ddb40719e7828ad15c4c1193b607cf561a6da764
[fw/altos] / doc / altusmetrum.xsl
1 <?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
2 <!DOCTYPE book PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook XML V4.5//EN"
3   "/usr/share/xml/docbook/schema/dtd/4.5/docbookx.dtd">
4 <book>
5   <title>The Altus Metrum System</title>
6   <subtitle>An Owner's Manual for TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle Devices</subtitle>
7   <bookinfo>
8     <author>
9       <firstname>Bdale</firstname>
10       <surname>Garbee</surname>
11     </author>
12     <author>
13       <firstname>Keith</firstname>
14       <surname>Packard</surname>
15     </author>
16     <author>
17       <firstname>Bob</firstname>
18       <surname>Finch</surname>
19     </author>
20     <author>
21       <firstname>Anthony</firstname>
22       <surname>Towns</surname>
23     </author>
24     <copyright>
25       <year>2011</year>
26       <holder>Bdale Garbee and Keith Packard</holder>
27     </copyright>
28     <legalnotice>
29       <para>
30         This document is released under the terms of the
31         <ulink url="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/">
32           Creative Commons ShareAlike 3.0
33         </ulink>
34         license.
35       </para>
36     </legalnotice>
37     <revhistory>
38       <revision>
39         <revnumber>1.0</revnumber>
40         <date>10 August 2011</date>
41         <revremark>
42           Updated for software version 1.0.  Note that 1.0 represents a
43           telemetry format change, meaning both ends of a link (TeleMetrum/TeleMini and
44           TeleDongle) must be updated or communications will fail.
45         </revremark>
46       </revision>
47       <revision>
48         <revnumber>0.9</revnumber>
49         <date>18 January 2011</date>
50         <revremark>
51           Updated for software version 0.9.  Note that 0.9 represents a
52           telemetry format change, meaning both ends of a link (TeleMetrum and
53           TeleDongle) must be updated or communications will fail.
54         </revremark>
55       </revision>
56       <revision>
57         <revnumber>0.8</revnumber>
58         <date>24 November 2010</date>
59         <revremark>Updated for software version 0.8 </revremark>
60       </revision>
61     </revhistory>
62   </bookinfo>
63   <acknowledgements>
64     <para>
65       Thanks to Bob Finch, W9YA, NAR 12965, TRA 12350 for writing "The
66       Mere-Mortals Quick Start/Usage Guide to the Altus Metrum Starter
67       Kit" which has turned into the Getting Started chapter in this
68       book. Bob was one of our first customers for a production
69       TeleMetrum, and the enthusiasm that led to his contribution of
70       this section is immensely gratifying and highly appreciated!
71     </para>
72     <para>
73       And thanks to Anthony (AJ) Towns for contributing the
74       AltosUI graphing and site map code and documentation. Free
75       software means that our customers and friends can become our
76       collaborators, and we certainly appreciate this level of
77       contribution.
78     </para>
79     <para>
80       Have fun using these products, and we hope to meet all of you
81       out on the rocket flight line somewhere.
82       <literallayout>
83 Bdale Garbee, KB0G
84 NAR #87103, TRA #12201
85
86 Keith Packard, KD7SQG
87 NAR #88757, TRA #12200
88       </literallayout>
89     </para>
90   </acknowledgements>
91   <chapter>
92     <title>Introduction and Overview</title>
93     <para>
94       Welcome to the Altus Metrum community!  Our circuits and software reflect
95       our passion for both hobby rocketry and Free Software.  We hope their
96       capabilities and performance will delight you in every way, but by
97       releasing all of our hardware and software designs under open licenses,
98       we also hope to empower you to take as active a role in our collective
99       future as you wish!
100     </para>
101     <para>
102       The first device created for our community was TeleMetrum, a dual
103       deploy altimeter with fully integrated GPS and radio telemetry
104       as standard features, and a "companion interface" that will
105       support optional capabilities in the future.
106     </para>
107     <para>
108       The newest device is TeleMini, a dual deploy altimeter with
109       radio telemetry and radio direction finding. This device is only
110       13mm by 38mm (½ inch by 1½ inches) and can fit easily in an 18mm air-frame.
111     </para>
112     <para>
113       Complementing TeleMetrum and TeleMini is TeleDongle, a USB to RF interface for
114       communicating with the altimeters.  Combined with your choice of antenna and
115       notebook computer, TeleDongle and our associated user interface software
116       form a complete ground station capable of logging and displaying in-flight
117       telemetry, aiding rocket recovery, then processing and archiving flight
118       data for analysis and review.
119     </para>
120     <para>
121       More products will be added to the Altus Metrum family over time, and
122       we currently envision that this will be a single, comprehensive manual
123       for the entire product family.
124     </para>
125   </chapter>
126   <chapter>
127     <title>Getting Started</title>
128     <para>
129       The first thing to do after you check the inventory of parts in your
130       "starter kit" is to charge the battery.
131     </para>
132     <para>
133       The TeleMetrum battery can be charged by plugging it into the
134       corresponding socket of the TeleMetrum and then using the USB A to
135       mini B
136       cable to plug the TeleMetrum into your computer's USB socket. The
137       TeleMetrum circuitry will charge the battery whenever it is plugged
138       in, because the TeleMetrum's on-off switch does NOT control the
139       charging circuitry.
140     </para>
141     <para>
142       When the GPS chip is initially searching for
143       satellites, TeleMetrum will consume more current than it can pull
144       from the USB port, so the battery must be attached in order to get
145       satellite lock.  Once GPS is locked, the current consumption goes back
146       down enough to enable charging while
147       running. So it's a good idea to fully charge the battery as your
148       first item of business so there is no issue getting and maintaining
149       satellite lock.  The yellow charge indicator led will go out when the
150       battery is nearly full and the charger goes to trickle charge. It
151       can take several hours to fully recharge a deeply discharged battery.
152     </para>
153     <para>
154       The TeleMini battery can be charged by disconnecting it from the
155       TeleMini board and plugging it into a standalone battery charger 
156       board, and connecting that via a USB cable to a laptop or other USB
157       power source
158     </para>
159     <para>
160       The other active device in the starter kit is the TeleDongle USB to
161       RF interface.  If you plug it in to your Mac or Linux computer it should
162       "just work", showing up as a serial port device.  Windows systems need
163       driver information that is part of the AltOS download to know that the
164       existing USB modem driver will work.  We therefore recommend installing
165       our software before plugging in TeleDongle if you are using a Windows
166       computer.  If you are using Linux and are having problems, try moving 
167       to a fresher kernel (2.6.33 or newer), as the USB serial driver had 
168       ugly bugs in some earlier versions.
169     </para>
170     <para>
171       Next you should obtain and install the AltOS utilities.  These include
172       the AltosUI ground station program, current firmware images for
173       TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle, and a number of standalone utilities that
174       are rarely needed.  Pre-built binary packages are available for Debian
175       Linux, Microsoft Windows, and recent MacOSX versions.  Full source code
176       and build instructions for some other Linux variants are also available.
177       The latest version may always be downloaded from
178       <ulink url="http://altusmetrum.org/AltOS"/>.
179     </para>
180   </chapter>
181   <chapter>
182     <title>Handling Precautions</title>
183     <para>
184       All Altus Metrum products are sophisticated electronic devices.  
185       When handled gently and properly installed in an air-frame, they
186       will deliver impressive results.  However, like all electronic 
187       devices, there are some precautions you must take.
188     </para>
189     <para>
190       The Lithium Polymer rechargeable batteries have an
191       extraordinary power density.  This is great because we can fly with
192       much less battery mass than if we used alkaline batteries or previous
193       generation rechargeable batteries... but if they are punctured
194       or their leads are allowed to short, they can and will release their
195       energy very rapidly!
196       Thus we recommend that you take some care when handling our batteries
197       and consider giving them some extra protection in your air-frame.  We
198       often wrap them in suitable scraps of closed-cell packing foam before
199       strapping them down, for example.
200     </para>
201     <para>
202       The barometric sensors used on both TeleMetrum and TeleMini are 
203       sensitive to sunlight.  In normal TeleMetrum mounting situations, it 
204       and all of the other surface mount components
205       are "down" towards whatever the underlying mounting surface is, so
206       this is not normally a problem.  Please consider this, though, when
207       designing an installation, for example, in an air-frame with a
208       see-through plastic payload bay.  It is particularly important to
209       consider this with TeleMini, both because the baro sensor is on the
210       "top" of the board, and because many model rockets with payload bays
211       use clear plastic for the payload bay!  Replacing these with an opaque
212       cardboard tube, painting them, or wrapping them with a layer of masking
213       tape are all reasonable approaches to keep the sensor out of direct
214       sunlight.
215     </para>
216     <para>
217       The barometric sensor sampling port must be able to "breathe",
218       both by not being covered by foam or tape or other materials that might
219       directly block the hole on the top of the sensor, and also by having a
220       suitable static vent to outside air.
221     </para>
222     <para>
223       As with all other rocketry electronics, Altus Metrum altimeters must 
224       be protected from exposure to corrosive motor exhaust and ejection 
225       charge gasses.
226     </para>
227   </chapter>
228   <chapter>
229     <title>Hardware Overview</title>
230     <para>
231       TeleMetrum is a 1 inch by 2.75 inch circuit board.  It was designed to
232       fit inside coupler for 29mm air-frame tubing, but using it in a tube that
233       small in diameter may require some creativity in mounting and wiring
234       to succeed!  The default 1/4
235       wave UHF wire antenna attached to the center of the nose-cone end of
236       the board is about 7 inches long, and wiring for a power switch and
237       the e-matches for apogee and main ejection charges depart from the
238       fin can end of the board.  Given all this, an ideal "simple" avionics
239       bay for TeleMetrum should have at least 10 inches of interior length.
240     </para>
241     <para>
242       TeleMini is a 0.5 inch by 1.5 inch circuit board.   It was designed to
243       fit inside an 18mm air-frame tube, but using it in a tube that
244       small in diameter may require some creativity in mounting and wiring
245       to succeed!  The default 1/4
246       wave UHF wire antenna attached to the center of the nose-cone end of
247       the board is about 7 inches long, and wiring for a power switch and
248       the e-matches for apogee and main ejection charges depart from the
249       fin can end of the board.  Given all this, an ideal "simple" avionics
250       bay for TeleMini should have at least 9 inches of interior length.
251     </para>
252     <para>
253       A typical TeleMetrum or TeleMini installation using the on-board devices and
254       default wire UHF antenna involves attaching only a suitable
255       Lithium Polymer battery, a single pole switch for power on/off, and
256       two pairs of wires connecting e-matches for the apogee and main ejection
257       charges.
258     </para>
259     <para>
260       By default, we use the unregulated output of the Li-Po battery directly
261       to fire ejection charges.  This works marvelously with standard
262       low-current e-matches like the J-Tek from MJG Technologies, and with
263       Quest Q2G2 igniters.  However, if you
264       want or need to use a separate pyro battery, check out the "External Pyro Battery"
265       section in this manual for instructions on how to wire that up. The
266       altimeters are designed to work with an external pyro battery of up to 15V.
267     </para>
268     <para>
269       Ejection charges are wired directly to the screw terminal block
270       at the aft end of the altimeter.  This is very similar to what
271       most other altimeter vendors provide and so may be the most
272       familiar option.  You'll need a very small straight blade
273       screwdriver to connect and disconnect the board in this case,
274       such as you might find in a jeweler's screwdriver set.
275     </para>
276     <para>
277       TeleMetrum also uses the screw terminal block for the power
278       switch leads. On TeleMini, the power switch leads are soldered
279       directly to the board and can be connected directly to the switch.
280     </para>
281     <para>
282       For most air-frames, the integrated antennas are more than
283       adequate However, if you are installing in a carbon-fiber
284       electronics bay which is opaque to RF signals, you may need to
285       use off-board external antennas instead.  In this case, you can
286       order an altimeter with an SMA connector for the UHF antenna
287       connection, and, on TeleMetrum, you can unplug the integrated GPS
288       antenna and select an appropriate off-board GPS antenna with
289       cable terminating in a U.FL connector.
290     </para>
291   </chapter>
292   <chapter>
293     <title>System Operation</title>
294     <section>
295       <title>Firmware Modes </title>
296       <para>
297         The AltOS firmware build for the altimeters has two
298         fundamental modes, "idle" and "flight".  Which of these modes
299         the firmware operates in is determined at start up time. For
300         TeleMetrum, the mode is controlled by the orientation of the
301         rocket (well, actually the board, of course...) at the time
302         power is switched on.  If the rocket is "nose up", then
303         TeleMetrum assumes it's on a rail or rod being prepared for
304         launch, so the firmware chooses flight mode.  However, if the
305         rocket is more or less horizontal, the firmware instead enters
306         idle mode. For TeleMini, "idle" mode is selected when the
307         board receives a command packet within the first five seconds
308         of operation; if no packet is received, the board enters
309         "flight" mode.
310       </para>
311       <para>
312         At power on, you will hear three beeps or see three flashes
313         ("S" in Morse code for start up) and then a pause while
314         the altimeter completes initialization and self tests, and decides which
315         mode to enter next.
316       </para>
317       <para>
318         In flight or "pad" mode, the altimeter engages the flight
319         state machine, goes into transmit-only mode on the RF link
320         sending telemetry, and waits for launch to be detected.
321         Flight mode is indicated by an "di-dah-dah-dit" ("P" for pad)
322         on the beeper or lights, followed by beeps or flashes
323         indicating the state of the pyrotechnic igniter continuity.
324         One beep/flash indicates apogee continuity, two beeps/flashes
325         indicate main continuity, three beeps/flashes indicate both
326         apogee and main continuity, and one longer "brap" sound or
327         rapidly alternating lights indicates no continuity.  For a
328         dual deploy flight, make sure you're getting three beeps or
329         flashes before launching!  For apogee-only or motor eject
330         flights, do what makes sense.
331       </para>
332       <para>
333         In idle mode, you will hear an audible "di-dit" or see two short flashes ("I" for idle), and
334         the normal flight state machine is disengaged, thus
335         no ejection charges will fire.  The altimeters also listen on the RF
336         link when in idle mode for packet mode requests sent from TeleDongle.
337         Commands can be issued to a TeleMetrum in idle mode over either
338         USB or the RF link equivalently. TeleMini uses only the RF link.
339         Idle mode is useful for configuring the altimeter, for extracting data
340         from the on-board storage chip after flight, and for ground testing
341         pyro charges.
342       </para>
343       <para>
344         One "neat trick" of particular value when the altimeter is used with very
345         large air-frames, is that you can power the board up while the rocket
346         is horizontal, such that it comes up in idle mode.  Then you can
347         raise the air-frame to launch position, use a TeleDongle to open
348         a packet connection, and issue a 'reset' command which will cause
349         the altimeter to reboot and come up in
350         flight mode.  This is much safer than standing on the top step of a
351         rickety step-ladder or hanging off the side of a launch tower with
352         a screw-driver trying to turn on your avionics before installing
353         igniters!
354       </para>
355     </section>
356     <section>
357       <title>GPS </title>
358       <para>
359         TeleMetrum includes a complete GPS receiver.  See a later section for
360         a brief explanation of how GPS works that will help you understand
361         the information in the telemetry stream.  The bottom line is that
362         the TeleMetrum GPS receiver needs to lock onto at least four
363         satellites to obtain a solid 3 dimensional position fix and know
364         what time it is!
365       </para>
366       <para>
367         TeleMetrum provides backup power to the GPS chip any time a Li-Po
368         battery is connected.  This allows the receiver to "warm start" on
369         the launch rail much faster than if every power-on were a "cold start"
370         for the GPS receiver.  In typical operations, powering up TeleMetrum
371         on the flight line in idle mode while performing final air-frame
372         preparation will be sufficient to allow the GPS receiver to cold
373         start and acquire lock.  Then the board can be powered down during
374         RSO review and installation on a launch rod or rail.  When the board
375         is turned back on, the GPS system should lock very quickly, typically
376         long before igniter installation and return to the flight line are
377         complete.
378       </para>
379     </section>
380     <section>
381       <title>Ground Testing </title>
382       <para>
383         An important aspect of preparing a rocket using electronic deployment
384         for flight is ground testing the recovery system.  Thanks
385         to the bi-directional RF link central to the Altus Metrum system,
386         this can be accomplished in a TeleMetrum- or TeleMini- equipped rocket without as
387         much work as you may be accustomed to with other systems.  It can
388         even be fun!
389       </para>
390       <para>
391         Just prep the rocket for flight, then power up the altimeter
392         in "idle" mode (placing air-frame horizontal for TeleMetrum or
393         starting the RF packet connection for TeleMini).  This will cause the
394         firmware to go into "idle" mode, in which the normal flight
395         state machine is disabled and charges will not fire without
396         manual command.  Then, establish an RF packet connection from
397         a TeleDongle-equipped computer using the P command from a safe
398         distance.  You can now command the altimeter to fire the apogee
399         or main charges to complete your testing.
400       </para>
401       <para>
402         In order to reduce the chance of accidental firing of pyrotechnic
403         charges, the command to fire a charge is intentionally somewhat
404         difficult to type, and the built-in help is slightly cryptic to
405         prevent accidental echoing of characters from the help text back at
406         the board from firing a charge.  The command to fire the apogee
407         drogue charge is 'i DoIt drogue' and the command to fire the main
408         charge is 'i DoIt main'.
409       </para>
410     </section>
411     <section>
412       <title>Radio Link </title>
413       <para>
414         The chip our boards are based on incorporates an RF transceiver, but
415         it's not a full duplex system... each end can only be transmitting or
416         receiving at any given moment.  So we had to decide how to manage the
417         link.
418       </para>
419       <para>
420         By design, the altimeter firmware listens for an RF connection when
421         it's in "idle mode", which
422         allows us to use the RF link to configure the rocket, do things like
423         ejection tests, and extract data after a flight without having to
424         crack open the air-frame.  However, when the board is in "flight
425         mode", the altimeter only
426         transmits and doesn't listen at all.  That's because we want to put
427         ultimate priority on event detection and getting telemetry out of
428         the rocket and out over
429         the RF link in case the rocket crashes and we aren't able to extract
430         data later...
431       </para>
432       <para>
433         We don't use a 'normal packet radio' mode because they're just too
434         inefficient.  The GFSK modulation we use is just FSK with the
435         base-band pulses passed through a
436         Gaussian filter before they go into the modulator to limit the
437         transmitted bandwidth.  When combined with the hardware forward error
438         correction support in the cc1111 chip, this allows us to have a very
439         robust 38.4 kilobit data link with only 10 milliwatts of transmit power,
440         a whip antenna in the rocket, and a hand-held Yagi on the ground.  We've
441         had flights to above 21k feet AGL with good reception, and calculations
442         suggest we should be good to well over 40k feet AGL with a 5-element yagi on
443         the ground.  We hope to fly boards to higher altitudes soon, and would
444         of course appreciate customer feedback on performance in higher
445         altitude flights!
446       </para>
447     </section>
448     <section>
449       <title>Configurable Parameters</title>
450       <para>
451         Configuring an Altus Metrum altimeter for flight is very
452         simple. Through the use of a Kalman filter, there is no need
453         to set a "mach delay" .  The few configurable parameters can
454         all be set using a simple terminal program over the USB port
455         or RF link via TeleDongle.
456       </para>
457       <section>
458         <title>Radio Frequencies</title>
459         <para>
460           The Altus Metrum boards support frequencies in the 70cm
461           band. By default, the configuration interface provides a
462           list of 10 common frequencies -- 100kHz channels starting at
463           434.550MHz. However, you can configure the firmware to use
464           any 50kHz multiple within the 70cm band. At any given
465           launch, we highly recommend coordinating who will use each
466           frequency and when to avoid interference.  And of course, both
467           altimeter and TeleDongle must be configured to the same
468           frequency to successfully communicate with each other.
469         </para>
470         <para>
471           To set the radio frequency, use the 'c R' command to specify the
472           radio transceiver configuration parameter. This parameter is computed
473           using the desired frequency, 'F', the radio calibration parameter, 'C' (showed by the 'c s' command) and
474           the standard calibration reference frequency, 'S', (normally 434.550MHz):
475           <programlisting>
476             R = F / S * C
477           </programlisting>
478           Round the result to the nearest integer value.
479           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
480           change to the parameter block in the on-board flash on
481           your altimeter board if you want the change to stay in place across reboots.
482         </para>
483       </section>
484       <section>
485         <title>Apogee Delay</title>
486         <para>
487           Apogee delay is the number of seconds after the altimeter detects flight
488           apogee that the drogue charge should be fired.  In most cases, this
489           should be left at the default of 0.  However, if you are flying
490           redundant electronics such as for an L3 certification, you may wish
491           to set one of your altimeters to a positive delay so that both
492           primary and backup pyrotechnic charges do not fire simultaneously.
493         </para>
494         <para>
495           To set the apogee delay, use the 'c d' command.
496           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
497           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
498         </para>
499         <para>
500           Please note that the Altus Metrum apogee detection algorithm
501           fires exactly at apogee.  If you are also flying an
502           altimeter like the PerfectFlite MAWD, which only supports
503           selecting 0 or 1 seconds of apogee delay, you may wish to
504           set the MAWD to 0 seconds delay and set the TeleMetrum to
505           fire your backup 2 or 3 seconds later to avoid any chance of
506           both charges firing simultaneously.  We've flown several
507           air-frames this way quite happily, including Keith's
508           successful L3 cert.
509         </para>
510       </section>
511       <section>
512         <title>Main Deployment Altitude</title>
513         <para>
514           By default, the altimeter will fire the main deployment charge at an
515           elevation of 250 meters (about 820 feet) above ground.  We think this
516           is a good elevation for most air-frames, but feel free to change this
517           to suit.  In particular, if you are flying two altimeters, you may
518           wish to set the
519           deployment elevation for the backup altimeter to be something lower
520           than the primary so that both pyrotechnic charges don't fire
521           simultaneously.
522         </para>
523         <para>
524           To set the main deployment altitude, use the 'c m' command.
525           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
526           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
527         </para>
528       </section>
529     </section>
530     <section>
531       <title>Calibration</title>
532       <para>
533         There are only two calibrations required for a TeleMetrum board, and
534         only one for TeleDongle and TeleMini.
535       </para>
536       <section>
537         <title>Radio Frequency</title>
538         <para>
539           The radio frequency is synthesized from a clock based on the 48 MHz
540           crystal on the board.  The actual frequency of this oscillator must be
541           measured to generate a calibration constant.  While our GFSK modulation
542           bandwidth is wide enough to allow boards to communicate even when
543           their oscillators are not on exactly the same frequency, performance
544           is best when they are closely matched.
545           Radio frequency calibration requires a calibrated frequency counter.
546           Fortunately, once set, the variation in frequency due to aging and
547           temperature changes is small enough that re-calibration by customers
548           should generally not be required.
549         </para>
550         <para>
551           To calibrate the radio frequency, connect the UHF antenna port to a
552           frequency counter, set the board to 434.550MHz, and use the 'C'
553           command to generate a CW carrier.  Wait for the transmitter temperature
554           to stabilize and the frequency to settle down.
555           Then, divide 434.550 MHz by the
556           measured frequency and multiply by the current radio cal value show
557           in the 'c s' command.  For an unprogrammed board, the default value
558           is 1186611.  Take the resulting integer and program it using the 'c f'
559           command.  Testing with the 'C' command again should show a carrier
560           within a few tens of Hertz of the intended frequency.
561           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
562           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
563         </para>
564         <para>
565           when the radio calibration value is changed, the radio
566           frequency value is reset to the same value, so you'll need
567           to recompute and reset the radio frequency value using the
568           new radio calibration value.
569         </para>
570       </section>
571       <section>
572         <title>TeleMetrum Accelerometer</title>
573         <para>
574           The TeleMetrum accelerometer we use has its own 5 volt power supply and
575           the output must be passed through a resistive voltage divider to match
576           the input of our 3.3 volt ADC.  This means that unlike the barometric
577           sensor, the output of the acceleration sensor is not ratio-metric to
578           the ADC converter, and calibration is required.  We also support the
579           use of any of several accelerometers from a Freescale family that
580           includes at least +/- 40g, 50g, 100g, and 200g parts.  Using gravity,
581           a simple 2-point calibration yields acceptable results capturing both
582           the different sensitivities and ranges of the different accelerometer
583           parts and any variation in power supply voltages or resistor values
584           in the divider network.
585         </para>
586         <para>
587           To calibrate the acceleration sensor, use the 'c a 0' command.  You
588           will be prompted to orient the board vertically with the UHF antenna
589           up and press a key, then to orient the board vertically with the
590           UHF antenna down and press a key.
591           As with all 'c' sub-commands, follow this with a 'c w' to write the
592           change to the parameter block in the on-board DataFlash chip.
593         </para>
594         <para>
595           The +1g and -1g calibration points are included in each telemetry
596           frame and are part of the header extracted by ao-dumplog after flight.
597           Note that we always store and return raw ADC samples for each
598           sensor... nothing is permanently "lost" or "damaged" if the
599           calibration is poor.
600         </para>
601         <para>
602          In the unlikely event an accel cal that goes badly, it is possible
603          that TeleMetrum may always come up in 'pad mode' and as such not be
604          listening to either the USB or radio interfaces.  If that happens,
605          there is a special hook in the firmware to force the board back
606          in to 'idle mode' so you can re-do the cal.  To use this hook, you
607          just need to ground the SPI clock pin at power-on.  This pin is
608          available as pin 2 on the 8-pin companion connector, and pin 1 is
609          ground.  So either carefully install a fine-gauge wire jumper
610          between the two pins closest to the index hole end of the 8-pin
611          connector, or plug in the programming cable to the 8-pin connector
612          and use a small screwdriver or similar to short the two pins closest
613          to the index post on the 4-pin end of the programming cable, and
614          power up the board.  It should come up in 'idle mode' (two beeps).
615         </para>
616       </section>
617     </section>
618   <section>
619     <title>Updating Device Firmware</title>
620     <para>
621       The big conceptual thing to realize is that you have to use a
622       TeleDongle as a programmer to update a TeleMetrum or TeleMini,
623       and a TeleMetrum or other TeleDongle to program the TeleDongle
624       Due to limited memory resources in the cc1111, we don't support
625       programming directly over USB.
626     </para>
627     <para>
628       You may wish to begin by ensuring you have current firmware images.
629       These are distributed as part of the AltOS software bundle that
630       also includes the AltosUI ground station program.  Newer ground
631       station versions typically work fine with older firmware versions,
632       so you don't need to update your devices just to try out new
633       software features.  You can always download the most recent
634       version from <ulink url="http://www.altusmetrum.org/AltOS/"/>.
635     </para>
636     <para>
637       We recommend updating the altimeter first, before updating TeleDongle.
638     </para>
639     <section>
640       <title>Updating TeleMetrum Firmware</title>
641       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
642         <listitem>
643           Find the 'programming cable' that you got as part of the starter
644           kit, that has a red 8-pin MicroMaTch connector on one end and a
645           red 4-pin MicroMaTch connector on the other end.
646         </listitem>
647         <listitem>
648           Take the 2 screws out of the TeleDongle case to get access
649           to the circuit board.
650         </listitem>
651         <listitem>
652           Plug the 8-pin end of the programming cable to the
653           matching connector on the TeleDongle, and the 4-pin end to the
654           matching connector on the TeleMetrum.
655           Note that each MicroMaTch connector has an alignment pin that
656           goes through a hole in the PC board when you have the cable
657           oriented correctly.
658         </listitem>
659         <listitem>
660           Attach a battery to the TeleMetrum board.
661         </listitem>
662         <listitem>
663           Plug the TeleDongle into your computer's USB port, and power
664           up the TeleMetrum.
665         </listitem>
666         <listitem>
667           Run AltosUI, and select 'Flash Image' from the File menu.
668         </listitem>
669         <listitem>
670           Pick the TeleDongle device from the list, identifying it as the
671           programming device.
672         </listitem>
673         <listitem>
674           Select the image you want put on the TeleMetrum, which should have a
675           name in the form telemetrum-v1.1-1.0.0.ihx.  It should be visible
676         in the default directory, if not you may have to poke around
677         your system to find it.
678         </listitem>
679         <listitem>
680           Make sure the configuration parameters are reasonable
681           looking. If the serial number and/or RF configuration
682           values aren't right, you'll need to change them.
683         </listitem>
684         <listitem>
685           Hit the 'OK' button and the software should proceed to flash
686           the TeleMetrum with new firmware, showing a progress bar.
687         </listitem>
688         <listitem>
689           Confirm that the TeleMetrum board seems to have updated OK, which you
690           can do by plugging in to it over USB and using a terminal program
691           to connect to the board and issue the 'v' command to check
692           the version, etc.
693         </listitem>
694         <listitem>
695           If something goes wrong, give it another try.
696         </listitem>
697       </orderedlist>
698     </section>
699     <section>
700       <title>Updating TeleMini Firmware</title>
701       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
702         <listitem>
703           You'll need a special 'programming cable' to reprogram the
704           TeleMini. It's available on the Altus Metrum web store, or
705           you can make your own using an 8-pin MicroMaTch connector on
706           one end and a set of four pins on the other.
707         </listitem>
708         <listitem>
709           Take the 2 screws out of the TeleDongle case to get access
710           to the circuit board.
711         </listitem>
712         <listitem>
713           Plug the 8-pin end of the programming cable to the matching
714           connector on the TeleDongle, and the 4-pins into the holes
715           in the TeleMini circuit board.  Note that the MicroMaTch
716           connector has an alignment pin that goes through a hole in
717           the PC board when you have the cable oriented correctly, and
718           that pin 1 on the TeleMini board is marked with a square pad
719           while the other pins have round pads.
720         </listitem>
721         <listitem>
722           Attach a battery to the TeleMini board.
723         </listitem>
724         <listitem>
725           Plug the TeleDongle into your computer's USB port, and power
726           up the TeleMini
727         </listitem>
728         <listitem>
729           Run AltosUI, and select 'Flash Image' from the File menu.
730         </listitem>
731         <listitem>
732           Pick the TeleDongle device from the list, identifying it as the
733           programming device.
734         </listitem>
735         <listitem>
736           Select the image you want put on the TeleMini, which should have a
737           name in the form telemini-v1.0-1.0.0.ihx.  It should be visible
738         in the default directory, if not you may have to poke around
739         your system to find it.
740         </listitem>
741         <listitem>
742           Make sure the configuration parameters are reasonable
743           looking. If the serial number and/or RF configuration
744           values aren't right, you'll need to change them.
745         </listitem>
746         <listitem>
747           Hit the 'OK' button and the software should proceed to flash
748           the TeleMini with new firmware, showing a progress bar.
749         </listitem>
750         <listitem>
751           Confirm that the TeleMini board seems to have updated OK, which you
752           can do by configuring it over the RF link through the TeleDongle, or
753           letting it come up in "flight" mode and listening for telemetry.
754         </listitem>
755         <listitem>
756           If something goes wrong, give it another try.
757         </listitem>
758       </orderedlist>
759     </section>
760     <section>
761       <title>Updating TeleDongle Firmware</title>
762       <para>
763         Updating TeleDongle's firmware is just like updating TeleMetrum or TeleMini
764         firmware, but you use either a TeleMetrum or another TeleDongle as the programmer.
765         </para>
766       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
767         <listitem>
768           Find the 'programming cable' that you got as part of the starter
769           kit, that has a red 8-pin MicroMaTch connector on one end and a
770           red 4-pin MicroMaTch connector on the other end.
771         </listitem>
772         <listitem>
773           Find the USB cable that you got as part of the starter kit, and
774           plug the "mini" end in to the mating connector on TeleMetrum or TeleDongle.
775         </listitem>
776         <listitem>
777           Take the 2 screws out of the TeleDongle case to get access
778           to the circuit board.
779         </listitem>
780         <listitem>
781           Plug the 8-pin end of the programming cable to the
782           matching connector on the programmer, and the 4-pin end to the
783           matching connector on the TeleDongle.
784           Note that each MicroMaTch connector has an alignment pin that
785           goes through a hole in the PC board when you have the cable
786           oriented correctly.
787         </listitem>
788         <listitem>
789           Attach a battery to the TeleMetrum board if you're using one.
790         </listitem>
791         <listitem>
792           Plug both the programmer and the TeleDongle into your computer's USB
793           ports, and power up the programmer.
794         </listitem>
795         <listitem>
796           Run AltosUI, and select 'Flash Image' from the File menu.
797         </listitem>
798         <listitem>
799           Pick the programmer device from the list, identifying it as the
800           programming device.
801         </listitem>
802         <listitem>
803           Select the image you want put on the TeleDongle, which should have a
804           name in the form teledongle-v0.2-1.0.0.ihx.  It should be visible
805         in the default directory, if not you may have to poke around
806         your system to find it.
807         </listitem>
808         <listitem>
809           Make sure the configuration parameters are reasonable
810           looking. If the serial number and/or RF configuration
811           values aren't right, you'll need to change them.  The TeleDongle
812           serial number is on the "bottom" of the circuit board, and can
813           usually be read through the translucent blue plastic case without
814           needing to remove the board from the case.
815         </listitem>
816         <listitem>
817           Hit the 'OK' button and the software should proceed to flash
818           the TeleDongle with new firmware, showing a progress bar.
819         </listitem>
820         <listitem>
821           Confirm that the TeleDongle board seems to have updated OK, which you
822           can do by plugging in to it over USB and using a terminal program
823           to connect to the board and issue the 'v' command to check
824           the version, etc.  Once you're happy, remove the programming cable
825           and put the cover back on the TeleDongle.
826         </listitem>
827         <listitem>
828           If something goes wrong, give it another try.
829         </listitem>
830       </orderedlist>
831       <para>
832         Be careful removing the programming cable from the locking 8-pin
833         connector on TeleMetrum.  You'll need a fingernail or perhaps a thin
834         screwdriver or knife blade to gently pry the locking ears out
835         slightly to extract the connector.  We used a locking connector on
836         TeleMetrum to help ensure that the cabling to companion boards
837         used in a rocket don't ever come loose accidentally in flight.
838       </para>
839     </section>
840   </section>
841
842   </chapter>
843   <chapter>
844
845     <title>AltosUI</title>
846     <para>
847       The AltosUI program provides a graphical user interface for
848       interacting with the Altus Metrum product family, including
849       TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle. AltosUI can monitor telemetry data,
850       configure TeleMetrum, TeleMini and TeleDongle devices and many other
851       tasks. The primary interface window provides a selection of
852       buttons, one for each major activity in the system.  This manual
853       is split into chapters, each of which documents one of the tasks
854       provided from the top-level toolbar.
855     </para>
856     <section>
857       <title>Monitor Flight</title>
858       <subtitle>Receive, Record and Display Telemetry Data</subtitle>
859       <para>
860         Selecting this item brings up a dialog box listing all of the
861         connected TeleDongle devices. When you choose one of these,
862         AltosUI will create a window to display telemetry data as
863         received by the selected TeleDongle device.
864       </para>
865       <para>
866         All telemetry data received are automatically recorded in
867         suitable log files. The name of the files includes the current
868         date and rocket serial and flight numbers.
869       </para>
870       <para>
871         The radio frequency being monitored by the TeleDongle device is
872         displayed at the top of the window. You can configure the
873         frequency by clicking on the frequency box and selecting the desired
874         frequency. AltosUI remembers the last frequency selected for each
875         TeleDongle and selects that automatically the next time you use
876         that device.
877       </para>
878       <para>
879         Below the TeleDongle frequency selector, the window contains a few
880         significant pieces of information about the altimeter providing
881         the telemetry data stream:
882       </para>
883       <itemizedlist>
884         <listitem>
885           <para>The configured call-sign</para>
886         </listitem>
887         <listitem>
888           <para>The device serial number</para>
889         </listitem>
890         <listitem>
891           <para>The flight number. Each altimeter remembers how many
892             times it has flown.
893           </para>
894         </listitem>
895         <listitem>
896           <para>
897             The rocket flight state. Each flight passes through several
898             states including Pad, Boost, Fast, Coast, Drogue, Main and
899             Landed.
900           </para>
901         </listitem>
902         <listitem>
903           <para>
904             The Received Signal Strength Indicator value. This lets
905             you know how strong a signal TeleDongle is receiving. The
906             radio inside TeleDongle operates down to about -99dBm;
907             weaker signals may not be receivable. The packet link uses
908             error correction and detection techniques which prevent
909             incorrect data from being reported.
910           </para>
911         </listitem>
912       </itemizedlist>
913       <para>
914         Finally, the largest portion of the window contains a set of
915         tabs, each of which contain some information about the rocket.
916         They're arranged in 'flight order' so that as the flight
917         progresses, the selected tab automatically switches to display
918         data relevant to the current state of the flight. You can select
919         other tabs at any time. The final 'table' tab contains all of
920         the telemetry data in one place.
921       </para>
922       <section>
923         <title>Launch Pad</title>
924         <para>
925           The 'Launch Pad' tab shows information used to decide when the
926           rocket is ready for flight. The first elements include red/green
927           indicators, if any of these is red, you'll want to evaluate
928           whether the rocket is ready to launch:
929           <itemizedlist>
930             <listitem>
931               <para>
932                 Battery Voltage. This indicates whether the Li-Po battery
933                 powering the TeleMetrum has sufficient charge to last for
934                 the duration of the flight. A value of more than
935                 3.7V is required for a 'GO' status.
936               </para>
937             </listitem>
938             <listitem>
939               <para>
940                 Apogee Igniter Voltage. This indicates whether the apogee
941                 igniter has continuity. If the igniter has a low
942                 resistance, then the voltage measured here will be close
943                 to the Li-Po battery voltage. A value greater than 3.2V is
944                 required for a 'GO' status.
945               </para>
946             </listitem>
947             <listitem>
948               <para>
949                 Main Igniter Voltage. This indicates whether the main
950                 igniter has continuity. If the igniter has a low
951                 resistance, then the voltage measured here will be close
952                 to the Li-Po battery voltage. A value greater than 3.2V is
953                 required for a 'GO' status.
954               </para>
955             </listitem>
956             <listitem>
957               <para>
958                 GPS Locked. For a TeleMetrum device, this indicates whether the GPS receiver is
959                 currently able to compute position information. GPS requires
960                 at least 4 satellites to compute an accurate position.
961               </para>
962             </listitem>
963             <listitem>
964               <para>
965                 GPS Ready. For a TeleMetrum device, this indicates whether GPS has reported at least
966                 10 consecutive positions without losing lock. This ensures
967                 that the GPS receiver has reliable reception from the
968                 satellites.
969               </para>
970             </listitem>
971           </itemizedlist>
972           <para>
973             The Launchpad tab also shows the computed launch pad position
974             and altitude, averaging many reported positions to improve the
975             accuracy of the fix.
976           </para>
977         </para>
978       </section>
979       <section>
980         <title>Ascent</title>
981         <para>
982           This tab is shown during Boost, Fast and Coast
983           phases. The information displayed here helps monitor the
984           rocket as it heads towards apogee.
985         </para>
986         <para>
987           The height, speed and acceleration are shown along with the
988           maximum values for each of them. This allows you to quickly
989           answer the most commonly asked questions you'll hear during
990           flight.
991         </para>
992         <para>
993           The current latitude and longitude reported by the TeleMetrum GPS are
994           also shown. Note that under high acceleration, these values
995           may not get updated as the GPS receiver loses position
996           fix. Once the rocket starts coasting, the receiver should
997           start reporting position again.
998         </para>
999         <para>
1000           Finally, the current igniter voltages are reported as in the
1001           Launch Pad tab. This can help diagnose deployment failures
1002           caused by wiring which comes loose under high acceleration.
1003         </para>
1004       </section>
1005       <section>
1006         <title>Descent</title>
1007         <para>
1008           Once the rocket has reached apogee and (we hope) activated the
1009           apogee charge, attention switches to tracking the rocket on
1010           the way back to the ground, and for dual-deploy flights,
1011           waiting for the main charge to fire.
1012         </para>
1013         <para>
1014           To monitor whether the apogee charge operated correctly, the
1015           current descent rate is reported along with the current
1016           height. Good descent rates generally range from 15-30m/s.
1017         </para>
1018         <para>
1019           For TeleMetrum altimeters, you can locate the rocket in the sky
1020           using the elevation and
1021           bearing information to figure out where to look. Elevation is
1022           in degrees above the horizon. Bearing is reported in degrees
1023           relative to true north. Range can help figure out how big the
1024           rocket will appear. Note that all of these values are relative
1025           to the pad location. If the elevation is near 90°, the rocket
1026           is over the pad, not over you.
1027         </para>
1028         <para>
1029           Finally, the igniter voltages are reported in this tab as
1030           well, both to monitor the main charge as well as to see what
1031           the status of the apogee charge is.
1032         </para>
1033       </section>
1034       <section>
1035         <title>Landed</title>
1036         <para>
1037           Once the rocket is on the ground, attention switches to
1038           recovery. While the radio signal is generally lost once the
1039           rocket is on the ground, the last reported GPS position is
1040           generally within a short distance of the actual landing location.
1041         </para>
1042         <para>
1043           The last reported GPS position is reported both by
1044           latitude and longitude as well as a bearing and distance from
1045           the launch pad. The distance should give you a good idea of
1046           whether you'll want to walk or hitch a ride. Take the reported
1047           latitude and longitude and enter them into your hand-held GPS
1048           unit and have that compute a track to the landing location.
1049         </para>
1050         <para>
1051           Both TeleMini and TeleMetrum will continue to transmit RDF
1052           tones after landing, allowing you to locate the rocket by
1053           following the radio signal. You may need to get away from
1054           the clutter of the flight line, or even get up on a hill (or
1055           your neighbor's RV) to receive the RDF signal.
1056         </para>
1057         <para>
1058           The maximum height, speed and acceleration reported
1059           during the flight are displayed for your admiring observers.
1060         </para>
1061         <para>
1062           To get more detailed information about the flight, you can
1063           click on the 'Graph Flight' button which will bring up a
1064           graph window for the current flight.
1065         </para>
1066       </section>
1067       <section>
1068         <title>Site Map</title>
1069         <para>
1070           When the TeleMetrum gets a GPS fix, the Site Map tab will map
1071           the rocket's position to make it easier for you to locate the
1072           rocket, both while it is in the air, and when it has landed. The
1073           rocket's state is indicated by color: white for pad, red for
1074           boost, pink for fast, yellow for coast, light blue for drogue,
1075           dark blue for main, and black for landed.
1076         </para>
1077         <para>
1078           The map's scale is approximately 3m (10ft) per pixel. The map
1079           can be dragged using the left mouse button. The map will attempt
1080           to keep the rocket roughly centered while data is being received.
1081         </para>
1082         <para>
1083           Images are fetched automatically via the Google Maps Static API,
1084           and are cached for reuse. If map images cannot be downloaded,
1085           the rocket's path will be traced on a dark gray background
1086           instead.
1087         </para>
1088         <para>
1089           You can pre-load images for your favorite launch sites
1090           before you leave home; check out the 'Preload Maps' section below.
1091         </para>
1092       </section>
1093     </section>
1094     <section>
1095       <title>Packet Command Mode</title>
1096       <subtitle>Controlling An Altimeter Over The Radio Link</subtitle>
1097       <para>
1098         One of the unique features of the Altus Metrum environment is
1099         the ability to create a two way command link between TeleDongle
1100         and an altimeter using the digital radio transceivers built into
1101         each device. This allows you to interact with the altimeter from
1102         afar, as if it were directly connected to the computer.
1103       </para>
1104       <para>
1105         Any operation which can be performed with TeleMetrum
1106         can either be done with TeleMetrum directly connected to
1107         the computer via the USB cable, or through the packet
1108         link. Simply select the appropriate TeleDongle device when
1109         the list of devices is presented and AltosUI will use packet
1110         command mode.
1111       </para>
1112       <para>
1113         One oddity in the current interface is how AltosUI selects the
1114         frequency for packet mode communications. Instead of providing
1115         an interface to specifically configure the frequency, it uses
1116         whatever frequency was most recently selected for the target
1117         TeleDongle device in Monitor Flight mode. If you haven't ever
1118         used that mode with the TeleDongle in question, select the
1119         Monitor Flight button from the top level UI, pick the
1120         appropriate TeleDongle device. Once the flight monitoring
1121         window is open, select the desired frequency and then close it
1122         down again. All Packet Command Mode operations will now use
1123         that frequency.
1124       </para>
1125       <itemizedlist>
1126         <listitem>
1127           <para>
1128             Save Flight Data—Recover flight data from the rocket without
1129             opening it up.
1130           </para>
1131         </listitem>
1132         <listitem>
1133           <para>
1134             Configure altimeter apogee delays or main deploy heights
1135             to respond to changing launch conditions. You can also
1136             'reboot' the altimeter. Use this to remotely enable the
1137             flight computer by turning TeleMetrum on in "idle" mode,
1138             then once the air-frame is oriented for launch, you can
1139             reboot the altimeter and have it restart in pad mode
1140             without having to climb the scary ladder.
1141           </para>
1142         </listitem>
1143         <listitem>
1144           <para>
1145             Fire Igniters—Test your deployment charges without snaking
1146             wires out through holes in the air-frame. Simply assembly the
1147             rocket as if for flight with the apogee and main charges
1148             loaded, then remotely command the altimeter to fire the
1149             igniters.
1150           </para>
1151         </listitem>
1152       </itemizedlist>
1153       <para>
1154         Packet command mode uses the same RF frequencies as telemetry
1155         mode. Configure the desired TeleDongle frequency using the
1156         flight monitor window frequency selector and then close that
1157         window before performing the desired operation.
1158       </para>
1159       <para>
1160         TeleMetrum only enables packet command mode in 'idle' mode, so
1161         make sure you have TeleMetrum lying horizontally when you turn
1162         it on. Otherwise, TeleMetrum will start in 'pad' mode ready for
1163         flight and will not be listening for command packets from TeleDongle.
1164       </para>
1165       <para>
1166         TeleMini listens for a command packet for five seconds after
1167         first being turned on, if it doesn't hear anything, it enters
1168         'pad' mode, ready for flight and will no longer listen for
1169         command packets.
1170       </para>
1171       <para>
1172         When packet command mode is enabled, you can monitor the link
1173         by watching the lights on the
1174         devices. The red LED will flash each time they
1175         transmit a packet while the green LED will light up
1176         on TeleDongle while it is waiting to receive a packet from
1177         the altimeter.
1178       </para>
1179     </section>
1180     <section>
1181       <title>Save Flight Data</title>
1182       <para>
1183         The altimeter records flight data to its internal flash memory.
1184         The TeleMetrum data is recorded at a much higher rate than the telemetry
1185         system can handle, and is not subject to radio drop-outs. As
1186         such, it provides a more complete and precise record of the
1187         flight. The 'Save Flight Data' button allows you to read the
1188         flash memory and write it to disk. As TeleMini has only a barometer, it
1189         records data at the same rate as the telemetry signal, but there will be
1190         no data lost due to telemetry drop-outs.
1191       </para>
1192       <para>
1193         Clicking on the 'Save Flight Data' button brings up a list of
1194         connected TeleMetrum and TeleDongle devices. If you select a
1195         TeleMetrum device, the flight data will be downloaded from that
1196         device directly. If you select a TeleDongle device, flight data
1197         will be downloaded from a TeleMetrum or TeleMini device connected via the
1198         packet command link to the specified TeleDongle. See the chapter
1199         on Packet Command Mode for more information about this.
1200       </para>
1201       <para>
1202         After the device has been selected, a dialog showing the
1203         flight data saved in the device will be shown allowing you to
1204         select which flights to download and which to delete. With
1205         version 0.9 or newer firmware, you must erase flights in order
1206         for the space they consume to be reused by another
1207         flight. This prevents you from accidentally losing flight data
1208         if you neglect to download data before flying again. Note that
1209         if there is no more space available in the device, then no
1210         data will be recorded for a flight.
1211       </para>
1212       <para>
1213         The file name for each flight log is computed automatically
1214         from the recorded flight date, altimeter serial number and
1215         flight number information.
1216       </para>
1217     </section>
1218     <section>
1219       <title>Replay Flight</title>
1220       <para>
1221         Select this button and you are prompted to select a flight
1222         record file, either a .telem file recording telemetry data or a
1223         .eeprom file containing flight data saved from the altimeter
1224         flash memory.
1225       </para>
1226       <para>
1227         Once a flight record is selected, the flight monitor interface
1228         is displayed and the flight is re-enacted in real time. Check
1229         the Monitor Flight chapter above to learn how this window operates.
1230       </para>
1231     </section>
1232     <section>
1233       <title>Graph Data</title>
1234       <para>
1235         Select this button and you are prompted to select a flight
1236         record file, either a .telem file recording telemetry data or a
1237         .eeprom file containing flight data saved from
1238         flash memory.
1239       </para>
1240       <para>
1241         Once a flight record is selected, a window with two tabs is
1242         opened. The first tab contains a graph with acceleration
1243         (blue), velocity (green) and altitude (red) of the flight are
1244         plotted and displayed, measured in metric units. The
1245         apogee(yellow) and main(magenta) igniter voltages are also
1246         displayed; high voltages indicate continuity, low voltages
1247         indicate open circuits. The second tab contains some basic
1248         flight statistics.
1249       </para>
1250       <para>
1251         The graph can be zoomed into a particular area by clicking and
1252         dragging down and to the right. Once zoomed, the graph can be
1253         reset by clicking and dragging up and to the left. Holding down
1254         control and clicking and dragging allows the graph to be panned.
1255         The right mouse button causes a pop-up menu to be displayed, giving
1256         you the option save or print the plot.
1257       </para>
1258       <para>
1259         Note that telemetry files will generally produce poor graphs
1260         due to the lower sampling rate and missed telemetry packets.
1261         Use saved flight data for graphing where possible.
1262       </para>
1263     </section>
1264     <section>
1265       <title>Export Data</title>
1266       <para>
1267         This tool takes the raw data files and makes them available for
1268         external analysis. When you select this button, you are prompted to select a flight
1269         data file (either .eeprom or .telem will do, remember that
1270         .eeprom files contain higher resolution and more continuous
1271         data). Next, a second dialog appears which is used to select
1272         where to write the resulting file. It has a selector to choose
1273         between CSV and KML file formats.
1274       </para>
1275       <section>
1276         <title>Comma Separated Value Format</title>
1277         <para>
1278           This is a text file containing the data in a form suitable for
1279           import into a spreadsheet or other external data analysis
1280           tool. The first few lines of the file contain the version and
1281           configuration information from the altimeter, then
1282           there is a single header line which labels all of the
1283           fields. All of these lines start with a '#' character which
1284           most tools can be configured to skip over.
1285         </para>
1286         <para>
1287           The remaining lines of the file contain the data, with each
1288           field separated by a comma and at least one space. All of
1289           the sensor values are converted to standard units, with the
1290           barometric data reported in both pressure, altitude and
1291           height above pad units.
1292         </para>
1293       </section>
1294       <section>
1295         <title>Keyhole Markup Language (for Google Earth)</title>
1296         <para>
1297           This is the format used by
1298           Googleearth to provide an overlay within that
1299           application. With this, you can use Googleearth to see the
1300           whole flight path in 3D.
1301         </para>
1302       </section>
1303     </section>
1304     <section>
1305       <title>Configure Altimeter</title>
1306       <para>
1307         Select this button and then select either a TeleMetrum or
1308         TeleDongle Device from the list provided. Selecting a TeleDongle
1309         device will use Packet Command Mode to configure a remote
1310         altimeter. Learn how to use this in the Packet Command
1311         Mode chapter.
1312       </para>
1313       <para>
1314         The first few lines of the dialog provide information about the
1315         connected device, including the product name,
1316         software version and hardware serial number. Below that are the
1317         individual configuration entries.
1318       </para>
1319       <para>
1320         At the bottom of the dialog, there are four buttons:
1321       </para>
1322       <itemizedlist>
1323         <listitem>
1324           <para>
1325             Save. This writes any changes to the
1326             configuration parameter block in flash memory. If you don't
1327             press this button, any changes you make will be lost.
1328           </para>
1329         </listitem>
1330         <listitem>
1331           <para>
1332             Reset. This resets the dialog to the most recently saved values,
1333             erasing any changes you have made.
1334           </para>
1335         </listitem>
1336         <listitem>
1337           <para>
1338             Reboot. This reboots the device. Use this to
1339             switch from idle to pad mode by rebooting once the rocket is
1340             oriented for flight.
1341           </para>
1342         </listitem>
1343         <listitem>
1344           <para>
1345             Close. This closes the dialog. Any unsaved changes will be
1346             lost.
1347           </para>
1348         </listitem>
1349       </itemizedlist>
1350       <para>
1351         The rest of the dialog contains the parameters to be configured.
1352       </para>
1353       <section>
1354         <title>Main Deploy Altitude</title>
1355         <para>
1356           This sets the altitude (above the recorded pad altitude) at
1357           which the 'main' igniter will fire. The drop-down menu shows
1358           some common values, but you can edit the text directly and
1359           choose whatever you like. If the apogee charge fires below
1360           this altitude, then the main charge will fire two seconds
1361           after the apogee charge fires.
1362         </para>
1363       </section>
1364       <section>
1365         <title>Apogee Delay</title>
1366         <para>
1367           When flying redundant electronics, it's often important to
1368           ensure that multiple apogee charges don't fire at precisely
1369           the same time as that can over pressurize the apogee deployment
1370           bay and cause a structural failure of the air-frame. The Apogee
1371           Delay parameter tells the flight computer to fire the apogee
1372           charge a certain number of seconds after apogee has been
1373           detected.
1374         </para>
1375       </section>
1376       <section>
1377         <title>Radio Frequency</title>
1378         <para>
1379           This configures which of the configured frequencies to use for both
1380           telemetry and packet command mode. Note that if you set this
1381           value via packet command mode, you will have to reconfigure
1382           the TeleDongle frequency before you will be able to use packet
1383           command mode again.
1384         </para>
1385       </section>
1386       <section>
1387         <title>Radio Calibration</title>
1388         <para>
1389           The radios in every Altus Metrum device are calibrated at the
1390           factory to ensure that they transmit and receive on the
1391           specified frequency. You can adjust that
1392           calibration by changing this value. To change the TeleDongle's
1393           calibration, you must reprogram the unit completely.
1394         </para>
1395       </section>
1396       <section>
1397         <title>Callsign</title>
1398         <para>
1399           This sets the call sign included in each telemetry packet. Set this
1400           as needed to conform to your local radio regulations.
1401         </para>
1402       </section>
1403       <section>
1404         <title>Maximum Flight Log Size</title>
1405         <para>
1406           This sets the space (in kilobytes) allocated for each flight
1407           log. The available space will be divided into chunks of this
1408           size. A smaller value will allow more flights to be stored,
1409           a larger value will record data from longer flights.
1410         </para>
1411         <para>
1412           During ascent, TeleMetrum records barometer and
1413           accelerometer values 100 times per second, other analog
1414           information (voltages and temperature) 6 times per second
1415           and GPS data once per second. During descent, the non-GPS
1416           data is recorded 1/10th as often. Each barometer +
1417           accelerometer record takes 8 bytes.
1418         </para>
1419         <para>
1420           The default, 192kB, will store over 200 seconds of data at
1421           the ascent rate, or over 2000 seconds of data at the descent
1422           rate. That's plenty for most flights. This leaves enough
1423           storage for five flights in a 1MB system, or 10 flights in a
1424           2MB system.
1425         </para>
1426         <para>
1427           The configuration block takes the last available block of
1428           memory, on v1.0 boards that's just 256 bytes. However, the
1429           flash part on the v1.1 boards uses 64kB for each block.
1430         </para>
1431         <para>
1432            TeleMini has 5kB of on-board storage, which is plenty for a
1433            single flight. Make sure you download and delete the data
1434            before a subsequent flight or it will not log any data.
1435         </para>
1436       </section>
1437       <section>
1438         <title>Ignite Mode</title>
1439         <para>
1440           TeleMetrum and TeleMini provide two igniter channels as they
1441           were originally designed as dual-deploy flight
1442           computers. This configuration parameter allows the two
1443           channels to be used in different configurations.
1444         </para>
1445         <itemizedlist>
1446           <listitem>
1447             <para>
1448               Dual Deploy. This is the usual mode of operation; the
1449               'apogee' channel is fired at apogee and the 'main'
1450               channel at the height above ground specified by the
1451               'Main Deploy Altitude' during descent.
1452             </para>
1453           </listitem>
1454           <listitem>
1455             <para>
1456               Redundant Apogee. This fires both channels at
1457               apogee, the 'apogee' channel first followed after a two second
1458               delay by the 'main' channel.
1459             </para>
1460           </listitem>
1461           <listitem>
1462             <para>
1463               Redundant Main. This fires both channels at the
1464               height above ground specified by the Main Deploy
1465               Altitude setting during descent. The 'apogee'
1466               channel is fired first, followed after a two second
1467               delay by the 'main' channel.
1468             </para>
1469           </listitem>
1470         </itemizedlist>
1471       </section>
1472       <section>
1473         <title>Pad Orientation</title>
1474         <para>
1475           Because it includes an accelerometer, TeleMetrum is
1476           sensitive to the orientation of the board. By default, it
1477           expects the antenna end to point forward. This parameter
1478           allows that default to be changed, permitting the board to
1479           be mounted with the antenna pointing aft instead.
1480         </para>
1481         <itemizedlist>
1482           <listitem>
1483             <para>
1484               Antenna Up. In this mode, the antenna end of the
1485               TeleMetrum board must point forward, in line with the
1486               expected flight path.
1487             </para>
1488           </listitem>
1489           <listitem>
1490             <para>
1491               Antenna Down. In this mode, the antenna end of the
1492               TeleMetrum board must point aft, in line with the
1493               expected flight path.
1494             </para>
1495           </listitem>
1496         </itemizedlist>
1497       </section>
1498     </section>
1499     <section>
1500       <title>Configure AltosUI</title>
1501       <para>
1502         This button presents a dialog so that you can configure the AltosUI global settings.
1503       </para>
1504       <section>
1505         <title>Voice Settings</title>
1506         <para>
1507           AltosUI provides voice announcements during flight so that you
1508           can keep your eyes on the sky and still get information about
1509           the current flight status. However, sometimes you don't want
1510           to hear them.
1511         </para>
1512         <itemizedlist>
1513           <listitem>
1514             <para>Enable—turns all voice announcements on and off</para>
1515           </listitem>
1516           <listitem>
1517             <para>
1518               Test Voice—Plays a short message allowing you to verify
1519               that the audio system is working and the volume settings
1520               are reasonable
1521             </para>
1522           </listitem>
1523         </itemizedlist>
1524       </section>
1525       <section>
1526         <title>Log Directory</title>
1527         <para>
1528           AltosUI logs all telemetry data and saves all TeleMetrum flash
1529           data to this directory. This directory is also used as the
1530           staring point when selecting data files for display or export.
1531         </para>
1532         <para>
1533           Click on the directory name to bring up a directory choosing
1534           dialog, select a new directory and click 'Select Directory' to
1535           change where AltosUI reads and writes data files.
1536         </para>
1537       </section>
1538       <section>
1539         <title>Callsign</title>
1540         <para>
1541           This value is used in command packet mode and is transmitted
1542           in each packet sent from TeleDongle and received from
1543           TeleMetrum. It is not used in telemetry mode as that transmits
1544           packets only from TeleMetrum to TeleDongle. Configure this
1545           with the AltosUI operators call sign as needed to comply with
1546           your local radio regulations.
1547         </para>
1548       </section>
1549       <section>
1550         <title>Font Size</title>
1551         <para>
1552           Selects the set of fonts used in the flight monitor
1553           window. Choose between the small, medium and large sets.
1554         </para>
1555       </section>
1556       <section>
1557         <title>Serial Debug</title>
1558         <para>
1559           This causes all communication with a connected device to be
1560           dumped to the console from which AltosUI was started. If
1561           you've started it from an icon or menu entry, the output
1562           will simply be discarded. This mode can be useful to debug
1563           various serial communication issues.
1564         </para>
1565       </section>
1566       <section>
1567         <title>Manage Frequencies</title>
1568         <para>
1569           This brings up a dialog where you can configure the set of
1570           frequencies shown in the various frequency menus. You can
1571           add as many as you like, or even reconfigure the default
1572           set. Changing this list does not affect the frequency
1573           settings of any devices, it only changes the set of
1574           frequencies shown in the menus.
1575         </para>
1576       </section>
1577     </section>
1578     <section>
1579       <title>Flash Image</title>
1580       <para>
1581         This reprograms any Altus Metrum device by using a TeleMetrum
1582         or TeleDongle as a programming dongle. Please read the
1583         directions for flashing devices in the Updating Device
1584         Firmware section above
1585       </para>
1586       <para>
1587         Once you have the programmer and target devices connected,
1588         push the 'Flash Image' button. That will present a dialog box
1589         listing all of the connected devices. Carefully select the
1590         programmer device, not the device to be programmed.
1591       </para>
1592       <para>
1593         Next, select the image to flash to the device. These are named
1594         with the product name and firmware version. The file selector
1595         will start in the directory containing the firmware included
1596         with the AltosUI package. Navigate to the directory containing
1597         the desired firmware if it isn't there.
1598       </para>
1599       <para>
1600         Next, a small dialog containing the device serial number and
1601         RF calibration values should appear. If these values are
1602         incorrect (possibly due to a corrupted image in the device),
1603         enter the correct values here.
1604       </para>
1605       <para>
1606         Finally, a dialog containing a progress bar will follow the
1607         programming process.
1608       </para>
1609       <para>
1610         When programming is complete, the target device will
1611         reboot. Note that if the target device is connected via USB, you
1612         will have to unplug it and then plug it back in for the USB
1613         connection to reset so that you can communicate with the device
1614         again.
1615       </para>
1616     </section>
1617     <section>
1618       <title>Fire Igniter</title>
1619       <para>
1620         This activates the igniter circuits in TeleMetrum to help test
1621         recovery systems deployment. Because this command can operate
1622         over the Packet Command Link, you can prepare the rocket as
1623         for flight and then test the recovery system without needing
1624         to snake wires inside the air-frame.
1625       </para>
1626       <para>
1627         Selecting the 'Fire Igniter' button brings up the usual device
1628         selection dialog. Pick the desired TeleDongle or TeleMetrum
1629         device. This brings up another window which shows the current
1630         continuity test status for both apogee and main charges.
1631       </para>
1632       <para>
1633         Next, select the desired igniter to fire. This will enable the
1634         'Arm' button.
1635       </para>
1636       <para>
1637         Select the 'Arm' button. This enables the 'Fire' button. The
1638         word 'Arm' is replaced by a countdown timer indicating that
1639         you have 10 seconds to press the 'Fire' button or the system
1640         will deactivate, at which point you start over again at
1641         selecting the desired igniter.
1642       </para>
1643     </section>
1644     <section>
1645       <title>Scan Channels</title>
1646       <para>
1647         This listens for telemetry packets on all of the configured
1648         frequencies, displaying information about each device it
1649         receives a packet from. You can select which of the three
1650         telemetry formats should be tried; by default, it only listens
1651         for the standard telemetry packets used in v1.0 and later
1652         firmware.
1653       </para>
1654     </section>
1655     <section>
1656       <title>Load Maps</title>
1657       <para>
1658         Before heading out to a new launch site, you can use this to
1659         load satellite images in case you don't have internet
1660         connectivity at the site. This loads a fairly large area
1661         around the launch site, which should cover any flight you're likely to make.
1662       </para>
1663       <para>
1664         There's a drop-down menu of launch sites we know about; if
1665         your favorites aren't there, please let us know the lat/lon
1666         and name of the site. The contents of this list are actually
1667         downloaded at run-time, so as new sites are sent in, they'll
1668         get automatically added to this list.
1669       </para>
1670       <para>
1671         If the launch site isn't in the list, you can manually enter the lat/lon values
1672       </para>
1673       <para>
1674         Clicking the 'Load Map' button will fetch images from Google
1675         Maps; note that Google limits how many images you can fetch at
1676         once, so if you load more than one launch site, you may get
1677         some gray areas in the map which indicate that Google is tired
1678         of sending data to you. Try again later.
1679       </para>
1680     </section>
1681     <section>
1682       <title>Monitor Idle</title>
1683       <para>
1684         This brings up a dialog similar to the Monitor Flight UI,
1685         except it works with the altimeter in "idle" mode by sending
1686         query commands to discover the current state rather than
1687         listening for telemetry packets.
1688       </para>
1689     </section>
1690   </chapter>
1691   <chapter>
1692     <title>Using Altus Metrum Products</title>
1693     <section>
1694       <title>Being Legal</title>
1695       <para>
1696         First off, in the US, you need an <ulink url="http://www.altusmetrum.org/Radio/">amateur radio license</ulink> or
1697         other authorization to legally operate the radio transmitters that are part
1698         of our products.
1699       </para>
1700       </section>
1701       <section>
1702         <title>In the Rocket</title>
1703         <para>
1704           In the rocket itself, you just need a <ulink url="http://www.altusmetrum.org/TeleMetrum/">TeleMetrum</ulink> or
1705           <ulink url="http://www.altusmetrum.org/TeleMini/">TeleMini</ulink> board and
1706           a Li-Po rechargeable battery.  An 860mAh battery weighs less than a 9V
1707           alkaline battery, and will run a TeleMetrum for hours.
1708           A 110mAh battery weighs less than a triple A battery and will run a TeleMetrum for
1709           a few hours, or a TeleMini for much (much) longer.
1710         </para>
1711         <para>
1712           By default, we ship the altimeters with a simple wire antenna.  If your
1713           electronics bay or the air-frame it resides within is made of carbon fiber,
1714           which is opaque to RF signals, you may choose to have an SMA connector
1715           installed so that you can run a coaxial cable to an antenna mounted
1716           elsewhere in the rocket.
1717         </para>
1718       </section>
1719       <section>
1720         <title>On the Ground</title>
1721         <para>
1722           To receive the data stream from the rocket, you need an antenna and short
1723           feed-line connected to one of our <ulink url="http://www.altusmetrum.org/TeleDongle/">TeleDongle</ulink> units.  The
1724           TeleDongle in turn plugs directly into the USB port on a notebook
1725           computer.  Because TeleDongle looks like a simple serial port, your computer
1726           does not require special device drivers... just plug it in.
1727         </para>
1728         <para>
1729           The GUI tool, AltosUI, is written in Java and runs across
1730           Linux, Mac OS and Windows. There's also a suite of C tools
1731           for Linux which can perform most of the same tasks.
1732         </para>
1733         <para>
1734           After the flight, you can use the RF link to extract the more detailed data
1735           logged in either TeleMetrum or TeleMini devices, or you can use a mini USB cable to plug into the
1736           TeleMetrum board directly.  Pulling out the data without having to open up
1737           the rocket is pretty cool!  A USB cable is also how you charge the Li-Po
1738           battery, so you'll want one of those anyway... the same cable used by lots
1739           of digital cameras and other modern electronic stuff will work fine.
1740         </para>
1741         <para>
1742           If your TeleMetrum-equipped rocket lands out of sight, you may enjoy having a hand-held GPS
1743           receiver, so that you can put in a way-point for the last reported rocket
1744           position before touch-down.  This makes looking for your rocket a lot like
1745           Geo-Caching... just go to the way-point and look around starting from there.
1746         </para>
1747         <para>
1748           You may also enjoy having a ham radio "HT" that covers the 70cm band... you
1749           can use that with your antenna to direction-find the rocket on the ground
1750           the same way you can use a Walston or Beeline tracker.  This can be handy
1751           if the rocket is hiding in sage brush or a tree, or if the last GPS position
1752           doesn't get you close enough because the rocket dropped into a canyon, or
1753           the wind is blowing it across a dry lake bed, or something like that...  Keith
1754           and Bdale both currently own and use the Yaesu VX-7R at launches.
1755         </para>
1756         <para>
1757           So, to recap, on the ground the hardware you'll need includes:
1758           <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
1759             <listitem>
1760               an antenna and feed-line
1761             </listitem>
1762             <listitem>
1763               a TeleDongle
1764             </listitem>
1765             <listitem>
1766               a notebook computer
1767             </listitem>
1768             <listitem>
1769               optionally, a hand-held GPS receiver
1770             </listitem>
1771             <listitem>
1772               optionally, an HT or receiver covering 435 MHz
1773             </listitem>
1774           </orderedlist>
1775         </para>
1776         <para>
1777           The best hand-held commercial directional antennas we've found for radio
1778           direction finding rockets are from
1779           <ulink url="http://www.arrowantennas.com/" >
1780             Arrow Antennas.
1781           </ulink>
1782           The 440-3 and 440-5 are both good choices for finding a
1783           TeleMetrum- or TeleMini- equipped rocket when used with a suitable 70cm HT.
1784         </para>
1785       </section>
1786       <section>
1787         <title>Data Analysis</title>
1788         <para>
1789           Our software makes it easy to log the data from each flight, both the
1790           telemetry received over the RF link during the flight itself, and the more
1791           complete data log recorded in the flash memory on the altimeter
1792           board.  Once this data is on your computer, our post-flight tools make it
1793           easy to quickly get to the numbers everyone wants, like apogee altitude,
1794           max acceleration, and max velocity.  You can also generate and view a
1795           standard set of plots showing the altitude, acceleration, and
1796           velocity of the rocket during flight.  And you can even export a TeleMetrum data file
1797           usable with Google Maps and Google Earth for visualizing the flight path
1798           in two or three dimensions!
1799         </para>
1800         <para>
1801           Our ultimate goal is to emit a set of files for each flight that can be
1802           published as a web page per flight, or just viewed on your local disk with
1803           a web browser.
1804         </para>
1805       </section>
1806       <section>
1807         <title>Future Plans</title>
1808         <para>
1809           In the future, we intend to offer "companion boards" for the rocket that will
1810           plug in to TeleMetrum to collect additional data, provide more pyro channels,
1811           and so forth.  A reference design for a companion board will be documented
1812           soon, and will be compatible with open source Arduino programming tools.
1813         </para>
1814         <para>
1815           We are also working on the design of a hand-held ground terminal that will
1816           allow monitoring the rocket's status, collecting data during flight, and
1817           logging data after flight without the need for a notebook computer on the
1818           flight line.  Particularly since it is so difficult to read most notebook
1819           screens in direct sunlight, we think this will be a great thing to have.
1820         </para>
1821         <para>
1822           Because all of our work is open, both the hardware designs and the software,
1823           if you have some great idea for an addition to the current Altus Metrum family,
1824           feel free to dive in and help!  Or let us know what you'd like to see that
1825           we aren't already working on, and maybe we'll get excited about it too...
1826         </para>
1827     </section>
1828   </chapter>
1829   <chapter>
1830     <title>Altimeter Installation Recommendations</title>
1831     <para>
1832       Building high-power rockets that fly safely is hard enough. Mix
1833       in some sophisticated electronics and a bunch of radio energy
1834       and oftentimes you find few perfect solutions. This chapter
1835       contains some suggestions about how to install Altus Metrum
1836       products into the rocket air-frame, including how to safely and
1837       reliably mix a variety of electronics into the same air-frame.
1838     </para>
1839     <section>
1840       <title>Mounting the Altimeter</title>
1841       <para>
1842         The first consideration is to ensure that the altimeter is
1843         securely fastened to the air-frame. For TeleMetrum, we use
1844         nylon standoffs and nylon screws; they're good to at least 50G
1845         and cannot cause any electrical issues on the board. For
1846         TeleMini, we usually cut small pieces of 1/16" balsa to fit
1847         under the screw holes, and then take 2x56 nylon screws and
1848         screw them through the TeleMini mounting holes, through the
1849         balsa and into the underlying material.
1850       </para>
1851       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
1852         <listitem>
1853           Make sure TeleMetrum is aligned precisely along the axis of
1854           acceleration so that the accelerometer can accurately
1855           capture data during the flight.
1856         </listitem>
1857         <listitem>
1858           Watch for any metal touching components on the
1859           board. Shorting out connections on the bottom of the board
1860           can cause the altimeter to fail during flight.
1861         </listitem>
1862       </orderedlist>
1863     </section>
1864     <section>
1865       <title>Dealing with the Antenna</title>
1866       <para>
1867         The antenna supplied is just a piece of solid, insulated,
1868         wire. If it gets damaged or broken, it can be easily
1869         replaced. It should be kept straight and not cut; bending or
1870         cutting it will change the resonant frequency and/or
1871         impedance, making it a less efficient radiator and thus
1872         reducing the range of the telemetry signal.
1873       </para>
1874       <para>
1875         Keeping metal away from the antenna will provide better range
1876         and a more even radiation pattern. In most rockets, it's not
1877         entirely possible to isolate the antenna from metal
1878         components; there are often bolts, all-thread and wires from other
1879         electronics to contend with. Just be aware that the more stuff
1880         like this around the antenna, the lower the range.
1881       </para>
1882       <para>
1883         Make sure the antenna is not inside a tube made or covered
1884         with conducting material. Carbon fiber is the most common
1885         culprit here -- CF is a good conductor and will effectively
1886         shield the antenna, dramatically reducing signal strength and
1887         range. Metallic flake paint is another effective shielding
1888         material which is to be avoided around any antennas.
1889       </para>
1890       <para>
1891         If the ebay is large enough, it can be convenient to simply
1892         mount the altimeter at one end and stretch the antenna out
1893         inside. Taping the antenna to the sled can keep it straight
1894         under acceleration. If there are metal rods, keep the
1895         antenna as far away as possible.
1896       </para>
1897       <para>
1898         For a shorter ebay, it's quite practical to have the antenna
1899         run through a bulkhead and into an adjacent bay. Drill a small
1900         hole in the bulkhead, pass the antenna wire through it and
1901         then seal it up with glue or clay. We've also used acrylic
1902         tubing to create a cavity for the antenna wire. This works a
1903         bit better in that the antenna is known to stay straight and
1904         not get folded by recovery components in the bay. Angle the
1905         tubing towards the side wall of the rocket and it ends up
1906         consuming very little space.
1907       </para>
1908       <para>
1909         If you need to place the antenna at a distance from the
1910         altimeter, you can replace the antenna with an edge-mounted
1911         SMA connector, and then run 50Ω coax from the board to the
1912         antenna. Building a remote antenna is beyond the scope of this
1913         manual.
1914       </para>
1915     </section>
1916     <section>
1917       <title>Preserving GPS Reception</title>
1918       <para>
1919         The GPS antenna and receiver in TeleMetrum are highly
1920         sensitive and normally have no trouble tracking enough
1921         satellites to provide accurate position information for
1922         recovering the rocket. However, there are many ways to
1923         attenuate the GPS signal.
1924       <orderedlist inheritnum='inherit' numeration='arabic'>
1925         <listitem>
1926           Conductive tubing or coatings. Carbon fiber and metal
1927           tubing, or metallic paint will all dramatically attenuate the
1928           GPS signal. We've never heard of anyone successfully
1929           receiving GPS from inside these materials.
1930         </listitem>
1931         <listitem>
1932           Metal components near the GPS patch antenna. These will
1933           de-tune the patch antenna, changing the resonant frequency
1934           away from the L1 carrier and reduce the effectiveness of the
1935           antenna. You can place as much stuff as you like beneath the
1936           antenna as that's covered with a ground plane. But, keep
1937           wires and metal out from above the patch antenna.
1938         </listitem>
1939       </orderedlist>
1940       </para>
1941     </section>
1942     <section>
1943       <title>Radio Frequency Interference</title>
1944       <para>
1945         Any altimeter will generate RFI; the digital circuits use
1946         high-frequency clocks that spray radio interference across a
1947         wide band. Altusmetrum altimeters generate intentional radio
1948         signals as well, increasing the amount of RF energy around the board.
1949       </para>
1950       <para>
1951         Rocketry altimeters also use precise sensors measuring air
1952         pressure and acceleration. Tiny changes in voltage can cause
1953         these sensor readings to vary by a huge amount. When the
1954         sensors start mis-reporting data, the altimeter can either
1955         fire the igniters at the wrong time, or not fire them at all.
1956       </para>
1957       <para>
1958         Voltages are induced when radio frequency energy is
1959         transmitted from one circuit to another. Here are things that
1960         increase the induced voltage and current:
1961       </para>
1962       <itemizedlist>
1963         <listitem>
1964           Keep wires from different circuits apart. Moving circuits
1965           further apart will reduce RFI.
1966         </listitem>
1967         <listitem>
1968           Avoid parallel wires from different circuits. The longer two
1969           wires run parallel to one another, the larger the amount of
1970           transferred energy. Cross wires at right angles to reduce
1971           RFI.
1972         </listitem>
1973         <listitem>
1974           Twist wires from the same circuits. Two wires the same
1975           distance from the transmitter will get the same amount of
1976           induced energy which will then cancel out. Any time you have
1977           a wire pair running together, twist the pair together to
1978           even out distances and reduce RFI. For altimeters, this
1979           includes battery leads, switch hookups and igniter
1980           circuits.
1981         </listitem>
1982         <listitem>
1983           Avoid resonant lengths. Know what frequencies are present
1984           in the environment and avoid having wire lengths near a
1985           natural resonant length. Altusmetrum products transmit on the
1986           70cm amateur band, so you should avoid lengths that are a
1987           simple ratio of that length; essentially any multiple of 1/4
1988           of the wavelength (17.5cm).
1989         </listitem>
1990       </itemizedlist>
1991     </section>
1992     <section>
1993       <title>The Barometric Sensor</title>
1994       <para>
1995         Altusmetrum altimeters measure altitude with a barometric
1996         sensor, essentially measuring the amount of air above the
1997         rocket to figure out how high it is. A large number of
1998         measurements are taken as the altimeter initializes itself to
1999         figure out the pad altitude. Subsequent measurements are then
2000         used to compute the height above the pad.
2001       </para>
2002       <para>
2003         To accurately measure atmospheric pressure, the ebay
2004         containing the altimeter must be vented outside the
2005         air-frame. The vent must be placed in a region of linear
2006         airflow, smooth and not in an area of increasing or decreasing
2007         pressure.
2008       </para>
2009       <para>
2010         The barometric sensor in the altimeter is quite sensitive to
2011         chemical damage from the products of APCP or BP combustion, so
2012         make sure the ebay is carefully sealed from any compartment
2013         which contains ejection charges or motors.
2014       </para>
2015     </section>
2016     <section>
2017       <title>Ground Testing</title>
2018       <para>
2019         The most important aspect of any installation is careful
2020         ground testing. Bringing an air-frame up to the LCO table which
2021         hasn't been ground tested can lead to delays or ejection
2022         charges firing on the pad, or, even worse, a recovery system
2023         failure.
2024       </para>
2025       <para>
2026         Do a 'full systems' test that includes wiring up all igniters
2027         without any BP and turning on all of the electronics in flight
2028         mode. This will catch any mistakes in wiring and any residual
2029         RFI issues that might accidentally fire igniters at the wrong
2030         time. Let the air-frame sit for several minutes, checking for
2031         adequate telemetry signal strength and GPS lock.
2032       </para>
2033       <para>
2034         Ground test the ejection charges. Prepare the rocket for
2035         flight, loading ejection charges and igniters. Completely
2036         assemble the air-frame and then use the 'Fire Igniters'
2037         interface through a TeleDongle to command each charge to
2038         fire. Make sure the charge is sufficient to robustly separate
2039         the air-frame and deploy the recovery system.
2040       </para>
2041     </section>
2042   </chapter>
2043   <chapter>
2044     <title>Hardware Specifications</title>
2045     <section>
2046       <title>TeleMetrum Specifications</title>
2047       <itemizedlist>
2048         <listitem>
2049           <para>
2050             Recording altimeter for model rocketry.
2051           </para>
2052         </listitem>
2053         <listitem>
2054           <para>
2055             Supports dual deployment (can fire 2 ejection charges).
2056           </para>
2057         </listitem>
2058         <listitem>
2059           <para>
2060             70cm ham-band transceiver for telemetry down-link.
2061           </para>
2062         </listitem>
2063         <listitem>
2064           <para>
2065             Barometric pressure sensor good to 45k feet MSL.
2066           </para>
2067         </listitem>
2068         <listitem>
2069           <para>
2070             1-axis high-g accelerometer for motor characterization, capable of
2071             +/- 50g using default part.
2072           </para>
2073         </listitem>
2074         <listitem>
2075           <para>
2076             On-board, integrated GPS receiver with 5Hz update rate capability.
2077           </para>
2078         </listitem>
2079         <listitem>
2080           <para>
2081             On-board 1 megabyte non-volatile memory for flight data storage.
2082           </para>
2083         </listitem>
2084         <listitem>
2085           <para>
2086             USB interface for battery charging, configuration, and data recovery.
2087           </para>
2088         </listitem>
2089         <listitem>
2090           <para>
2091             Fully integrated support for Li-Po rechargeable batteries.
2092           </para>
2093         </listitem>
2094         <listitem>
2095           <para>
2096             Uses Li-Po to fire e-matches, can be modified to support 
2097             optional separate pyro battery if needed.
2098           </para>
2099         </listitem>
2100         <listitem>
2101           <para>
2102             2.75 x 1 inch board designed to fit inside 29mm air-frame coupler tube.
2103           </para>
2104         </listitem>
2105       </itemizedlist>
2106     </section>
2107     <section>
2108       <title>TeleMini Specifications</title>
2109       <itemizedlist>
2110         <listitem>
2111           <para>
2112             Recording altimeter for model rocketry.
2113           </para>
2114         </listitem>
2115         <listitem>
2116           <para>
2117             Supports dual deployment (can fire 2 ejection charges).
2118           </para>
2119         </listitem>
2120         <listitem>
2121           <para>
2122             70cm ham-band transceiver for telemetry down-link.
2123           </para>
2124         </listitem>
2125         <listitem>
2126           <para>
2127             Barometric pressure sensor good to 45k feet MSL.
2128           </para>
2129         </listitem>
2130         <listitem>
2131           <para>
2132             On-board 5 kilobyte non-volatile memory for flight data storage.
2133           </para>
2134         </listitem>
2135         <listitem>
2136           <para>
2137             RF interface for battery charging, configuration, and data recovery.
2138           </para>
2139         </listitem>
2140         <listitem>
2141           <para>
2142             Support for Li-Po rechargeable batteries, using an external charger.
2143           </para>
2144         </listitem>
2145         <listitem>
2146           <para>
2147             Uses Li-Po to fire e-matches, can be modified to support 
2148             optional separate pyro battery if needed.
2149           </para>
2150         </listitem>
2151         <listitem>
2152           <para>
2153             1.5 x .5 inch board designed to fit inside 18mm air-frame coupler tube.
2154           </para>
2155         </listitem>
2156       </itemizedlist>
2157     </section>
2158   </chapter>
2159   <chapter>
2160     <title>FAQ</title>
2161       <para>
2162         TeleMetrum seems to shut off when disconnected from the
2163         computer.  Make sure the battery is adequately charged.  Remember the
2164         unit will pull more power than the USB port can deliver before the
2165         GPS enters "locked" mode.  The battery charges best when TeleMetrum
2166         is turned off.
2167       </para>
2168       <para>
2169         It's impossible to stop the TeleDongle when it's in "p" mode, I have
2170         to unplug the USB cable?  Make sure you have tried to "escape out" of
2171         this mode.  If this doesn't work the reboot procedure for the
2172         TeleDongle *is* to simply unplug it. 'cu' however will retain it's
2173         outgoing buffer IF your "escape out" ('~~') does not work.
2174         At this point using either 'ao-view' (or possibly
2175         'cutemon') instead of 'cu' will 'clear' the issue and allow renewed
2176         communication.
2177       </para>
2178       <para>
2179         The amber LED (on the TeleMetrum) lights up when both
2180         battery and USB are connected. Does this mean it's charging?
2181         Yes, the yellow LED indicates the charging at the 'regular' rate.
2182         If the led is out but the unit is still plugged into a USB port,
2183         then the battery is being charged at a 'trickle' rate.
2184       </para>
2185       <para>
2186         There are no "dit-dah-dah-dit" sound or lights like the manual mentions?
2187         That's the "pad" mode.  Weak batteries might be the problem.
2188         It is also possible that the TeleMetrum is horizontal and the output
2189         is instead a "dit-dit" meaning 'idle'. For TeleMini, it's possible that
2190         it received a command packet which would have left it in "pad" mode.
2191       </para>
2192       <para>
2193         How do I save flight data?
2194         Live telemetry is written to file(s) whenever AltosUI is connected
2195         to the TeleDongle.  The file area defaults to ~/TeleMetrum
2196         but is easily changed using the menus in AltosUI. The files that
2197         are written end in '.telem'. The after-flight
2198         data-dumped files will end in .eeprom and represent continuous data
2199         unlike the RF-linked .telem files that are subject to losses
2200         along the RF data path.
2201         See the above instructions on what and how to save the eeprom stored
2202         data after physically retrieving your altimeter.  Make sure to save
2203         the on-board data after each flight; while the TeleMetrum can store
2204         multiple flights, you never know when you'll lose the altimeter...
2205       </para>
2206   </chapter>
2207   <appendix>
2208     <title>Notes for Older Software</title>
2209     <para>
2210       <emphasis>
2211       Before AltosUI was written, using Altus Metrum devices required
2212       some finesse with the Linux command line. There was a limited
2213       GUI tool, ao-view, which provided functionality similar to the
2214       Monitor Flight window in AltosUI, but everything else was a
2215       fairly 80's experience. This appendix includes documentation for
2216       using that software.
2217       </emphasis>
2218     </para>
2219     <para>
2220       Both TeleMetrum and TeleDongle can be directly communicated
2221       with using USB ports. The first thing you should try after getting
2222       both units plugged into to your computer's USB port(s) is to run
2223       'ao-list' from a terminal-window to see what port-device-name each
2224       device has been assigned by the operating system.
2225       You will need this information to access the devices via their
2226       respective on-board firmware and data using other command line
2227       programs in the AltOS software suite.
2228     </para>
2229     <para>
2230       TeleMini can be communicated with through a TeleDongle device
2231       over the radio link. When first booted, TeleMini listens for a
2232       TeleDongle device and if it receives a packet, it goes into
2233       'idle' mode. Otherwise, it goes into 'pad' mode and waits to be
2234       launched. The easiest way to get it talking is to start the
2235       communication link on the TeleDongle and the power up the
2236       TeleMini board.
2237     </para>
2238     <para>
2239       To access the device's firmware for configuration you need a terminal
2240       program such as you would use to talk to a modem.  The software
2241       authors prefer using the program 'cu' which comes from the UUCP package
2242       on most Unix-like systems such as Linux.  An example command line for
2243       cu might be 'cu -l /dev/ttyACM0', substituting the correct number
2244       indicated from running the
2245       ao-list program.  Another reasonable terminal program for Linux is
2246       'cutecom'.  The default 'escape'
2247       character used by CU (i.e. the character you use to
2248       issue commands to cu itself instead of sending the command as input
2249       to the connected device) is a '~'. You will need this for use in
2250       only two different ways during normal operations. First is to exit
2251       the program by sending a '~.' which is called a 'escape-disconnect'
2252       and allows you to close-out from 'cu'. The
2253       second use will be outlined later.
2254     </para>
2255     <para>
2256       All of the Altus Metrum devices share the concept of a two level
2257       command set in their firmware.
2258       The first layer has several single letter commands. Once
2259       you are using 'cu' (or 'cutecom') sending (typing) a '?'
2260       returns a full list of these
2261       commands. The second level are configuration sub-commands accessed
2262       using the 'c' command, for
2263       instance typing 'c?' will give you this second level of commands
2264       (all of which require the
2265       letter 'c' to access).  Please note that most configuration options
2266       are stored only in Flash memory; TeleDongle doesn't provide any storage
2267       for these options and so they'll all be lost when you unplug it.
2268     </para>
2269     <para>
2270       Try setting these configuration ('c' or second level menu) values.  A good
2271       place to start is by setting your call sign.  By default, the boards
2272       use 'N0CALL' which is cute, but not exactly legal!
2273       Spend a few minutes getting comfortable with the units, their
2274       firmware, and 'cu' (or possibly 'cutecom').
2275       For instance, try to send
2276       (type) a 'c r 2' and verify the channel change by sending a 'c s'.
2277       Verify you can connect and disconnect from the units while in your
2278       terminal program by sending the escape-disconnect mentioned above.
2279     </para>
2280     <para>
2281       Note that the 'reboot' command, which is very useful on the altimeters,
2282       will likely just cause problems with the dongle.  The *correct* way
2283       to reset the dongle is just to unplug and re-plug it.
2284     </para>
2285     <para>
2286       A fun thing to do at the launch site and something you can do while
2287       learning how to use these units is to play with the RF-link access
2288       between an altimeter and the TeleDongle.  Be aware that you *must* create
2289       some physical separation between the devices, otherwise the link will
2290       not function due to signal overload in the receivers in each device.
2291     </para>
2292     <para>
2293       Now might be a good time to take a break and read the rest of this
2294       manual, particularly about the two "modes" that the altimeters
2295       can be placed in. TeleMetrum uses the position of the device when booting
2296       up will determine whether the unit is in "pad" or "idle" mode. TeleMini
2297       enters "idle" mode when it receives a command packet within the first 5 seconds
2298       of being powered up, otherwise it enters "pad" mode.
2299     </para>
2300     <para>
2301       You can access an altimeter in idle mode from the TeleDongle's USB
2302       connection using the RF link
2303       by issuing a 'p' command to the TeleDongle. Practice connecting and
2304       disconnecting ('~~' while using 'cu') from the altimeter.  If
2305       you cannot escape out of the "p" command, (by using a '~~' when in
2306       CU) then it is likely that your kernel has issues.  Try a newer version.
2307     </para>
2308     <para>
2309       Using this RF link allows you to configure the altimeter, test
2310       fire e-matches and igniters from the flight line, check pyro-match
2311       continuity and so forth. You can leave the unit turned on while it
2312       is in 'idle mode' and then place the
2313       rocket vertically on the launch pad, walk away and then issue a
2314       reboot command.  The altimeter will reboot and start sending data
2315       having changed to the "pad" mode. If the TeleDongle is not receiving
2316       this data, you can disconnect 'cu' from the TeleDongle using the
2317       procedures mentioned above and THEN connect to the TeleDongle from
2318       inside 'ao-view'. If this doesn't work, disconnect from the
2319       TeleDongle, unplug it, and try again after plugging it back in.
2320     </para>
2321     <para>
2322       On TeleMetrum, the GPS will eventually find enough satellites, lock in on them,
2323       and 'ao-view' will both auditorily announce and visually indicate
2324       that GPS is ready.
2325       Now you can launch knowing that you have a good data path and
2326       good satellite lock for flight data and recovery.  Remember
2327       you MUST tell ao-view to connect to the TeleDongle explicitly in
2328       order for ao-view to be able to receive data.
2329     </para>
2330     <para>
2331       The altimeters provide RDF (radio direction finding) tones on
2332       the pad, during descent and after landing. These can be used to
2333       locate the rocket using a directional antenna; the signal
2334       strength providing an indication of the direction from receiver to rocket.
2335     </para>
2336     <para>
2337       TeleMetrum also provides GPS trekking data, which can further simplify
2338       locating the rocket once it has landed. (The last good GPS data
2339       received before touch-down will be on the data screen of 'ao-view'.)
2340     </para>
2341     <para>
2342       Once you have recovered the rocket you can download the eeprom
2343       contents using either 'ao-dumplog' (or possibly 'ao-eeprom'), over
2344       either a USB cable or over the radio link using TeleDongle.
2345       And by following the man page for 'ao-postflight' you can create
2346       various data output reports, graphs, and even KML data to see the
2347       flight trajectory in Google-earth. (Moving the viewing angle making
2348       sure to connect the yellow lines while in Google-earth is the proper
2349       technique.)
2350     </para>
2351     <para>
2352       As for ao-view.... some things are in the menu but don't do anything
2353       very useful.  The developers have stopped working on ao-view to focus
2354       on a new, cross-platform ground station program.  So ao-view may or
2355       may not be updated in the future.  Mostly you just use
2356       the Log and Device menus.  It has a wonderful display of the incoming
2357       flight data and I am sure you will enjoy what it has to say to you
2358       once you enable the voice output!
2359     </para>
2360   </appendix>
2361   <appendix
2362       xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude">
2363     <title>Release Notes</title>
2364     <xi:include href="release-notes-1.0.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2365     <xi:include href="release-notes-0.9.2.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2366     <xi:include href="release-notes-0.9.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2367     <xi:include href="release-notes-0.8.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2368     <xi:include href="release-notes-0.7.1.xsl"  xpointer="xpointer(/article/*)"/>
2369   </appendix>
2370 </book>
2371
2372 <!--  LocalWords:  Altusmetrum
2373 -->