git.gag.com Git - fw/altos/blob - src/ao_gps.c

   1 /*
   2  * Copyright © 2009 Keith Packard <keithp@keithp.com>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6  * the Free Software Foundation; version 2 of the License.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  14  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  15  * 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
  16  */
  17
  18 #ifndef AO_GPS_TEST
  19 #include "ao.h"
  20 #endif
  21
  22 __xdata uint8_t ao_gps_mutex;
  23 __xdata struct ao_gps_data      ao_gps_data;
  24 __xdata struct ao_gps_tracking_data     ao_gps_tracking_data;
  25
  26 static const char ao_gps_set_nmea[] = "\r\n$PSRF100,0,57600,8,1,0*37\r\n";
  27
  28 const char ao_gps_config[] = {
  29
  30         0xa0, 0xa2, 0x00, 0x0e, /* length: 14 bytes */
  31         136,                    /* mode control */
  32         0, 0,                   /* reserved */
  33         0,                      /* degraded mode (allow 1-SV navigation) */
  34         0, 0,                   /* reserved */
  35         0, 0,                   /* user specified altitude */
  36         2,                      /* alt hold mode (disabled, require 3d fixes) */
  37         0,                      /* alt hold source (use last computed altitude) */
  38         0,                      /* reserved */
  39         10,                     /* Degraded time out (10 sec) */
  40         10,                     /* Dead Reckoning time out (10 sec) */
  41         0,                      /* Track smoothing (disabled) */
  42         0x00, 0x8e, 0xb0, 0xb3,
  43
  44         0xa0, 0xa2, 0x00, 0x08, /* length: 8 bytes */
  45         166,                    /* Set message rate */
  46         2,                      /* enable/disable all messages */
  47         0,                      /* message id (ignored) */
  48         0,                      /* update rate (0 = disable) */
  49         0, 0, 0, 0,             /* reserved */
  50         0x00, 0xa8, 0xb0, 0xb3,
  51
  52         0xa0, 0xa2, 0x00, 0x02, /* length: 2 bytes */
  53         143,                    /* static navigation */
  54         0,                      /* disable */
  55         0x00, 0x8f, 0xb0, 0xb3,
  56 };
  57
  58 #define NAV_TYPE_GPS_FIX_TYPE_MASK                      (7 << 0)
  59 #define NAV_TYPE_NO_FIX                                 (0 << 0)
  60 #define NAV_TYPE_SV_KF                                  (1 << 0)
  61 #define NAV_TYPE_2_SV_KF                                (2 << 0)
  62 #define NAV_TYPE_3_SV_KF                                (3 << 0)
  63 #define NAV_TYPE_4_SV_KF                                (4 << 0)
  64 #define NAV_TYPE_2D_LEAST_SQUARES                       (5 << 0)
  65 #define NAV_TYPE_3D_LEAST_SQUARES                       (6 << 0)
  66 #define NAV_TYPE_DR                                     (7 << 0)
  67 #define NAV_TYPE_TRICKLE_POWER                          (1 << 3)
  68 #define NAV_TYPE_ALTITUDE_HOLD_MASK                     (3 << 4)
  69 #define NAV_TYPE_ALTITUDE_HOLD_NONE                     (0 << 4)
  70 #define NAV_TYPE_ALTITUDE_HOLD_KF                       (1 << 4)
  71 #define NAV_TYPE_ALTITUDE_HOLD_USER                     (2 << 4)
  72 #define NAV_TYPE_ALTITUDE_HOLD_ALWAYS                   (3 << 4)
  73 #define NAV_TYPE_DOP_LIMIT_EXCEEDED                     (1 << 6)
  74 #define NAV_TYPE_DGPS_APPLIED                           (1 << 7)
  75 #define NAV_TYPE_SENSOR_DR                              (1 << 8)
  76 #define NAV_TYPE_OVERDETERMINED                         (1 << 9)
  77 #define NAV_TYPE_DR_TIMEOUT_EXCEEDED                    (1 << 10)
  78 #define NAV_TYPE_FIX_MI_EDIT                            (1 << 11)
  79 #define NAV_TYPE_INVALID_VELOCITY                       (1 << 12)
  80 #define NAV_TYPE_ALTITUDE_HOLD_DISABLED                 (1 << 13)
  81 #define NAV_TYPE_DR_ERROR_STATUS_MASK                   (3 << 14)
  82 #define NAV_TYPE_DR_ERROR_STATUS_GPS_ONLY               (0 << 14)
  83 #define NAV_TYPE_DR_ERROR_STATUS_DR_FROM_GPS            (1 << 14)
  84 #define NAV_TYPE_DR_ERROR_STATUS_DR_SENSOR_ERROR        (2 << 14)
  85 #define NAV_TYPE_DR_ERROR_STATUS_DR_IN_TEST             (3 << 14)
  86
  87 struct sirf_geodetic_nav_data {
  88         uint16_t        nav_type;
  89         uint16_t        utc_year;
  90         uint8_t         utc_month;
  91         uint8_t         utc_day;
  92         uint8_t         utc_hour;
  93         uint8_t         utc_minute;
  94         uint16_t        utc_second;
  95         int32_t         lat;
  96         int32_t         lon;
  97         int32_t         alt_msl;
  98         uint16_t        ground_speed;
  99         uint16_t        course;
 100         int16_t         climb_rate;
 101         uint32_t        h_error;
 102         uint32_t        v_error;
 103         uint8_t         num_sv;
 104         uint8_t         hdop;
 105 };
 106
 107 static __xdata struct sirf_geodetic_nav_data    ao_sirf_data;
 108
 109 struct sirf_measured_sat_data {
 110         uint8_t         svid;
 111         uint16_t        state;
 112         uint8_t         c_n_1;
 113 };
 114
 115 struct sirf_measured_tracker_data {
 116         int16_t                         gps_week;
 117         uint32_t                        gps_tow;
 118         uint8_t                         channels;
 119         struct sirf_measured_sat_data   sats[12];
 120 };
 121
 122 static __xdata struct sirf_measured_tracker_data        ao_sirf_tracker_data;
 123
 124 static __pdata uint16_t ao_sirf_cksum;
 125 static __pdata uint16_t ao_sirf_len;
 126
 127 #define ao_sirf_byte()  ((uint8_t) ao_serial_getchar())
 128
 129 static uint8_t data_byte(void)
 130 {
 131         uint8_t c = ao_sirf_byte();
 132         --ao_sirf_len;
 133         ao_sirf_cksum += c;
 134         return c;
 135 }
 136
 137 static char __xdata *sirf_target;
 138
 139 static void sirf_u16(uint8_t offset)
 140 {
 141         uint16_t __xdata *ptr = (uint16_t __xdata *) (sirf_target + offset);
 142         uint16_t val;
 143
 144         val = data_byte() << 8;
 145         val |= data_byte ();
 146         *ptr = val;
 147 }
 148
 149 static void sirf_u8(uint8_t offset)
 150 {
 151         uint8_t __xdata *ptr = (uint8_t __xdata *) (sirf_target + offset);
 152         uint8_t val;
 153
 154         val = data_byte ();
 155         *ptr = val;
 156 }
 157
 158 static void sirf_u32(uint8_t offset) __reentrant
 159 {
 160         uint32_t __xdata *ptr = (uint32_t __xdata *) (sirf_target + offset);
 161         uint32_t val;
 162
 163         val = ((uint32_t) data_byte ()) << 24;
 164         val |= ((uint32_t) data_byte ()) << 16;
 165         val |= ((uint32_t) data_byte ()) << 8;
 166         val |= ((uint32_t) data_byte ());
 167         *ptr = val;
 168 }
 169
 170 static void sirf_discard(uint8_t len)
 171 {
 172         while (len--)
 173                 data_byte();
 174 }
 175
 176 #define SIRF_END        0
 177 #define SIRF_DISCARD    1
 178 #define SIRF_U8         2
 179 #define SIRF_U16        3
 180 #define SIRF_U32        4
 181 #define SIRF_U8X10      5
 182
 183 struct sirf_packet_parse {
 184         uint8_t type;
 185         uint8_t offset;
 186 };
 187
 188 static void
 189 ao_sirf_parse(void __xdata *target, const struct sirf_packet_parse *parse) __reentrant
 190 {
 191         uint8_t i, offset, j;
 192
 193         sirf_target = target;
 194         for (i = 0; ; i++) {
 195                 offset = parse[i].offset;
 196                 switch (parse[i].type) {
 197                 case SIRF_END:
 198                         return;
 199                 case SIRF_DISCARD:
 200                         sirf_discard(offset);
 201                         break;
 202                 case SIRF_U8:
 203                         sirf_u8(offset);
 204                         break;
 205                 case SIRF_U16:
 206                         sirf_u16(offset);
 207                         break;
 208                 case SIRF_U32:
 209                         sirf_u32(offset);
 210                         break;
 211                 case SIRF_U8X10:
 212                         for (j = 10; j--;)
 213                                 sirf_u8(offset++);
 214                         break;
 215                 }
 216         }
 217 }
 218
 219 static const struct sirf_packet_parse geodetic_nav_data_packet[] = {
 220         { SIRF_DISCARD, 2 },                                                    /* 1 nav valid */
 221         { SIRF_U16, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, nav_type) },        /* 3 */
 222         { SIRF_DISCARD, 6 },                                                    /* 5 week number, time of week */
 223         { SIRF_U16, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, utc_year) },        /* 11 */
 224         { SIRF_U8, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, utc_month) },        /* 13 */
 225         { SIRF_U8, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, utc_day) },          /* 14 */
 226         { SIRF_U8, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, utc_hour) },         /* 15 */
 227         { SIRF_U8, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, utc_minute) },       /* 16 */
 228         { SIRF_U16, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, utc_second) },      /* 17 */
 229         { SIRF_DISCARD, 4 },    /* satellite id list */                         /* 19 */
 230         { SIRF_U32, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, lat) },             /* 23 */
 231         { SIRF_U32, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, lon) },             /* 27 */
 232         { SIRF_DISCARD, 4 },    /* altitude from ellipsoid */                   /* 31 */
 233         { SIRF_U32, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, alt_msl) },         /* 35 */
 234         { SIRF_DISCARD, 1 },    /* map datum */                                 /* 39 */
 235         { SIRF_U16, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, ground_speed) },    /* 40 */
 236         { SIRF_U16, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, course) },          /* 42 */
 237         { SIRF_DISCARD, 2 },    /* magnetic variation */                        /* 44 */
 238         { SIRF_U16, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, climb_rate) },      /* 46 */
 239         { SIRF_DISCARD, 2 },    /* turn rate */                                 /* 48 */
 240         { SIRF_U32, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, h_error) },         /* 50 */
 241         { SIRF_U32, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, v_error) },         /* 54 */
 242         { SIRF_DISCARD, 30 },   /* time error, h_vel error, clock_bias,
 243                                    clock bias error, clock drift,
 244                                    clock drift error, distance,
 245                                    distance error, heading error */             /* 58 */
 246         { SIRF_U8, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, num_sv) },           /* 88 */
 247         { SIRF_U8, offsetof(struct sirf_geodetic_nav_data, hdop) },             /* 89 */
 248         { SIRF_DISCARD, 1 },    /* additional mode info */                      /* 90 */
 249         { SIRF_END, 0 },                                                        /* 91 */
 250 };
 251
 252 static void
 253 ao_sirf_parse_41(void) __reentrant
 254 {
 255         ao_sirf_parse(&ao_sirf_data, geodetic_nav_data_packet);
 256 }
 257
 258 static const struct sirf_packet_parse measured_tracker_data_packet[] = {
 259         { SIRF_U16, offsetof (struct sirf_measured_tracker_data, gps_week) },   /* 1 week */
 260         { SIRF_U32, offsetof (struct sirf_measured_tracker_data, gps_tow) },    /* 3 time of week */
 261         { SIRF_U8, offsetof (struct sirf_measured_tracker_data, channels) },    /* 7 channels */
 262         { SIRF_END, 0 },
 263 };
 264
 265 static const struct sirf_packet_parse measured_sat_data_packet[] = {
 266         { SIRF_U8, offsetof (struct sirf_measured_sat_data, svid) },            /* 0 SV id */
 267         { SIRF_DISCARD, 2 },                                                    /* 1 azimuth, 2 elevation */
 268         { SIRF_U16, offsetof (struct sirf_measured_sat_data, state) },          /* 2 state */
 269         { SIRF_U8, offsetof (struct sirf_measured_sat_data, c_n_1) },           /* C/N0 1 */
 270         { SIRF_DISCARD, 9 },                                                    /* C/N0 2-10 */
 271         { SIRF_END, 0 },
 272 };
 273
 274 static void
 275 ao_sirf_parse_4(void) __reentrant
 276 {
 277         uint8_t i;
 278         ao_sirf_parse(&ao_sirf_tracker_data, measured_tracker_data_packet);
 279         for (i = 0; i < 12; i++)
 280                 ao_sirf_parse(&ao_sirf_tracker_data.sats[i], measured_sat_data_packet);
 281 }
 282
 283 static void
 284 ao_gps_setup(void) __reentrant
 285 {
 286         uint8_t i, k;
 287         ao_serial_set_speed(AO_SERIAL_SPEED_4800);
 288         for (i = 0; i < 64; i++)
 289                 ao_serial_putchar(0x00);
 290         for (k = 0; k < 3; k++)
 291                 for (i = 0; i < sizeof (ao_gps_set_nmea); i++)
 292                         ao_serial_putchar(ao_gps_set_nmea[i]);
 293         ao_serial_set_speed(AO_SERIAL_SPEED_57600);
 294         for (i = 0; i < 64; i++)
 295                 ao_serial_putchar(0x00);
 296 }
 297
 298 static const char ao_gps_set_message_rate[] = {
 299         0xa0, 0xa2, 0x00, 0x08,
 300         166,
 301         0,
 302 };
 303
 304 void
 305 ao_sirf_set_message_rate(uint8_t msg, uint8_t rate)
 306 {
 307         uint16_t        cksum = 0x00a6;
 308         uint8_t         i;
 309
 310         for (i = 0; i < sizeof (ao_gps_set_message_rate); i++)
 311                 ao_serial_putchar(ao_gps_set_message_rate[i]);
 312         ao_serial_putchar(msg);
 313         ao_serial_putchar(rate);
 314         cksum = 0xa6 + msg + rate;
 315         for (i = 0; i < 4; i++)
 316                 ao_serial_putchar(0);
 317         ao_serial_putchar((cksum >> 8) & 0x7f);
 318         ao_serial_putchar(cksum & 0xff);
 319         ao_serial_putchar(0xb0);
 320         ao_serial_putchar(0xb3);
 321 }
 322
 323 static const uint8_t sirf_disable[] = {
 324         2,
 325         9,
 326         10,
 327         27,
 328         50,
 329         52,
 330 };
 331
 332 void
 333 ao_gps(void) __reentrant
 334 {
 335         uint8_t i, k;
 336         uint16_t cksum;
 337
 338         ao_gps_setup();
 339         for (k = 0; k < 5; k++)
 340         {
 341                 for (i = 0; i < sizeof (ao_gps_config); i++)
 342                         ao_serial_putchar(ao_gps_config[i]);
 343                 for (i = 0; i < sizeof (sirf_disable); i++)
 344                         ao_sirf_set_message_rate(sirf_disable[i], 0);
 345                 ao_sirf_set_message_rate(41, 1);
 346                 ao_sirf_set_message_rate(4, 1);
 347         }
 348         for (;;) {
 349                 /* Locate the begining of the next record */
 350                 while (ao_sirf_byte() != (uint8_t) 0xa0)
 351                         ;
 352                 if (ao_sirf_byte() != (uint8_t) 0xa2)
 353                         continue;
 354
 355                 /* Length */
 356                 ao_sirf_len = ao_sirf_byte() << 8;
 357                 ao_sirf_len |= ao_sirf_byte();
 358                 if (ao_sirf_len > 1023)
 359                         continue;
 360
 361                 ao_sirf_cksum = 0;
 362
 363                 /* message ID */
 364                 i = data_byte ();                                                       /* 0 */
 365
 366                 switch (i) {
 367                 case 41:
 368                         if (ao_sirf_len < 90)
 369                                 break;
 370                         ao_sirf_parse_41();
 371                         break;
 372                 case 4:
 373                         if (ao_sirf_len < 187)
 374                                 break;
 375                         ao_sirf_parse_4();
 376                         break;
 377                 }
 378                 if (ao_sirf_len != 0)
 379                         continue;
 380
 381                 /* verify checksum and end sequence */
 382                 ao_sirf_cksum &= 0x7fff;
 383                 cksum = ao_sirf_byte() << 8;
 384                 cksum |= ao_sirf_byte();
 385                 if (ao_sirf_cksum != cksum)
 386                         continue;
 387                 if (ao_sirf_byte() != (uint8_t) 0xb0)
 388                         continue;
 389                 if (ao_sirf_byte() != (uint8_t) 0xb3)
 390                         continue;
 391
 392                 switch (i) {
 393                 case 41:
 394                         ao_mutex_get(&ao_gps_mutex);
 395                         ao_gps_data.hour = ao_sirf_data.utc_hour;
 396                         ao_gps_data.minute = ao_sirf_data.utc_minute;
 397                         ao_gps_data.second = ao_sirf_data.utc_second / 1000;
 398                         ao_gps_data.flags = ((ao_sirf_data.num_sv << AO_GPS_NUM_SAT_SHIFT) & AO_GPS_NUM_SAT_MASK) | AO_GPS_RUNNING;
 399                         if ((ao_sirf_data.nav_type & NAV_TYPE_GPS_FIX_TYPE_MASK) >= NAV_TYPE_4_SV_KF)
 400                                 ao_gps_data.flags |= AO_GPS_VALID;
 401                         ao_gps_data.latitude = ao_sirf_data.lat;
 402                         ao_gps_data.longitude = ao_sirf_data.lon;
 403                         ao_gps_data.altitude = ao_sirf_data.alt_msl / 100;
 404                         ao_gps_data.ground_speed = ao_sirf_data.ground_speed;
 405                         ao_gps_data.course = ao_sirf_data.course / 200;
 406                         ao_gps_data.hdop = ao_sirf_data.hdop;
 407                         ao_gps_data.climb_rate = ao_sirf_data.climb_rate;
 408                         if (ao_sirf_data.h_error > 6553500)
 409                                 ao_gps_data.h_error = 65535;
 410                         else
 411                                 ao_gps_data.h_error = ao_sirf_data.h_error / 100;
 412                         if (ao_sirf_data.v_error > 6553500)
 413                                 ao_gps_data.v_error = 65535;
 414                         else
 415                                 ao_gps_data.v_error = ao_sirf_data.v_error / 100;
 416                         ao_mutex_put(&ao_gps_mutex);
 417                         ao_wakeup(&ao_gps_data);
 418                         break;
 419                 case 4:
 420                         ao_mutex_get(&ao_gps_mutex);
 421                         ao_gps_tracking_data.channels = ao_sirf_tracker_data.channels;
 422                         for (i = 0; i < 12; i++) {
 423                                 ao_gps_tracking_data.sats[i].svid = ao_sirf_tracker_data.sats[i].svid;
 424                                 ao_gps_tracking_data.sats[i].state = (uint8_t) ao_sirf_tracker_data.sats[i].state;
 425                                 ao_gps_tracking_data.sats[i].c_n_1 = ao_sirf_tracker_data.sats[i].c_n_1;
 426                         }
 427                         ao_mutex_put(&ao_gps_mutex);
 428                         ao_wakeup(&ao_gps_tracking_data);
 429                         break;
 430                 }
 431         }
 432 }
 433
 434 __xdata struct ao_task ao_gps_task;
 435
 436 static void
 437 gps_dump(void) __reentrant
 438 {
 439         ao_mutex_get(&ao_gps_mutex);
 440         ao_gps_print(&ao_gps_data);
 441         putchar('\n');
 442         ao_gps_tracking_print(&ao_gps_tracking_data);
 443         putchar('\n');
 444         ao_mutex_put(&ao_gps_mutex);
 445 }
 446
 447 __code struct ao_cmds ao_gps_cmds[] = {
 448         { 'g', gps_dump,        "g                                  Display current GPS values" },
 449         { 0, gps_dump, NULL },
 450 };
 451
 452 void
 453 ao_gps_init(void)
 454 {
 455         ao_add_task(&ao_gps_task, ao_gps, "gps");
 456         ao_cmd_register(&ao_gps_cmds[0]);
 457 }