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_MS5607
  35         struct ao_ms5607_sample         ms5607;
  36 #endif
  37 #if HAS_MPU6000
  38         struct ao_mpu6000_sample        mpu6000;
  39 #endif
  40 };
  41
  42 #define ao_data_ring_next(n)    (((n) + 1) & (AO_DATA_RING - 1))
  43 #define ao_data_ring_prev(n)    (((n) - 1) & (AO_DATA_RING - 1))
  44
  45 extern volatile __xdata struct ao_data  ao_data_ring[AO_DATA_RING];
  46 extern volatile __data uint8_t          ao_data_head;
  47
  48 #if HAS_MS5607
  49
  50 typedef int32_t pres_t;
  51 typedef int32_t alt_t;
  52
  53 static inline pres_t ao_data_pres(struct ao_data *packet)
  54 {
  55         struct ao_ms5607_value  value;
  56
  57         ao_ms5607_convert(&packet->ms5607, &value);
  58         return value.pres;
  59 }
  60
  61 #define pres_to_altitude(p)     ao_pa_to_altitude(p)
  62
  63 #else
  64
  65 typedef int16_t pres_t;
  66 typedef int16_t alt_t;
  67
  68 #define ao_data_pres(packet)    ((packet)->adc.pres)
  69 #define pres_to_altitude(p)     ao_pres_to_altitude(p)
  70
  71 #endif
  72
  73 /*
  74  * Need a few macros to pull data from the sensors:
  75  *
  76  * ao_data_accel_sample - pull raw sensor and convert to normalized values
  77  * ao_data_accel        - pull normalized value (lives in the same memory)
  78  * ao_data_set_accel    - store normalized value back in the sensor location
  79  * ao_data_accel_invert - flip rocket ends for positive acceleration
  80  */
  81
  82 #if HAS_MPU6000 && !HAS_HIGHG_ACCEL
  83
  84 typedef int16_t accel_t;
  85
  86 /* MPU6000 is hooked up so that positive y is positive acceleration */
  87 #define ao_data_accel(packet)                   ((packet)->mpu6000.accel_y)
  88 #define ao_data_accel_sample(packet)            (-ao_data_accel(packet))
  89 #define ao_data_set_accel(packet, accel)        ((packet)->mpu6000.accel_y = (accel))
  90 #define ao_data_accel_invert(a)                 (-(a))
  91
  92 #else
  93
  94 typedef int16_t accel_t;
  95 #define ao_data_accel(packet)                   ((packet)->adc.accel)
  96 #define ao_data_set_accel(packet, a)            ((packet)->adc.accel = (a))
  97 #define ao_data_accel_invert(a)                 (0x7fff -(a))
  98
  99 /*
 100  * Ok, the math here is a bit tricky.
 101  *
 102  * ao_sample_accel:  ADC output for acceleration
 103  * ao_accel_ref:  ADC output for the 5V reference.
 104  * ao_cook_accel: Corrected acceleration value
 105  * Vcc:           3.3V supply to the CC1111
 106  * Vac:           5V supply to the accelerometer
 107  * accel:         input voltage to accelerometer ADC pin
 108  * ref:           input voltage to 5V reference ADC pin
 109  *
 110  *
 111  * Measured acceleration is ratiometric to Vcc:
 112  *
 113  *     ao_sample_accel   accel
 114  *     ------------ = -----
 115  *        32767        Vcc
 116  *
 117  * Measured 5v reference is also ratiometric to Vcc:
 118  *
 119  *     ao_accel_ref    ref
 120  *     ------------ = -----
 121  *        32767        Vcc
 122  *
 123  *
 124  *      ao_accel_ref = 32767 * (ref / Vcc)
 125  *
 126  * Acceleration is measured ratiometric to the 5V supply,
 127  * so what we want is:
 128  *
 129  *      ao_cook_accel    accel
 130  *      ------------- =  -----
 131  *          32767         ref
 132  *
 133  *
 134  *                      accel    Vcc
 135  *                    = ----- *  ---
 136  *                       Vcc     ref
 137  *
 138  *                      ao_sample_accel       32767
 139  *                    = ------------ *  ------------
 140  *                         32767        ao_accel_ref
 141  *
 142  * Multiply through by 32767:
 143  *
 144  *                      ao_sample_accel * 32767
 145  *      ao_cook_accel = --------------------
 146  *                          ao_accel_ref
 147  *
 148  * Now, the tricky part. Getting this to compile efficiently
 149  * and keeping all of the values in-range.
 150  *
 151  * First off, we need to use a shift of 16 instead of * 32767 as SDCC
 152  * does the obvious optimizations for byte-granularity shifts:
 153  *
 154  *      ao_cook_accel = (ao_sample_accel << 16) / ao_accel_ref
 155  *
 156  * Next, lets check our input ranges:
 157  *
 158  *      0 <= ao_sample_accel <= 0x7fff          (singled ended ADC conversion)
 159  *      0x7000 <= ao_accel_ref <= 0x7fff        (the 5V ref value is close to 0x7fff)
 160  *
 161  * Plugging in our input ranges, we get an output range of 0 - 0x12490,
 162  * which is 17 bits. That won't work. If we take the accel ref and shift
 163  * by a bit, we'll change its range:
 164  *
 165  *      0xe000 <= ao_accel_ref<<1 <= 0xfffe
 166  *
 167  *      ao_cook_accel = (ao_sample_accel << 16) / (ao_accel_ref << 1)
 168  *
 169  * Now the output range is 0 - 0x9248, which nicely fits in 16 bits. It
 170  * is, however, one bit too large for our signed computations. So, we
 171  * take the result and shift that by a bit:
 172  *
 173  *      ao_cook_accel = ((ao_sample_accel << 16) / (ao_accel_ref << 1)) >> 1
 174  *
 175  * This finally creates an output range of 0 - 0x4924. As the ADC only
 176  * provides 11 bits of data, we haven't actually lost any precision,
 177  * just dropped a bit of noise off the low end.
 178  */
 179 #if HAS_ACCEL_REF
 180 #define ao_data_accel_sample(packet) \
 181         ((uint16_t) ((((uint32_t) (packet)->adc.accel << 16) / ((packet)->adc.accel_ref << 1))) >> 1)
 182 #else
 183 #define ao_data_accel_sample(packet) ((packet)->adc.accel)
 184 #endif /* HAS_ACCEL_REF */
 185
 186 #endif  /* else some other pressure sensor */
 187
 188 #endif /* _AO_DATA_H_ */