to a positive delay so that both
483           primary and backup pyrotechnic charges do not fire simultaneously.
484         </para>
485         <para>
486           To set the apogee delay, use the 'c d' command.
487           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
488           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
489         </para>
490         <para>
491           Please note that the Altus Metrum apogee detection algorithm
492           fires exactly at apogee.  If you are also flying an
493           altimeter like the PerfectFlite MAWD, which only supports
494           selecting 0 or 1 seconds of apogee delay, you may wish to
495           set the MAWD to 0 seconds delay and set the TeleMetrum to
496           fire your backup 2 or 3 seconds later to avoid any chance of
497           both charges firing simultaneously.  We've flown several
498           air-frames this way quite happily, including Keith's
499           successful L3 cert.
500         </para>
501       </section>
502       <section>
503         <title>Main Deployment Altitude</title>
504         <para>
505           By default, the altimeter will fire the main deployment charge at an
506           elevation of 250 meters (about 820 feet) above ground.  We think this
507           is a good elevation for most air-frames, but feel free to change this
508           to suit.  In particular, if you are flying two altimeters, you may
509           wish to set the
510           deployment elevation for the backup altimeter to be something lower
511           than the primary so that both pyrotechnic charges don't fire
512           simultaneously.
513         </para>
514         <para>
515           To set the main deployment altitude, use the 'c m' command.
516           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
517           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
518         </para>
519       </section>
520     </section>
521     <section>
522       <title>Calibration</title>
523       <para>
524         There are only two calibrations required for a TeleMetrum board, and
525         only one for TeleDongle and TeleMini.
526       </para>
527       <section>
528         <title>Radio Frequency</title>
529         <para>
530           The radio frequency is synthesized from a clock based on the 48 MHz
531           crystal on the board.  The actual frequency of this oscillator must be
532           measured to generate a calibration constant.  While our GFSK modulation
533           bandwidth is wide enough to allow boards to communicate even when
534           their oscillators are not on exactly the same frequency, performance
535           is best when they are closely matched.
536           Radio frequency calibration requires a calibrated frequency counter.
537           Fortunately, once set, the variation in frequency due to aging and
538           temperature changes is small enough that re-calibration by customers
539           should generally not be required.
540         </para>
541         <para>
542           To calibrate the radio frequency, connect the UHF antenna port to a
543           frequency counter, set the board to 434.550MHz, and use the 'C'
544           command to generate a CW carrier.  Wait for the transmitter temperature
545           to stabilize and the frequency to settle down.
546           Then, divide 434.550 MHz by the
547           measured frequency and multiply by the current radio cal value show
548           in the 'c s' command.  For an unprogrammed board, the default value
549           is 1186611.  Take the resulting integer and program it using the 'c f'
550           command.  Testing with the 'C' command again should show a carrier
551           within a few tens of Hertz of the intended frequency.
552           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
553           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
554         </para>
555         <para>
556           when the radio calibration value is changed, the radio
557           frequency value is reset to the same value, so you'll need
558           to recompute and reset the radio frequency value using the
559           new radio calibration value.
560         </para>
561       </section>
562       <section>
563         <title>TeleMetrum Accelerometer</title>
564         <para>
565           The TeleMetrum accelerometer we use has its own 5 volt power supply and
566           the output must be passed through a resistive voltage divider to match
567           the input of our 3.3 volt ADC.  This means that unlike the barometric
568           sensor, the output of the acceleration sensor is not ratio-metric to
569           the ADC converter, and calibration is required.  We also support the
570           use of any of several accelerometers from a Freescale family that
571           includes at least +/- 40g, 50g, 100g, and 200g parts.  Using gravity,
572           a simple 2-point calibration yields acceptable results capturing both
573           the different sensitivities and ranges of the different accelerometer
574           parts and any variation in power supply voltages or resistor values
575           in the divider network.
576         </para>
577         <para>
578           To calibrate the acceleration sensor, use the 'c a 0' command.  You
579           will be prompted to orient the board vertically with the UHF antenna
580           up and press a key, then to orient the board vertically with the
581           UHF antenna down and press a key.
582           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
583           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
584         </para>
585         <para>
586           The +1g and -1g calibration points are included in each telemetry
587           frame and are part of the header extracted by ao-dumplog after flight.
588           Note that we always store and return raw ADC samples for each
589           sensor... nothing is permanently "lost" or "damaged" if the
590           calibration is poor.
591         </para>
592         <para>
593          In the unlikely event an accel cal that goes badly, it is possible
594          that TeleMetrum may always come up in 'pad mode' and as such not be
595          listening to either the USB or radio interfaces.  If that happens,
596          there is a special hook in the firmware to force the board back
597          in to 'idle mode' so you can re-do the cal.  To use this hook, you
598          just need to ground the SPI clock pin at power-on.  This pin is
599          available as pin 2 on the 8-pin companion connector, and pin 1 is
600          ground.  So either carefully install a fine-gauge wire jumper
601          between the two pins closest to the index hole end of the 8-pin
602          connector, or plug in the programming cable to the 8-pin connector
603          and use a small screwdriver or similar to short the two pins closest
604          to the index post on the 4-pin end of the programming cable, and
605          power up the board.  It should come up in 'idle mode' (two beeps).
606         </para>
607       </section>
608     </section>
609   <section>
610     <title>Updating Device Firmware</title>
611     <para>
612       The big conceptual thing to realize is that you have to use a
613       TeleDongle as a programmer to update a TeleMetrum or TeleMini,
614       and a TeleMetrum or other TeleDongle to program the TeleDongle
615       Due to limited memory resources in the cc1111, we don't support
616       programming directly over USB.
617     </para>
618     <para>
619       You may wish to begin by ensuring you have current firmware images.
620       These are distributed as part of the AltOS software bundle that
621       also includes the AltosUI ground station program.  Newer ground
622       station versions typically work fine with older firmware versions,
623       so you don't need to update your devices just to try out new
624       software features.  You can always download the most recent
625       version from <ulink url="http://www.altusmetrum.org/AltOS/"/>.
626     </para>
627     <para>
628       We recommend updating the altimeter first, before updating TeleDongle.
629     </para>
630     <section>
631       <title>Updating TeleMetrum Firmware</title>
632       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
633         <listitem>
634           Find the 'programming cable' that you got as part of the starter
635           kit, that has a red 8-pin MicroMaTch connector on one end and a
636           red 4-pin MicroMaTch connector on the other end.
637         </listitem>
638         <listitem>
639           Take the 2 screws out of the TeleDongle case to get access
640           to the circuit board.
641         </listitem>
642         <listitem>
643           Plug the 8-pin end of the programming cable to the
644           matching connector on the TeleDongle, and the 4-pin end to the
645           matching connector on the TeleMetrum.
646           Note that each MicroMaTch connector has an alignment pin that
647           goes through a hole in the PC board when you have the cable
648           oriented correctly.
649         </listitem>
650         <listitem>
651           Attach a battery to the TeleMetrum board.
652         </listitem>
653         <listitem>
654           Plug the TeleDongle into your computer's USB port, and power
655           up the TeleMetrum.
656         </listitem>
657         <listitem>
658           Run AltosUI, and select 'Flash Image' from the File menu.
659         </listitem>
660         <listitem>
661           Pick the TeleDongle device from the list, identifying it as the
662           programming device.
663         </listitem>
664         <listitem>
665           Select the image you want put on the TeleMetrum, which should have a
666           name in the form telemetrum-v1.1-1.0.0.ihx.  It should be visible
667         in the default directory, if not you may have to poke around
668         your system to find it.
669         </listitem>
670         <listitem>
671           Make sure the configuration parameters are reasonable
672           looking. If the serial number and/or RF configuration
673           values aren't right, you'll need to change them.
674         </listitem>
675         <listitem>
676           Hit the 'OK' button and the software should proceed to flash
677           the TeleMetrum with new firmware, showing a progress bar.
678         </listitem>
679         <listitem>
680           Confirm that the TeleMetrum board seems to have updated OK, which you
681           can do by plugging in to it over USB and using a terminal program
682           to connect to the board and issue the 'v' command to check
683           the version, etc.
684         </listitem>
685         <listitem>
686           If something goes wrong, give it another try.
687         </listitem>
688       </orderedlist>
689     </section>
690     <section>
691       <title>Updating TeleMini Firmware</title>
692       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
693         <listitem>
694           You'll need a special 'programming cable' to reprogram the
695           TeleMini. It's available on the Altus Metrum web store, or
696           you can make your own using an 8-pin MicroMaTch connector on
697           one end and a set of four pins on the other.
698         </listitem>
699         <listitem>
700           Take the 2 screws out of the TeleDongle case to get access
701           to the circuit board.
702         </listitem>
703         <listitem>
704           Plug the 8-pin end of the programming cable to the matching
705           connector on the TeleDongle, and the 4-pins into the holes
706           in the TeleMini circuit board.  Note that the MicroMaTch
707           connector has an alignment pin that goes through a hole in
708           the PC board when you have the cable oriented correctly, and
709           that pin 1 on the TeleMini board is marked with a square pad
710           while the other pins have round pads.
711         </listitem>
712         <listitem>
713           Attach a battery to the TeleMini board.
714         </listitem>
715         <listitem>
716           Plug the TeleDongle into your computer's USB port, and power
717           up the TeleMini
718         </listitem>
719         <listitem>
720           Run AltosUI, and select 'Flash Image' from the File menu.
721         </listitem>
722         <listitem>
723           Pick the TeleDongle device from the list, identifying it as the
724           programming device.
725         </listitem>
726         <listitem>
727           Select the image you want put on the TeleMini, which should have a
728           name in the form telemini-v1.0-1.0.0.ihx.  It should be visible
729         in the default directory, if not you may have to poke around
730         your system to find it.
731         </listitem>
732         <listitem>
733           Make sure the configuration parameters are reasonable
734           looking. If the serial number and/or RF configuration
735           values aren't right, you'll need to change them.
736         </listitem>
737         <listitem>
738           Hit the 'OK' button and the software should proceed to flash
739           the TeleMini with new firmware, showing a progress bar.
740         </listitem>
741         <listitem>
742           Confirm that the TeleMini board seems to have updated OK, which you
743           can do by configuring it over the RF link through the TeleDongle, or
744           letting it come up in "flight" mode and listening for telemetry.
745         </listitem>
746         <listitem>
747           If something goes wrong, give it another try.
748         </listitem>
749       </orderedlist>
750     </section>
751     <section>
752       <title>Updating TeleDongle Firmware</title>
753       <para>
754         Updating TeleDongle's firmware is just like updating TeleMetrum or TeleMini
755         firmware, but you use either a TeleMetrum or another TeleDongle as the programmer.
756         </para>
757       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
758         <listitem>
759           Find the 'programming cable' that you got as part of the starter
760           kit, that has a red 8-pin MicroMaTch connector on one end and a
761           red 4-pin MicroMaTch connector on the other end.
762         </listitem>
763         <listitem>
764           Find the USB cable that you got as part of the starter kit, and
765           plug the "mini" end in to the mating connector on TeleMetrum or TeleDongle.
766         </listitem>
767         <listitem>
768           Take the 2 screws out of the TeleDongle case to get access
769           to the circuit board.
770         </listitem>
771         <listitem>
772           Plug the 8-pin end of the programming cable to the
773           matching connector on the programmer, and the 4-pin end to the
774           matching connector on the TeleDongle.
775           Note that each MicroMaTch connector has an alignment pin that
776           goes through a hole in the PC board when you have the cable
777           oriented correctly.
778         </listitem>
779         <listitem>
780           Attach a battery to the TeleMetrum board if you're using one.
781         </listitem>
782         <listitem>
783           Plug both the programmer and the TeleDongle into your computer's USB
784           ports, and power up the programmer.
785         </listitem>
786         <listitem>
787           Run AltosUI, and select 'Flash Image' from the File menu.
788         </listitem>
789         <listitem>
790           Pick the programmer device from the list, identifying it as the
791           programming device.
792         </listitem>
793         <listitem>
794           Select the image you want put on the TeleDongle, which should have a
795           name in the form teledongle-v0.2-1.0.0.ihx.  It should be visible
796         in the default directory, if not you may have to poke around
797         your system to find it.
798         </listitem>
799         <listitem>
800           Make sure the configuration parameters are reasonable
801           looking. If the serial number and/or RF configuration
802           values aren't right, you'll need to change them.  The TeleDongle
803           serial number is on the "bottom" of the circuit board, and can
804           usually be read through the translucent blue plastic case without
805           needing to remove the board from the case.
806         </listitem>
807         <listitem>
808           Hit the 'OK' button and the software should proceed to flash
809           the TeleDongle with new firmware, showing a progress bar.
810         </listitem>
811         <listitem>
812           Confirm that the TeleDongle board seems to have updated OK, which you
813           can do by plugging in to it over USB and using a terminal program
814           to connect to the board and issue the 'v' command to check
815           the version, etc.  Once you're happy, remove the programming cable
816           and put the cover back on the TeleDongle.
817         </listitem>
818         <listitem>
819           If something goes wrong, give it another try.
820         </listitem>
821       </orderedlist>
822       <para>
823         Be careful removing the programming cable from the locking 8-pin
824         connector on TeleMetrum.  You'll need a fingernail or perhaps a thin
825         screwdriver or knife blade to gently pry the locking ears out
826         slightly to extract the connector.  We used a locking connector on
827         TeleMetrum to help ensure that the cabling to companion boards
828         used in a rocket don't ever come loose accidentally in flight.
829       </para>
830     </section>
831   </section>
832
833   </chapter>
834   <chapter>
835
836     <title>AltosUI</title>
837     <para>
838       The AltosUI program provides a graphical user interface for
839       interacting with the Altus Metrum product family, including
840       TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle. AltosUI can monitor telemetry data,
841       configure TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle devices and many other
842       tasks. The primary interface window provides a selection of
843       buttons, one for each major activity in the system.  This manual
844       is split into chapters, each of which documents one of the tasks
845       provided from the top-level toolbar.
846     </para>
847     <section>
848       <title>Monitor Flight</title>
849       <subtitle>Receive, Record and Display Telemetry Data</subtitle>
850       <para>
851         Selecting this item brings up a dialog box listing all of the
852         connected TeleDongle devices. When you choose one of these,
853         AltosUI will create a window to display telemetry data as
854         received by the selected TeleDongle device.
855       </para>
856       <para>
857         All telemetry data received are automatically recorded in
858         suitable log files. The name of the files includes the current
859         date and rocket serial and flight numbers.
860       </para>
861       <para>
862         The radio frequency being monitored by the TeleDongle device is
863         displayed at the top of the window. You can configure the
864         frequency by clicking on the frequency box and selecting the desired
865         frequency. AltosUI remembers the last frequency selected for each
866         TeleDongle and selects that automatically the next time you use
867         that device.
868       </para>
869       <para>
870         Below the TeleDongle frequency selector, the window contains a few
871         significant pieces of information about the altimeter providing
872         the telemetry data stream:
873       </para>
874       <itemizedlist>
875         <listitem>
876           <para>The configured call-sign</para>
877         </listitem>
878         <listitem>
879           <para>The device serial number</para>
880         </listitem>
881         <listitem>
882           <para>The flight number. Each altimeter remembers how many
883             times it has flown.
884           </para>
885         </listitem>
886         <listitem>
887           <para>
888             The rocket flight state. Each flight passes through several
889             states including Pad, Boost, Fast, Coast, Drogue, Main and
890             Landed.
891           </para>
892         </listitem>
893         <listitem>
894           <para>
895             The Received Signal Strength Indicator value. This lets
896             you know how strong a signal TeleDongle is receiving. The
897             radio inside TeleDongle operates down to about -99dBm;
898             weaker signals may not be receivable. The packet link uses
899             error correction and detection techniques which prevent
900             incorrect data from being reported.
901           </para>
902         </listitem>
903       </itemizedlist>
904       <para>
905         Finally, the largest portion of the window contains a set of
906         tabs, each of which contain some information about the rocket.
907         They're arranged in 'flight order' so that as the flight
908         progresses, the selected tab automatically switches to display
909         data relevant to the current state of the flight. You can select
910         other tabs at any time. The final 'table' tab contains all of
911         the telemetry data in one place.
912       </para>
913       <section>
914         <title>Launch Pad</title>
915         <para>
916           The 'Launch Pad' tab shows information used to decide when the
917           rocket is ready for flight. The first elements include red/green
918           indicators, if any of these is red, you'll want to evaluate
919           whether the rocket is ready to launch:
920           <itemizedlist>
921             <listitem>
922               <para>
923                 Battery Voltage. This indicates whether the Li-Po battery
924                 powering the TeleMetrum has sufficient charge to last for
925                 the duration of the flight. A value of more than
926                 3.7V is required for a 'GO' status.
927               </para>
928             </listitem>
929             <listitem>
930               <para>
931                 Apogee Igniter Voltage. This indicates whether the apogee
932                 igniter has continuity. If the igniter has a low
933                 resistance, then the voltage measured here will be close
934                 to the Li-Po battery voltage. A value greater than 3.2V is
935                 required for a 'GO' status.
936               </para>
937             </listitem>
938             <listitem>
939               <para>
940                 Main Igniter Voltage. This indicates whether the main
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                 On-board Data Logging. This indicates whether there is
950                 space remaining on-board to store flight data for the
951                 upcoming flight. If you've downloaded data, but failed
952                 to erase flights, there may not be any space
953                 left. TeleMetrum can store multiple flights, depending
954                 on the configured maximum flight log size. TeleMini
955                 stores only a single flight, so it will need to be
956                 downloaded and erased after each flight to capture
957                 data. This only affects on-board flight logging; the
958                 altimeter will still transmit telemetry and fire
959                 ejection charges at the proper times.
960               </para>
961             </listitem>
962             <listitem>
963               <para>
964                 GPS Locked. For a TeleMetrum device, this indicates whether the GPS receiver is
965                 currently able to compute position information. GPS requires
966                 at least 4 satellites to compute an accurate position.
967               </para>
968             </listitem>
969             <listitem>
970               <para>
971                 GPS Ready. For a TeleMetrum device, this indicates whether GPS has reported at least
972                 10 consecutive positions without losing lock. This ensures
973                 that the GPS receiver has reliable reception from the
974                 satellites.
975               </para>
976             </listitem>
977           </itemizedlist>
978           <para>
979             The Launchpad tab also shows the computed launch pad position
980             and altitude, averaging many reported positions to improve the
981             accuracy of the fix.
982           </para>
983         </para>
984       </section>
985       <section>
986         <title>Ascent</title>
987         <para>
988           This tab is shown during Boost, Fast and Coast
989           phases. The information displayed here helps monitor the
990           rocket as it heads towards apogee.
991         </para>
992         <para>
993           The height, speed and acceleration are shown along with the
994           maximum values for each of them. This allows you to quickly
995           answer the most commonly asked questions you'll hear during
996           flight.
997         </para>
998         <para>
999           The current latitude and longitude reported by the TeleMetrum GPS are
1000           also shown. Note that under high acceleration, these values
1001           may not get updated as the GPS receiver loses position
1002           fix. Once the rocket starts coasting, the receiver should
1003           start reporting position again.
1004         </para>
1005         <para>
1006           Finally, the current igniter voltages are reported as in the
1007           Launch Pad tab. This can help diagnose deployment failures
1008           caused by wiring which comes loose under high acceleration.
1009         </para>
1010       </section>
1011       <section>
1012         <title>Descent</title>
1013         <para>
1014           Once the rocket has reached apogee and (we hope) activated the
1015           apogee charge, attention switches to tracking the rocket on
1016           the way back to the ground, and for dual-deploy flights,
1017           waiting for the main charge to fire.
1018         </para>
1019         <para>
1020           To monitor whether the apogee charge operated correctly, the
1021           current descent rate is reported along with the current
1022           height. Good descent rates generally range from 15-30m/s.
1023         </para>
1024         <para>
1025           For TeleMetrum altimeters, you can locate the rocket in the sky
1026           using the elevation and
1027           bearing information to figure out where to look. Elevation is
1028           in degrees above the horizon. Bearing is reported in degrees
1029           relative to true north. Range can help figure out how big the
1030           rocket will appear. Note that all of these values are relative
1031           to the pad location. If the elevation is near 90°, the rocket
1032           is over the pad, not over you.
1033         </para>
1034         <para>
1035           Finally, the igniter voltages are reported in this tab as
1036           well, both to monitor the main charge as well as to see what
1037           the status of the apogee charge is.
1038         </para>
1039       </section>
1040       <section>
1041         <title>Landed</title>
1042         <para>
1043           Once the rocket is on the ground, attention switches to
1044           recovery. While the radio signal is generally lost once the
1045           rocket is on the ground, the last reported GPS position is
1046           generally within a short distance of the actual landing location.
1047         </para>
1048         <para>
1049           The last reported GPS position is reported both by
1050           latitude and longitude as well as a bearing and distance from
1051           the launch pad. The distance should give you a good idea of
1052           whether you'll want to walk or hitch a ride. Take the reported
1053           latitude and longitude and enter them into your hand-held GPS
1054           unit and have that compute a track to the landing location.
1055         </para>
1056         <para>
1057           Both TeleMini and TeleMetrum will continue to transmit RDF
1058           tones after landing, allowing you to locate the rocket by
1059           following the radio signal. You may need to get away from
1060           the clutter of the flight line, or even get up on a hill (or
1061           your neighbor's RV) to receive the RDF signal.
1062         </para>
1063         <para>
1064           The maximum height, speed and acceleration reported
1065           during the flight are displayed for your admiring observers.
1066         </para>
1067         <para>
1068           To get more detailed information about the flight, you can
1069           click on the 'Graph Flight' button which will bring up a
1070           graph window for the current flight.
1071         </para>
1072       </section>
1073       <section>
1074         <title>Site Map</title>
1075         <para>
1076           When the TeleMetrum gets a GPS fix, the Site Map tab will map
1077           the rocket's position to make it easier for you to locate the
1078           rocket, both while it is in the air, and when it has landed. The
1079           rocket's state is indicated by color: white for pad, red for
1080           boost, pink for fast, yellow for coast, light blue for drogue,
1081           dark blue for main, and black for landed.
1082         </para>
1083         <para>
1084           The map's scale is approximately 3m (10ft) per pixel. The map
1085           can be dragged using the left mouse button. The map will attempt
1086           to keep the rocket roughly centered while data is being received.
1087         </para>
1088         <para>
1089           Images are fetched automatically via the Google Maps Static API,
1090           and are cached for reuse. If map images cannot be downloaded,
1091           the rocket's path will be traced on a dark gray background
1092           instead.
1093         </para>
1094         <para>
1095           You can pre-load images for your favorite launch sites
1096           before you leave home; check out the 'Preload Maps' section below.
1097         </para>
1098       </section>
1099     </section>
1100     <section>
1101       <title>Packet Command Mode</title>
1102       <subtitle>Controlling An Altimeter Over The Radio Link</subtitle>
1103       <para>
1104         One of the unique features of the Altus Metrum environment is
1105         the ability to create a two way command link between TeleDongle
1106         and an altimeter using the digital radio transceivers built into
1107         each device. This allows you to interact with the altimeter from
1108         afar, as if it were directly connected to the computer.
1109       </para>
1110       <para>
1111         Any operation which can be performed with TeleMetrum
1112         can either be done with TeleMetrum directly connected to
1113         the computer via the USB cable, or through the packet
1114         link. Simply select the appropriate TeleDongle device when
1115         the list of devices is presented and AltosUI will use packet
1116         command mode.
1117       </para>
1118       <para>
1119         One oddity in the current interface is how AltosUI selects the
1120         frequency for packet mode communications. Instead of providing
1121         an interface to specifically configure the frequency, it uses
1122         whatever frequency was most recently selected for the target
1123         TeleDongle device in Monitor Flight mode. If you haven't ever
1124         used that mode with the TeleDongle in question, select the
1125         Monitor Flight button from the top level UI, pick the
1126         appropriate TeleDongle device. Once the flight monitoring
1127         window is open, select the desired frequency and then close it
1128         down again. All Packet Command Mode operations will now use
1129         that frequency.
1130       </para>
1131       <itemizedlist>
1132         <listitem>
1133           <para>
1134             Save Flight Data—Recover flight data from the rocket without
1135             opening it up.
1136           </para>
1137         </listitem>
1138         <listitem>
1139           <para>
1140             Configure altimeter apogee delays or main deploy heights
1141             to respond to changing launch conditions. You can also
1142             'reboot' the altimeter. Use this to remotely enable the
1143             flight computer by turning TeleMetrum on in "idle" mode,
1144             then once the air-frame is oriented for launch, you can
1145             reboot the altimeter and have it restart in pad mode
1146             without having to climb the scary ladder.
1147           </para>
1148         </listitem>
1149         <listitem>
1150           <para>
1151             Fire Igniters—Test your deployment charges without snaking
1152             wires out through holes in the air-frame. Simply assembly the
1153             rocket as if for flight with the apogee and main charges
1154             loaded, then remotely command the altimeter to fire the
1155             igniters.
1156           </para>
1157         </listitem>
1158       </itemizedlist>
1159       <para>
1160         Packet command mode uses the same RF frequencies as telemetry
1161         mode. Configure the desired TeleDongle frequency using the
1162         flight monitor window frequency selector and then close that
1163         window before performing the desired operation.
1164       </para>
1165       <para>
1166         TeleMetrum only enables packet command mode in 'idle' mode, so
1167         make sure you have TeleMetrum lying horizontally when you turn
1168         it on. Otherwise, TeleMetrum will start in 'pad' mode ready for
1169         flight and will not be listening for command packets from TeleDongle.
1170       </para>
1171       <para>
1172         TeleMini listens for a command packet for five seconds after
1173         first being turned on, if it doesn't hear anything, it enters
1174         'pad' mode, ready for flight and will no longer listen for
1175         command packets.
1176       </para>
1177       <para>
1178         When packet command mode is enabled, you can monitor the link
1179         by watching the lights on the
1180         devices. The red LED will flash each time they
1181         transmit a packet while the green LED will light up
1182         on TeleDongle while it is waiting to receive a packet from
1183         the altimeter.
1184       </para>
1185     </section>
1186     <section>
1187       <title>Save Flight Data</title>
1188       <para>
1189         The altimeter records flight data to its internal flash memory.
1190         The TeleMetrum data is recorded at a much higher rate than the telemetry
1191         system can handle, and is not subject to radio drop-outs. As
1192         such, it provides a more complete and precise record of the
1193         flight. The 'Save Flight Data' button allows you to read the
1194         flash memory and write it to disk. As TeleMini has only a barometer, it
1195         records data at the same rate as the telemetry signal, but there will be
1196         no data lost due to telemetry drop-outs.
1197       </para>
1198       <para>
1199         Clicking on the 'Save Flight Data' button brings up a list of
1200         connected TeleMetrum and TeleDongle devices. If you select a
1201         TeleMetrum device, the flight data will be downloaded from that
1202         device directly. If you select a TeleDongle device, flight data
1203         will be downloaded from a TeleMetrum or TeleMini device connected via the
1204         packet command link to the specified TeleDongle. See the chapter
1205         on Packet Command Mode for more information about this.
1206       </para>
1207       <para>
1208         After the device has been selected, a dialog showing the
1209         flight data saved in the device will be shown allowing you to
1210         select which flights to download and which to delete. With
1211         version 0.9 or newer firmware, you must erase flights in order
1212         for the space they consume to be reused by another
1213         flight. This prevents you from accidentally losing flight data
1214         if you neglect to download data before flying again. Note that
1215         if there is no more space available in the device, then no
1216         data will be recorded for a flight.
1217       </para>
1218       <para>
1219         The file name for each flight log is computed automatically
1220         from the recorded flight date, altimeter serial number and
1221         flight number information.
1222       </para>
1223     </section>
1224     <section>
1225       <title>Replay Flight</title>
1226       <para>
1227         Select this button and you are prompted to select a flight
1228         record file, either a .telem file recording telemetry data or a
1229         .eeprom file containing flight data saved from the altimeter
1230         flash memory.
1231       </para>
1232       <para>
1233         Once a flight record is selected, the flight monitor interface
1234         is displayed and the flight is re-enacted in real time. Check
1235         the Monitor Flight chapter above to learn how this window operates.
1236       </para>
1237     </section>
1238     <section>
1239       <title>Graph Data</title>
1240       <para>
1241         Select this button and you are prompted to select a flight
1242         record file, either a .telem file recording telemetry data or a
1243         .eeprom file containing flight data saved from
1244         flash memory.
1245       </para>
1246       <para>
1247         Once a flight record is selected, a window with two tabs is
1248         opened. The first tab contains a graph with acceleration
1249         (blue), velocity (green) and altitude (red) of the flight are
1250         plotted and displayed, measured in metric units. The
1251         apogee(yellow) and main(magenta) igniter voltages are also
1252         displayed; high voltages indicate continuity, low voltages
1253         indicate open circuits. The second tab contains some basic
1254         flight statistics.
1255       </para>
1256       <para>
1257         The graph can be zoomed into a particular area by clicking and
1258         dragging down and to the right. Once zoomed, the graph can be
1259         reset by clicking and dragging up and to the left. Holding down
1260         control and clicking and dragging allows the graph to be panned.
1261         The right mouse button causes a pop-up menu to be displayed, giving
1262         you the option save or print the plot.
1263       </para>
1264       <para>
1265         Note that telemetry files will generally produce poor graphs
1266         due to the lower sampling rate and missed telemetry packets.
1267         Use saved flight data for graphing where possible.
1268       </para>
1269     </section>
1270     <section>
1271       <title>Export Data</title>
1272       <para>
1273         This tool takes the raw data files and makes them available for
1274         external analysis. When you select this button, you are prompted to select a flight
1275         data file (either .eeprom or .telem will do, remember that
1276         .eeprom files contain higher resolution and more continuous
1277         data). Next, a second dialog appears which is used to select
1278         where to write the resulting file. It has a selector to choose
1279         between CSV and KML file formats.
1280       </para>
1281       <section>
1282         <title>Comma Separated Value Format</title>
1283         <para>
1284           This is a text file containing the data in a form suitable for
1285           import into a spreadsheet or other external data analysis
1286           tool. The first few lines of the file contain the version and
1287           configuration information from the altimeter, then
1288           there is a single header line which labels all of the
1289           fields. All of these lines start with a '#' character which
1290           most tools can be configured to skip over.
1291         </para>
1292         <para>
1293           The remaining lines of the file contain the data, with each
1294           field separated by a comma and at least one space. All of
1295           the sensor values are converted to standard units, with the
1296           barometric data reported in both pressure, altitude and
1297           height above pad units.
1298         </para>
1299       </section>
1300       <section>
1301         <title>Keyhole Markup Language (for Google Earth)</title>
1302         <para>
1303           This is the format used by
1304           Googleearth to provide an overlay within that
1305           application. With this, you can use Googleearth to see the
1306           whole flight path in 3D.
1307         </para>
1308       </section>
1309     </section>
1310     <section>
1311       <title>Configure Altimeter</title>
1312       <para>
1313         Select this button and then select either a TeleMetrum or
1314         TeleDongle Device from the list provided. Selecting a TeleDongle
1315         device will use Packet Command Mode to configure a remote
1316         altimeter. Learn how to use this in the Packet Command
1317         Mode chapter.
1318       </para>
1319       <para>
1320         The first few lines of the dialog provide information about the
1321         connected device, including the product name,
1322         software version and hardware serial number. Below that are the
1323         individual configuration entries.
1324       </para>
1325       <para>
1326         At the bottom of the dialog, there are four buttons:
1327       </para>
1328       <itemizedlist>
1329         <listitem>
1330           <para>
1331             Save. This writes any changes to the
1332             configuration parameter block in flash memory. If you don't
1333             press this button, any changes you make will be lost.
1334           </para>
1335         </listitem>
1336         <listitem>
1337           <para>
1338             Reset. This resets the dialog to the most recently saved values,
1339             erasing any changes you have made.
1340           </para>
1341         </listitem>
1342         <listitem>
1343           <para>
1344             Reboot. This reboots the device. Use this to
1345             switch from idle to pad mode by rebooting once the rocket is
1346             oriented for flight.
1347           </para>
1348         </listitem>
1349         <listitem>
1350           <para>
1351             Close. This closes the dialog. Any unsaved changes will be
1352             lost.
1353           </para>
1354         </listitem>
1355       </itemizedlist>
1356       <para>
1357         The rest of the dialog contains the parameters to be configured.
1358       </para>
1359       <section>
1360         <title>Main Deploy Altitude</title>
1361         <para>
1362           This sets the altitude (above the recorded pad altitude) at
1363           which the 'main' igniter will fire. The drop-down menu shows
1364           some common values, but you can edit the text directly and
1365           choose whatever you like. If the apogee charge fires below
1366           this altitude, then the main charge will fire two seconds
1367           after the apogee charge fires.
1368         </para>
1369       </section>
1370       <section>
1371         <title>Apogee Delay</title>
1372         <para>
1373           When flying redundant electronics, it's often important to
1374           ensure that multiple apogee charges don't fire at precisely
1375           the same time as that can over pressurize the apogee deployment
1376           bay and cause a structural failure of the air-frame. The Apogee
1377           Delay parameter tells the flight computer to fire the apogee
1378           charge a certain number of seconds after apogee has been
1379           detected.
1380         </para>
1381       </section>
1382       <section>
1383         <title>Radio Frequency</title>
1384         <para>
1385           This configures which of the configured frequencies to use for both
1386           telemetry and packet command mode. Note that if you set this
1387           value via packet command mode, you will have to reconfigure
1388           the TeleDongle frequency before you will be able to use packet
1389           command mode again.
1390         </para>
1391       </section>
1392       <section>
1393         <title>Radio Calibration</title>
1394         <para>
1395           The radios in every Altus Metrum device are calibrated at the
1396           factory to ensure that they transmit and receive on the
1397           specified frequency. You can adjust that
1398           calibration by changing this value. To change the TeleDongle's
1399           calibration, you must reprogram the unit completely.
1400         </para>
1401       </section>
1402       <section>
1403         <title>Callsign</title>
1404         <para>
1405           This sets the call sign included in each telemetry packet. Set this
1406           as needed to conform to your local radio regulations.
1407         </para>
1408       </section>
1409       <section>
1410         <title>Maximum Flight Log Size</title>
1411         <para>
1412           This sets the space (in kilobytes) allocated for each flight
1413           log. The available space will be divided into chunks of this
1414           size. A smaller value will allow more flights to be stored,
1415           a larger value will record data from longer flights.
1416         </para>
1417         <para>
1418           During ascent, TeleMetrum records barometer and
1419           accelerometer values 100 times per second, other analog
1420           information (voltages and temperature) 6 times per second
1421           and GPS data once per second. During descent, the non-GPS
1422           data is recorded 1/10th as often. Each barometer +
1423           accelerometer record takes 8 bytes.
1424         </para>
1425         <para>
1426           The default, 192kB, will store over 200 seconds of data at
1427           the ascent rate, or over 2000 seconds of data at the descent
1428           rate. That's plenty for most flights. This leaves enough
1429           storage for five flights in a 1MB system, or 10 flights in a
1430           2MB system.
1431         </para>
1432         <para>
1433           The configuration block takes the last available block of
1434           memory, on v1.0 boards that's just 256 bytes. However, the
1435           flash part on the v1.1 boards uses 64kB for each block.
1436         </para>
1437         <para>
1438            TeleMini has 5kB of on-board storage, which is plenty for a
1439            single flight. Make sure you download and delete the data
1440            before a subsequent flight or it will not log any data.
1441         </para>
1442       </section>
1443       <section>
1444         <title>Ignite Mode</title>
1445         <para>
1446           TeleMetrum and TeleMini provide two igniter channels as they
1447           were originally designed as dual-deploy flight
1448           computers. This configuration parameter allows the two
1449           channels to be used in different configurations.
1450         </para>
1451         <itemizedlist>
1452           <listitem>
1453             <para>
1454               Dual Deploy. This is the usual mode of operation; the
1455               'apogee' channel is fired at apogee and the 'main'
1456               channel at the height above ground specified by the
1457               'Main Deploy Altitude' during descent.
1458             </para>
1459           </listitem>
1460           <listitem>
1461             <para>
1462               Redundant Apogee. This fires both channels at
1463               apogee, the 'apogee' channel first followed after a two second
1464               delay by the 'main' channel.
1465             </para>
1466           </listitem>
1467           <listitem>
1468             <para>
1469               Redundant Main. This fires both channels at the
1470               height above ground specified by the Main Deploy
1471               Altitude setting during descent. The 'apogee'
1472               channel is fired first, followed after a two second
1473               delay by the 'main' channel.
1474             </para>
1475           </listitem>
1476         </itemizedlist>
1477       </section>
1478       <section>
1479         <title>Pad Orientation</title>
1480         <para>
1481           Because it includes an accelerometer, TeleMetrum is
1482           sensitive to the orientation of the board. By default, it
1483           expects the antenna end to point forward. This parameter
1484           allows that default to be changed, permitting the board to
1485           be mounted with the antenna pointing aft instead.
1486         </para>
1487         <itemizedlist>
1488           <listitem>
1489             <para>
1490               Antenna Up. In this mode, the antenna end of the
1491               TeleMetrum board must point forward, in line with the
1492               expected flight path.
1493             </para>
1494           </listitem>
1495           <listitem>
1496             <para>
1497               Antenna Down. In this mode, the antenna end of the
1498               TeleMetrum board must point aft, in line with the
1499               expected flight path.
1500             </para>
1501           </listitem>
1502         </itemizedlist>
1503       </section>
1504     </section>
1505     <section>
1506       <title>Configure AltosUI</title>
1507       <para>
1508         This button presents a dialog so that you can configure the AltosUI global settings.
1509       </para>
1510       <section>
1511         <title>Voice Settings</title>
1512         <para>
1513           AltosUI provides voice announcements during flight so that you
1514           can keep your eyes on the sky and still get information about
1515           the current flight status. However, sometimes you don't want
1516           to hear them.
1517         </para>
1518         <itemizedlist>
1519           <listitem>
1520             <para>Enable—turns all voice announcements on and off</para>
1521           </listitem>
1522           <listitem>
1523             <para>
1524               Test Voice—Plays a short message allowing you to verify
1525               that the audio system is working and the volume settings
1526               are reasonable
1527             </para>
1528           </listitem>
1529         </itemizedlist>
1530       </section>
1531       <section>
1532         <title>Log Directory</title>
1533         <para>
1534           AltosUI logs all telemetry data and saves all TeleMetrum flash
1535           data to this directory. This directory is also used as the
1536           staring point when selecting data files for display or export.
1537         </para>
1538         <para>
1539           Click on the directory name to bring up a directory choosing
1540           dialog, select a new directory and click 'Select Directory' to
1541           change where AltosUI reads and writes data files.
1542         </para>
1543       </section>
1544       <section>
1545         <title>Callsign</title>
1546         <para>
1547           This value is used in command packet mode and is transmitted
1548           in each packet sent from TeleDongle and received from
1549           TeleMetrum. It is not used in telemetry mode as that transmits
1550           packets only from TeleMetrum to TeleDongle. Configure this
1551           with the AltosUI operators call sign as needed to comply with
1552           your local radio regulations.
1553         </para>
1554       </section>
1555       <section>
1556         <title>Font Size</title>
1557         <para>
1558           Selects the set of fonts used in the flight monitor
1559           window. Choose between the small, medium and large sets.
1560         </para>
1561       </section>
1562       <section>
1563         <title>Serial Debug</title>
1564         <para>
1565           This causes all communication with a connected device to be
1566           dumped to the console from which AltosUI was started. If
1567           you've started it from an icon or menu entry, the output
1568           will simply be discarded. This mode can be useful to debug
1569           various serial communication issues.
1570         </para>
1571       </section>
1572       <section>
1573         <title>Manage Frequencies</title>
1574         <para>
1575           This brings up a dialog where you can configure the set of
1576           frequencies shown in the various frequency menus. You can
1577           add as many as you like, or even reconfigure the default
1578           set. Changing this list does not affect the frequency
1579           settings of any devices, it only changes the set of
1580           frequencies shown in the menus.
1581         </para>
1582       </section>
1583     </section>
1584     <section>
1585       <title>Flash Image</title>
1586       <para>
1587         This reprograms any Altus Metrum device by using a TeleMetrum
1588         or TeleDongle as a programming dongle. Please read the
1589         directions for flashing devices in the Updating Device
1590         Firmware section above
1591       </para>
1592       <para>
1593         Once you have the programmer and target devices connected,
1594         push the 'Flash Image' button. That will present a dialog box
1595         listing all of the connected devices. Carefully select the
1596         programmer device, not the device to be programmed.
1597       </para>
1598       <para>
1599         Next, select the image to flash to the device. These are named
1600         with the product name and firmware version. The file selector
1601         will start in the directory containing the firmware included
1602         with the AltosUI package. Navigate to the directory containing
1603         the desired firmware if it isn't there.
1604       </para>
1605       <para>
1606         Next, a small dialog containing the device serial number and
1607         RF calibration values should appear. If these values are
1608         incorrect (possibly due to a corrupted image in the device),
1609         enter the correct values here.
1610       </para>
1611       <para>
1612         Finally, a dialog containing a progress bar will follow the
1613         programming process.
1614       </para>
1615       <para>
1616         When programming is complete, the target device will
1617         reboot. Note that if the target device is connected via USB, you
1618         will have to unplug it and then plug it back in for the USB
1619         connection to reset so that you can communicate with the device
1620         again.
1621       </para>
1622     </section>
1623     <section>
1624       <title>Fire Igniter</title>
1625       <para>
1626         This activates the igniter circuits in TeleMetrum to help test
1627         recovery systems deployment. Because this command can operate
1628         over the Packet Command Link, you can prepare the rocket as
1629         for flight and then test the recovery system without needing
1630         to snake wires inside the air-frame.
1631       </para>
1632       <para>
1633         Selecting the 'Fire Igniter' button brings up the usual device
1634         selection dialog. Pick the desired TeleDongle or TeleMetrum
1635         device. This brings up another window which shows the current
1636         continuity test status for both apogee and main charges.
1637       </para>
1638       <para>
1639         Next, select the desired igniter to fire. This will enable the
1640         'Arm' button.
1641       </para>
1642       <para>
1643         Select the 'Arm' button. This enables the 'Fire' button. The
1644         word 'Arm' is replaced by a countdown timer indicating that
1645         you have 10 seconds to press the 'Fire' button or the system
1646         will deactivate, at which point you start over again at
1647         selecting the desired igniter.
1648       </para>
1649     </section>
1650     <section>
1651       <title>Scan Channels</title>
1652       <para>
1653         This listens for telemetry packets on all of the configured
1654         frequencies, displaying information about each device it
1655         receives a packet from. You can select which of the three
1656         telemetry formats should be tried; by default, it only listens
1657         for the standard telemetry packets used in v1.0 and later
1658         firmware.
1659       </para>
1660     </section>
1661     <section>
1662       <title>Load Maps</title>
1663       <para>
1664         Before heading out to a new launch site, you can use this to
1665         load satellite images in case you don't have internet
1666         connectivity at the site. This loads a fairly large area
1667         around the launch site, which should cover any flight you're likely to make.
1668       </para>
1669       <para>
1670         There's a drop-down menu of launch sites we know about; if
1671         your favorites aren't there, please let us know the lat/lon
1672         and name of the site. The contents of this list are actually
1673         downloaded at run-time, so as new sites are sent in, they'll
1674         get automatically added to this list.
1675       </para>
1676       <para>
1677         If the launch site isn't in the list, you can manually enter the lat/lon values
1678       </para>
1679       <para>
1680         Clicking the 'Load Map' button will fetch images from Google
1681         Maps; note that Google limits how many images you can fetch at
1682         once, so if you load more than one launch site, you may get
1683         some gray areas in the map which indicate that Google is tired
1684         of sending data to you. Try again later.
1685       </para>
1686     </section>
1687     <section>
1688       <title>Monitor Idle</title>
1689       <para>
1690         This brings up a dialog similar to the Monitor Flight UI,
1691         except it works with the altimeter in "idle" mode by sending
1692         query commands to discover the current state rather than
1693         listening for telemetry packets.
1694       </para>
1695     </section>
1696   </chapter>
1697   <chapter>
1698     <title>Using Altus Metrum Products</title>
1699     <section>
1700       <title>Being Legal</title>
1701       <para>
1702         First off, in the US, you need an <ulink url="http://www.altusmetrum.org/Radio/">amateur radio license</ulink> or
1703         other authorization to legally operate the radio transmitters that are part
1704         of our products.
1705       </para>
1706       </section>
1707       <section>
1708         <title>In the Rocket</title>
1709         <para>
1710           In the rocket itself, you just need a <ulink url="http://www.altusmetrum.org/TeleMetrum/">TeleMetrum</ulink> or
1711           <ulink url="http://www.altusmetrum.org/TeleMini/">TeleMini</ulink> board and
1712           a Li-Po rechargeable battery.  An 860mAh battery weighs less than a 9V
1713           alkaline battery, and will run a TeleMetrum for hours.
1714           A 110mAh battery weighs less than a triple A battery and will run a TeleMetrum for
1715           a few hours, or a TeleMini for much (much) longer.
1716         </para>
1717         <para>
1718           By default, we ship the altimeters with a simple wire antenna.  If your
1719           electronics bay or the air-frame it resides within is made of carbon fiber,
1720           which is opaque to RF signals, you may choose to have an SMA connector
1721           installed so that you can run a coaxial cable to an antenna mounted
1722           elsewhere in the rocket.
1723         </para>
1724       </section>
1725       <section>
1726         <title>On the Ground</title>
1727         <para>
1728           To receive the data stream from the rocket, you need an antenna and short
1729           feed-line connected to one of our <ulink url="http://www.altusmetrum.org/TeleDongle/">TeleDongle</ulink> units.  The
1730           TeleDongle in turn plugs directly into the USB port on a notebook
1731           computer.  Because TeleDongle looks like a simple serial port, your computer
1732           does not require special device drivers... just plug it in.
1733         </para>
1734         <para>
1735           The GUI tool, AltosUI, is written in Java and runs across
1736           Linux, Mac OS and Windows. There's also a suite of C tools
1737           for Linux which can perform most of the same tasks.
1738         </para>
1739         <para>
1740           After the flight, you can use the RF link to extract the more detailed data
1741           logged in either TeleMetrum or TeleMini devices, or you can use a mini USB cable to plug into the
1742           TeleMetrum board directly.  Pulling out the data without having to open up
1743           the rocket is pretty cool!  A USB cable is also how you charge the Li-Po
1744           battery, so you'll want one of those anyway... the same cable used by lots
1745           of digital cameras and other modern electronic stuff will work fine.
1746         </para>
1747         <para>
1748           If your TeleMetrum-equipped rocket lands out of sight, you may enjoy having a hand-held GPS
1749           receiver, so that you can put in a way-point for the last reported rocket
1750           position before touch-down.  This makes looking for your rocket a lot like
1751           Geo-Caching... just go to the way-point and look around starting from there.
1752         </para>
1753         <para>
1754           You may also enjoy having a ham radio "HT" that covers the 70cm band... you
1755           can use that with your antenna to direction-find the rocket on the ground
1756           the same way you can use a Walston or Beeline tracker.  This can be handy
1757           if the rocket is hiding in sage brush or a tree, or if the last GPS position
1758           doesn't get you close enough because the rocket dropped into a canyon, or
1759           the wind is blowing it across a dry lake bed, or something like that...  Keith
1760           and Bdale both currently own and use the Yaesu VX-7R at launches.
1761         </para>
1762         <para>
1763           So, to recap, on the ground the hardware you'll need includes:
1764           <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
1765             <listitem>
1766               an antenna and feed-line
1767             </listitem>
1768             <listitem>
1769               a TeleDongle
1770             </listitem>
1771             <listitem>
1772               a notebook computer
1773             </listitem>
1774             <listitem>
1775               optionally, a hand-held GPS receiver
1776             </listitem>
1777             <listitem>
1778               optionally, an HT or receiver covering 435 MHz
1779             </listitem>
1780           </orderedlist>
1781         </para>
1782         <para>
1783           The best hand-held commercial directional antennas we've found for radio
1784           direction finding rockets are from
1785           <ulink url="http://www.arrowantennas.com/" >
1786             Arrow Antennas.
1787           </ulink>
1788           The 440-3 and 440-5 are both good choices for finding a
1789           TeleMetrum- or TeleMini- equipped rocket when used with a suitable 70cm HT.
1790         </para>
1791       </section>
1792       <section>
1793         <title>Data Analysis</title>
1794         <para>
1795           Our software makes it easy to log the data from each flight, both the
1796           telemetry received over the RF link during the flight itself, and the more
1797           complete data log recorded in the flash memory on the altimeter
1798           board.  Once this data is on your computer, our post-flight tools make it
1799           easy to quickly get to the numbers everyone wants, like apogee altitude,
1800           max acceleration, and max velocity.  You can also generate and view a
1801           standard set of plots showing the altitude, acceleration, and
1802           velocity of the rocket during flight.  And you can even export a TeleMetrum data file
1803           usable with Google Maps and Google Earth for visualizing the flight path
1804           in two or three dimensions!
1805         </para>
1806         <para>
1807           Our ultimate goal is to emit a set of files for each flight that can be
1808           published as a web page per flight, or just viewed on your local disk with
1809           a web browser.
1810         </para>
1811       </section>
1812       <section>
1813         <title>Future Plans</title>
1814         <para>
1815           In the future, we intend to offer "companion boards" for the rocket that will
1816           plug in to TeleMetrum to collect additional data, provide more pyro channels,
1817           and so forth.  A reference design for a companion board will be documented
1818           soon, and will be compatible with open source Arduino programming tools.
1819         </para>
1820         <para>
1821           We are also working on the design of a hand-held ground terminal that will
1822           allow monitoring the rocket's status, collecting data during flight, and
1823           logging data after flight without the need for a notebook computer on the
1824           flight line.  Particularly since it is so difficult to read most notebook
1825           screens in direct sunlight, we think this will be a great thing to have.
1826         </para>
1827         <para>
1828           Because all of our work is open, both the hardware designs and the software,
1829           if you have some great idea for an addition to the current Altus Metrum family,
1830           feel free to dive in and help!  Or let us know what you'd like to see that
1831           we aren't already working on, and maybe we'll get excited about it too...
1832         </para>
1833     </section>
1834   </chapter>
1835   <chapter>
1836     <title>Altimeter Installation Recommendations</title>
1837     <para>
1838       Building high-power rockets that fly safely is hard enough. Mix
1839       in some sophisticated electronics and a bunch of radio energy
1840       and oftentimes you find few perfect solutions. This chapter
1841       contains some suggestions about how to install Altus Metrum
1842       products into the rocket air-frame, including how to safely and
1843       reliably mix a variety of electronics into the same air-frame.
1844     </para>
1845     <section>
1846       <title>Mounting the Altimeter</title>
1847       <para>
1848         The first consideration is to ensure that the altimeter is
1849         securely fastened to the air-frame. For TeleMetrum, we use
1850         nylon standoffs and nylon screws; they're good to at least 50G
1851         and cannot cause any electrical issues on the board. For
1852         TeleMini, we usually cut small pieces of 1/16" balsa to fit
1853         under the screw holes, and then take 2x56 nylon screws and
1854         screw them through the TeleMini mounting holes, through the
1855         balsa and into the underlying material.
1856       </para>
1857       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
1858         <listitem>
1859           Make sure TeleMetrum is aligned precisely along the axis of
1860           acceleration so that the accelerometer can accurately
1861           capture data during the flight.
1862         </listitem>
1863         <listitem>
1864           Watch for any metal touching components on the
1865           board. Shorting out connections on the bottom of the board
1866           can cause the altimeter to fail during flight.
1867         </listitem>
1868       </orderedlist>
1869     </section>
1870     <section>
1871       <title>Dealing with the Antenna</title>
1872       <para>
1873         The antenna supplied is just a piece of solid, insulated,
1874         wire. If it gets damaged or broken, it can be easily
1875         replaced. It should be kept straight and not cut; bending or
1876         cutting it will change the resonant frequency and/or
1877         impedance, making it a less efficient radiator and thus
1878         reducing the range of the telemetry signal.
1879       </para>
1880       <para>
1881         Keeping metal away from the antenna will provide better range
1882         and a more even radiation pattern. In most rockets, it's not
1883         entirely possible to isolate the antenna from metal
1884         components; there are often bolts, all-thread and wires from other
1885         electronics to contend with. Just be aware that the more stuff
1886         like this around the antenna, the lower the range.
1887       </para>
1888       <para>
1889         Make sure the antenna is not inside a tube made or covered
1890         with conducting material. Carbon fiber is the most common
1891         culprit here -- CF is a good conductor and will effectively
1892         shield the antenna, dramatically reducing signal strength and
1893         range. Metallic flake paint is another effective shielding
1894         material which is to be avoided around any antennas.
1895       </para>
1896       <para>
1897         If the ebay is large enough, it can be convenient to simply
1898         mount the altimeter at one end and stretch the antenna out
1899         inside. Taping the antenna to the sled can keep it straight
1900         under acceleration. If there are metal rods, keep the
1901         antenna as far away as possible.
1902       </para>
1903       <para>
1904         For a shorter ebay, it's quite practical to have the antenna
1905         run through a bulkhead and into an adjacent bay. Drill a small
1906         hole in the bulkhead, pass the antenna wire through it and
1907         then seal it up with glue or clay. We've also used acrylic
1908         tubing to create a cavity for the antenna wire. This works a
1909         bit better in that the antenna is known to stay straight and
1910         not get folded by recovery components in the bay. Angle the
1911         tubing towards the side wall of the rocket and it ends up
1912         consuming very little space.
1913       </para>
1914       <para>
1915         If you need to place the antenna at a distance from the
1916         altimeter, you can replace the antenna with an edge-mounted
1917         SMA connector, and then run 50Ω coax from the board to the
1918         antenna. Building a remote antenna is beyond the scope of this
1919         manual.
1920       </para>
1921     </section>
1922     <section>
1923       <title>Preserving GPS Reception</title>
1924       <para>
1925         The GPS antenna and receiver in TeleMetrum are highly
1926         sensitive and normally have no trouble tracking enough
1927         satellites to provide accurate position information for
1928         recovering the rocket. However, there are many ways to
1929         attenuate the GPS signal.
1930       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
1931         <listitem>
1932           Conductive tubing or coatings. Carbon fiber and metal
1933           tubing, or metallic paint will all dramatically attenuate the
1934           GPS signal. We've never heard of anyone successfully
1935           receiving GPS from inside these materials.
1936         </listitem>
1937         <listitem>
1938           Metal components near the GPS patch antenna. These will
1939           de-tune the patch antenna, changing the resonant frequency
1940           away from the L1 carrier and reduce the effectiveness of the
1941           antenna. You can place as much stuff as you like beneath the
1942           antenna as that's covered with a ground plane. But, keep
1943           wires and metal out from above the patch antenna.
1944         </listitem>
1945       </orderedlist>
1946       </para>
1947     </section>
1948     <section>
1949       <title>Radio Frequency Interference</title>
1950       <para>
1951         Any altimeter will generate RFI; the digital circuits use
1952         high-frequency clocks that spray radio interference across a
1953         wide band. Altusmetrum altimeters generate intentional radio
1954         signals as well, increasing the amount of RF energy around the board.
1955       </para>
1956       <para>
1957         Rocketry altimeters also use precise sensors measuring air
1958         pressure and acceleration. Tiny changes in voltage can cause
1959         these sensor readings to vary by a huge amount. When the
1960         sensors start mis-reporting data, the altimeter can either
1961         fire the igniters at the wrong time, or not fire them at all.
1962       </para>
1963       <para>
1964         Voltages are induced when radio frequency energy is
1965         transmitted from one circuit to another. Here are things that
1966         increase the induced voltage and current:
1967       </para>
1968       <itemizedlist>
1969         <listitem>
1970           Keep wires from different circuits apart. Moving circuits
1971           further apart will reduce RFI.
1972         </listitem>
1973         <listitem>
1974           Avoid parallel wires from different circuits. The longer two
1975           wires run parallel to one another, the larger the amount of
1976           transferred energy. Cross wires at right angles to reduce
1977           RFI.
1978         </listitem>
1979         <listitem>
1980           Twist wires from the same circuits. Two wires the same
1981           distance from the transmitter will get the same amount of
1982           induced energy which will then cancel out. Any time you have
1983           a wire pair running together, twist the pair together to
1984           even out distances and reduce RFI. For altimeters, this
1985           includes battery leads, switch hookups and igniter
1986           circuits.
1987         </listitem>
1988         <listitem>
1989           Avoid resonant lengths. Know what frequencies are present
1990           in the environment and avoid having wire lengths near a
1991           natural resonant length. Altusmetrum products transmit on the
1992           70cm amateur band, so you should avoid lengths that are a
1993           simple ratio of that length; essentially any multiple of 1/4
1994           of the wavelength (17.5cm).
1995         </listitem>
1996       </itemizedlist>
1997     </section>
1998     <section>
1999       <title>The Barometric Sensor</title>
2000       <para>
2001         Altusmetrum altimeters measure altitude with a barometric
2002         sensor, essentially measuring the amount of air above the
2003         rocket to figure out how high it is. A large number of
2004         measurements are taken as the altimeter initializes itself to
2005         figure out the pad altitude. Subsequent measurements are then
2006         used to compute the height above the pad.
2007       </para>
2008       <para>
2009         To accurately measure atmospheric pressure, the ebay
2010         containing the altimeter must be vented outside the
2011         air-frame. The vent must be placed in a region of linear
2012         airflow, smooth and not in an area of increasing or decreasing
2013         pressure.
2014       </para>
2015       <para>
2016         The barometric sensor in the altimeter is quite sensitive to
2017         chemical damage from the products of APCP or BP combustion, so
2018         make sure the ebay is carefully sealed from any compartment
2019         which contains ejection charges or motors.
2020       </para>
2021     </section>
2022     <section>
2023       <title>Ground Testing</title>
2024       <para>
2025         The most important aspect of any installation is careful
2026         ground testing. Bringing an air-frame up to the LCO table which
2027         hasn't been ground tested can lead to delays or ejection
2028         charges firing on the pad, or, even worse, a recovery system
2029         failure.
2030       </para>
2031       <para>
2032         Do a 'full systems' test that includes wiring up all igniters
2033         without any BP and turning on all of the electronics in flight
2034         mode. This will catch any mistakes in wiring and any residual
2035         RFI issues that might accidentally fire igniters at the wrong
2036         time. Let the air-frame sit for several minutes, checking for
2037         adequate telemetry signal strength and GPS lock.
2038       </para>
2039       <para>
2040         Ground test the ejection charges. Prepare the rocket for
2041         flight, loading ejection charges and igniters. Completely
2042         assemble the air-frame and then use the 'Fire Igniters'
2043         interface through a TeleDongle to command each charge to
2044         fire. Make sure the charge is sufficient to robustly separate
2045         the air-frame and deploy the recovery system.
2046       </para>
2047     </section>
2048   </chapter>
2049   <chapter>
2050     <title>Hardware Specifications</title>
2051     <section>
2052       <title>TeleMetrum Specifications</title>
2053       <itemizedlist>
2054         <listitem>
2055           <para>
2056             Recording altimeter for model rocketry.
2057           </para>
2058         </listitem>
2059         <listitem>
2060           <para>
2061             Supports dual deployment (can fire 2 ejection charges).
2062           </para>
2063         </listitem>
2064         <listitem>
2065           <para>
2066             70cm ham-band transceiver for telemetry down-link.
2067           </para>
2068         </listitem>
2069         <listitem>
2070           <para>
2071             Barometric pressure sensor good to 45k feet MSL.
2072           </para>
2073         </listitem>
2074         <listitem>
2075           <para>
2076             1-axis high-g accelerometer for motor characterization, capable of
2077             +/- 50g using default part.
2078           </para>
2079         </listitem>
2080         <listitem>
2081           <para>
2082             On-board, integrated GPS receiver with 5Hz update rate capability.
2083           </para>
2084         </listitem>
2085         <listitem>
2086           <para>
2087             On-board 1 megabyte non-volatile memory for flight data storage.
2088           </para>
2089         </listitem>
2090         <listitem>
2091           <para>
2092             USB interface for battery charging, configuration, and data recovery.
2093           </para>
2094         </listitem>
2095         <listitem>
2096           <para>
2097             Fully integrated support for Li-Po rechargeable batteries.
2098           </para>
2099         </listitem>
2100         <listitem>
2101           <para>
2102             Uses Li-Po to fire e-matches, can be modified to support 
2103             optional separate pyro battery if needed.
2104           </para>
2105         </listitem>
2106         <listitem>
2107           <para>
2108             2.75 x 1 inch board designed to fit inside 29mm air-frame coupler tube.
2109           </para>
2110         </listitem>
2111       </itemizedlist>
2112     </section>
2113     <section>
2114       <title>TeleMini Specifications</title>
2115       <itemizedlist>
2116         <listitem>
2117           <para>
2118             Recording altimeter for model rocketry.
2119           </para>
2120         </listitem>
2121         <listitem>
2122           <para>
2123             Supports dual deployment (can fire 2 ejection charges).
2124           </para>
2125         </listitem>
2126         <listitem>
2127           <para>
2128             70cm ham-band transceiver for telemetry down-link.
2129           </para>
2130         </listitem>
2131         <listitem>
2132           <para>
2133             Barometric pressure sensor good to 45k feet MSL.
2134           </para>
2135         </listitem>
2136         <listitem>
2137           <para>
2138             On-board 5 kilobyte non-volatile memory for flight data storage.
2139           </para>
2140         </listitem>
2141         <listitem>
2142           <para>
2143             RF interface for battery charging, configuration, and data recovery.
2144           </para>
2145         </listitem>
2146         <listitem>
2147           <para>
2148             Support for Li-Po rechargeable batteries, using an external charger.
2149           </para>
2150         </listitem>
2151         <listitem>
2152           <para>
2153             Uses Li-Po to fire e-matches, can be modified to support 
2154             optional separate pyro battery if needed.
2155           </para>
2156         </listitem>
2157         <listitem>
2158           <para>
2159             1.5 x .5 inch board designed to fit inside 18mm air-frame coupler tube.
2160           </para>
2161         </listitem>
2162       </itemizedlist>
2163     </section>
2164   </chapter>
2165   <chapter>
2166     <title>FAQ</title>
2167       <para>
2168         TeleMetrum seems to shut off when disconnected from the
2169         computer.  Make sure the battery is adequately charged.  Remember the
2170         unit will pull more power than the USB port can deliver before the
2171         GPS enters "locked" mode.  The battery charges best when TeleMetrum
2172         is turned off.
2173       </para>
2174       <para>
2175         It's impossible to stop the TeleDongle when it's in "p" mode, I have
2176         to unplug the USB cable?  Make sure you have tried to "escape out" of
2177         this mode.  If this doesn't work the reboot procedure for the
2178         TeleDongle *is* to simply unplug it. 'cu' however will retain it's
2179         outgoing buffer IF your "escape out" ('~~') does not work.
2180         At this point using either 'ao-view' (or possibly
2181         'cutemon') instead of 'cu' will 'clear' the issue and allow renewed
2182         communication.
2183       </para>
2184       <para>
2185         The amber LED (on the TeleMetrum) lights up when both
2186         battery and USB are connected. Does this mean it's charging?
2187         Yes, the yellow LED indicates the charging at the 'regular' rate.
2188         If the led is out but the unit is still plugged into a USB port,
2189         then the battery is being charged at a 'trickle' rate.
2190       </para>
2191       <para>
2192         There are no "dit-dah-dah-dit" sound or lights like the manual mentions?
2193         That's the "pad" mode.  Weak batteries might be the problem.
2194         It is also possible that the TeleMetrum is horizontal and the output
2195         is instead a "dit-dit" meaning 'idle'. For TeleMini, it's possible that
2196         it received a command packet which would have left it in "pad" mode.
2197       </para>
2198       <para>
2199         How do I save flight data?
2200         Live telemetry is written to file(s) whenever AltosUI is connected
2201         to the TeleDongle.  The file area defaults to ~/TeleMetrum
2202         but is easily changed using the menus in AltosUI. The files that
2203         are written end in '.telem'. The after-flight
2204         data-dumped files will end in .eeprom and represent continuous data
2205         unlike the RF-linked .telem files that are subject to losses
2206         along the RF data path.
2207         See the above instructions on what and how to save the eeprom stored
2208         data after physically retrieving your altimeter.  Make sure to save
2209         the on-board data after each flight; while the TeleMetrum can store
2210         multiple flights, you never know when you'll lose the altimeter...
2211       </para>
2212   </chapter>
2213   <appendix>
2214     <title>Notes for Older Software</title>
2215     <para>
2216       <emphasis>
2217       Before AltosUI was written, using Altus Metrum devices required
2218       some finesse with the Linux command line. There was a limited
2219       GUI tool, ao-view, which provided functionality similar to the
2220       Monitor Flight window in AltosUI, but everything else was a
2221       fairly 80's experience. This appendix includes documentation for
2222       using that software.
2223       </emphasis>
2224     </para>
2225     <para>
2226       Both TeleMetrum and TeleDongle can be directly communicated
2227       with using USB ports. The first thing you should try after getting
2228       both units plugged into to your computer's USB port(s) is to run
2229       'ao-list' from a terminal-window to see what port-device-name each
2230       device has been assigned by the operating system.
2231       You will need this information to access the devices via their
2232       respective on-board firmware and data using other command line
2233       programs in the AltOS software suite.
2234     </para>
2235     <para>
2236       TeleMini can be communicated with through a TeleDongle device
2237       over the radio link. When first booted, TeleMini listens for a
2238       TeleDongle device and if it receives a packet, it goes into
2239       'idle' mode. Otherwise, it goes into 'pad' mode and waits to be
2240       launched. The easiest way to get it talking is to start the
2241       communication link on the TeleDongle and the power up the
2242       TeleMini board.
2243     </para>
2244     <para>
2245       To access the device's firmware for configuration you need a terminal
2246       program such as you would use to talk to a modem.  The software
2247       authors prefer using the program 'cu' which comes from the UUCP package
2248       on most Unix-like systems such as Linux.  An example command line for
2249       cu might be 'cu -l /dev/ttyACM0', substituting the correct number
2250       indicated from running the
2251       ao-list program.  Another reasonable terminal program for Linux is
2252       'cutecom'.  The default 'escape'
2253       character used by CU (i.e. the character you use to
2254       issue commands to cu itself instead of sending the command as input
2255       to the connected device) is a '~'. You will need this for use in
2256       only two different ways during normal operations. First is to exit
2257       the program by sending a '~.' which is called a 'escape-disconnect'
2258       and allows you to close-out from 'cu'. The
2259       second use will be outlined later.
2260     </para>
2261     <para>
2262       All of the Altus Metrum devices share the concept of a two level
2263       command set in their firmware.
2264       The first layer has several single letter commands. Once
2265       you are using 'cu' (or 'cutecom') sending (typing) a '?'
2266       returns a full list of these
2267       commands. The second level are configuration sub-commands accessed
2268       using the 'c' command, for
2269       instance typing 'c?' will give you this second level of commands
2270       (all of which require the
2271       letter 'c' to access).  Please note that most configuration options
2272       are stored only in Flash memory; TeleDongle doesn't provide any storage
2273       for these options and so they'll all be lost when you unplug it.
2274     </para>
2275     <para>
2276       Try setting these configuration ('c' or second level menu) values.  A good
2277       place to start is by setting your call sign.  By default, the boards
2278       use 'N0CALL' which is cute, but not exactly legal!
2279       Spend a few minutes getting comfortable with the units, their
2280       firmware, and 'cu' (or possibly 'cutecom').
2281       For instance, try to send
2282       (type) a 'c r 2' and verify the channel change by sending a 'c s'.
2283       Verify you can connect and disconnect from the units while in your
2284       terminal program by sending the escape-disconnect mentioned above.
2285     </para>
2286     <para>
2287       Note that the 'reboot' command, which is very useful on the altimeters,
2288       will likely just cause problems with the dongle.  The *correct* way
2289       to reset the dongle is just to unplug and re-plug it.
2290     </para>
2291     <para>
2292       A fun thing to do at the launch site and something you can do while
2293       learning how to use these units is to play with the RF-link access
2294       between an altimeter and the TeleDongle.  Be aware that you *must* create
2295       some physical separation between the devices, otherwise the link will
2296       not function due to signal overload in the receivers in each device.
2297     </para>
2298     <para>
2299       Now might be a good time to take a break and read the rest of this
2300       manual, particularly about the two "modes" that the altimeters
2301       can be placed in. TeleMetrum uses the position of the device when booting
2302       up will determine whether the unit is in "pad" or "idle" mode. TeleMini
2303       enters "idle" mode when it receives a command packet within the first 5 seconds
2304       of being powered up, otherwise it enters "pad" mode.
2305     </para>
2306     <para>
2307       You can access an altimeter in idle mode from the TeleDongle's USB
2308       connection using the RF link
2309       by issuing a 'p' command to the TeleDongle. Practice connecting and
2310       disconnecting ('~~' while using 'cu') from the altimeter.  If
2311       you cannot escape out of the "p" command, (by using a '~~' when in
2312       CU) then it is likely that your kernel has issues.  Try a newer version.
2313     </para>
2314     <para>
2315       Using this RF link allows you to configure the altimeter, test
2316       fire e-matches and igniters from the flight line, check pyro-match
2317       continuity and so forth. You can leave the unit turned on while it
2318       is in 'idle mode' and then place the
2319       rocket vertically on the launch pad, walk away and then issue a
2320       reboot command.  The altimeter will reboot and start sending data
2321       having changed to the "pad" mode. If the TeleDongle is not receiving
2322       this data, you can disconnect 'cu' from the TeleDongle using the
2323       procedures mentioned above and THEN connect to the TeleDongle from
2324       inside 'ao-view'. If this doesn't work, disconnect from the
2325       TeleDongle, unplug it, and try again after plugging it back in.
2326     </para>
2327     <para>
2328       In order to reduce the chance of accidental firing of pyrotechnic
2329       charges, the command to fire a charge is intentionally somewhat
2330       difficult to type, and the built-in help is slightly cryptic to
2331       prevent accidental echoing of characters from the help text back at
2332       the board from firing a charge.  The command to fire the apogee
2333       drogue charge is 'i DoIt drogue' and the command to fire the main
2334       charge is 'i DoIt main'.
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>
2386
2387 <!--  LocalWords:  Altusmetrum
2388 -->