git.gag.com Git - fw/altos/blob - src/core/ao_data.h

   1 /*
   2  * Copyright © 2012 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_DATA_H_
  19 #define _AO_DATA_H_
  20
  21 #if HAS_MS5607
  22 #include <ao_ms5607.h>
  23 #endif
  24
  25 #if HAS_MPU6000
  26 #include <ao_mpu6000.h>
  27 #endif
  28
  29 struct ao_data {
  30         uint16_t                        tick;
  31 #if HAS_ADC
  32         struct ao_adc                   adc;
  33 #endif
  34 #if HAS_ACCEL_REF
  35         uint16_t                        accel_ref;
  36 #endif
  37 #if HAS_MS5607
  38         struct ao_ms5607_sample         ms5607;
  39 #endif
  40 #if HAS_MPU6000
  41         struct ao_mpu6000_sample        mpu6000;
  42 #endif
  43 };
  44
  45 #define ao_data_ring_next(n)    (((n) + 1) & (AO_DATA_RING - 1))
  46 #define ao_data_ring_prev(n)    (((n) - 1) & (AO_DATA_RING - 1))
  47
  48 extern volatile __xdata struct ao_data  ao_data_ring[AO_DATA_RING];
  49 extern volatile __data uint8_t          ao_data_head;
  50
  51 #if HAS_MS5607
  52
  53 typedef int32_t pres_t;
  54 typedef int32_t alt_t;
  55
  56 static inline pres_t ao_data_pres(struct ao_data *packet)
  57 {
  58         struct ao_ms5607_value  value;
  59
  60         ao_ms5607_convert(&packet->ms5607, &value);
  61         return value.pres;
  62 }
  63
  64 #define pres_to_altitude(p)     ao_pa_to_altitude(p)
  65
  66 #else
  67
  68 typedef int16_t pres_t;
  69 typedef int16_t alt_t;
  70
  71 #define ao_data_pres(packet)    ((packet)->adc.pres)
  72 #define pres_to_altitude(p)     ao_pres_to_altitude(p)
  73
  74 #endif
  75
  76 /*
  77  * Need a few macros to pull data from the sensors:
  78  *
  79  * ao_data_accel_sample - pull raw sensor and convert to normalized values
  80  * ao_data_accel        - pull normalized value (lives in the same memory)
  81  * ao_data_set_accel    - store normalized value back in the sensor location
  82  * ao_data_accel_invert - flip rocket ends for positive acceleration
  83  */
  84
  85 #if HAS_MPU6000
  86
  87 typedef int16_t accel_t;
  88
  89 /* MPU6000 is hooked up so that positive y is positive acceleration */
  90 #define ao_data_accel(packet)                   ((packet)->mpu6000.accel_y)
  91 #define ao_data_accel_sample(packet)            (-ao_data_accel(packet))
  92 #define ao_data_set_accel(packet, accel)        ((packet)->mpu6000.accel_y = (accel))
  93 #define ao_data_accel_invert(a)                 (-(a))
  94
  95 #else
  96
  97 typedef int16_t accel_t;
  98 #define ao_data_accel(packet)                   ((packet)->adc.accel)
  99 #define ao_data_set_accel(packet, a)            ((packet)->adc.accel = (a))
 100 #define ao_data_accel_invert(a)                 (0x7fff -(a))
 101
 102 /*
 103  * Ok, the math here is a bit tricky.
 104  *
 105  * ao_sample_accel:  ADC output for acceleration
 106  * ao_accel_ref:  ADC output for the 5V reference.
 107  * ao_cook_accel: Corrected acceleration value
 108  * Vcc:           3.3V supply to the CC1111
 109  * Vac:           5V supply to the accelerometer
 110  * accel:         input voltage to accelerometer ADC pin
 111  * ref:           input voltage to 5V reference ADC pin
 112  *
 113  *
 114  * Measured acceleration is ratiometric to Vcc:
 115  *
 116  *     ao_sample_accel   accel
 117  *     ------------ = -----
 118  *        32767        Vcc
 119  *
 120  * Measured 5v reference is also ratiometric to Vcc:
 121  *
 122  *     ao_accel_ref    ref
 123  *     ------------ = -----
 124  *        32767        Vcc
 125  *
 126  *
 127  *      ao_accel_ref = 32767 * (ref / Vcc)
 128  *
 129  * Acceleration is measured ratiometric to the 5V supply,
 130  * so what we want is:
 131  *
 132  *      ao_cook_accel    accel
 133  *      ------------- =  -----
 134  *          32767         ref
 135  *
 136  *
 137  *                      accel    Vcc
 138  *                    = ----- *  ---
 139  *                       Vcc     ref
 140  *
 141  *                      ao_sample_accel       32767
 142  *                    = ------------ *  ------------
 143  *                         32767        ao_accel_ref
 144  *
 145  * Multiply through by 32767:
 146  *
 147  *                      ao_sample_accel * 32767
 148  *      ao_cook_accel = --------------------
 149  *                          ao_accel_ref
 150  *
 151  * Now, the tricky part. Getting this to compile efficiently
 152  * and keeping all of the values in-range.
 153  *
 154  * First off, we need to use a shift of 16 instead of * 32767 as SDCC
 155  * does the obvious optimizations for byte-granularity shifts:
 156  *
 157  *      ao_cook_accel = (ao_sample_accel << 16) / ao_accel_ref
 158  *
 159  * Next, lets check our input ranges:
 160  *
 161  *      0 <= ao_sample_accel <= 0x7fff          (singled ended ADC conversion)
 162  *      0x7000 <= ao_accel_ref <= 0x7fff        (the 5V ref value is close to 0x7fff)
 163  *
 164  * Plugging in our input ranges, we get an output range of 0 - 0x12490,
 165  * which is 17 bits. That won't work. If we take the accel ref and shift
 166  * by a bit, we'll change its range:
 167  *
 168  *      0xe000 <= ao_accel_ref<<1 <= 0xfffe
 169  *
 170  *      ao_cook_accel = (ao_sample_accel << 16) / (ao_accel_ref << 1)
 171  *
 172  * Now the output range is 0 - 0x9248, which nicely fits in 16 bits. It
 173  * is, however, one bit too large for our signed computations. So, we
 174  * take the result and shift that by a bit:
 175  *
 176  *      ao_cook_accel = ((ao_sample_accel << 16) / (ao_accel_ref << 1)) >> 1
 177  *
 178  * This finally creates an output range of 0 - 0x4924. As the ADC only
 179  * provides 11 bits of data, we haven't actually lost any precision,
 180  * just dropped a bit of noise off the low end.
 181  */
 182 #if HAS_ACCEL_REF
 183 #define ao_data_accel_sample(packet) \
 184         ((uint16_t) ((((uint32_t) (packet)->adc.accel << 16) / ((packet)->accel_ref << 1))) >> 1)
 185 #else
 186 #define ao_data_accel_sample(packet) ((packet)->adc.accel)
 187 #endif /* HAS_ACCEL_REF */
 188
 189 #endif  /* else some other pressure sensor */
 190
 191 #endif /* _AO_DATA_H_ */