git.gag.com Git - fw/altos/blob - src/core/ao_sample.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_SAMPLE_H_
  19 #define _AO_SAMPLE_H_
  20
  21 /*
  22  * ao_sample.c
  23  */
  24
  25 /*
  26  * Barometer calibration
  27  *
  28  * We directly sample the barometer. The specs say:
  29  *
  30  * Pressure range: 15-115 kPa
  31  * Voltage at 115kPa: 2.82
  32  * Output scale: 27mV/kPa
  33  *
  34  * If we want to detect launch with the barometer, we need
  35  * a large enough bump to not be fooled by noise. At typical
  36  * launch elevations (0-2000m), a 200Pa pressure change cooresponds
  37  * to about a 20m elevation change. This is 5.4mV, or about 3LSB.
  38  * As all of our calculations are done in 16 bits, we'll actually see a change
  39  * of 16 times this though
  40  *
  41  * 27 mV/kPa * 32767 / 3300 counts/mV = 268.1 counts/kPa
  42  */
  43
  44 /* Accelerometer calibration
  45  *
  46  * We're sampling the accelerometer through a resistor divider which
  47  * consists of 5k and 10k resistors. This multiplies the values by 2/3.
  48  * That goes into the cc1111 A/D converter, which is running at 11 bits
  49  * of precision with the bits in the MSB of the 16 bit value. Only positive
  50  * values are used, so values should range from 0-32752 for 0-3.3V. The
  51  * specs say we should see 40mV/g (uncalibrated), multiply by 2/3 for what
  52  * the A/D converter sees (26.67 mV/g). We should see 32752/3300 counts/mV,
  53  * for a final computation of:
  54  *
  55  * 26.67 mV/g * 32767/3300 counts/mV = 264.8 counts/g
  56  *
  57  * Zero g was measured at 16000 (we would expect 16384).
  58  * Note that this value is only require to tell if the
  59  * rocket is standing upright. Once that is determined,
  60  * the value of the accelerometer is averaged for 100 samples
  61  * to find the resting accelerometer value, which is used
  62  * for all further flight computations
  63  */
  64
  65 #define GRAVITY 9.80665
  66
  67 /*
  68  * Above this height, the baro sensor doesn't work
  69  */
  70 #define AO_MAX_BARO_HEIGHT      12000
  71
  72 /*
  73  * Above this speed, baro measurements are unreliable
  74  */
  75 #define AO_MAX_BARO_SPEED       200
  76
  77 #define ACCEL_NOSE_UP   (ao_accel_2g >> 2)
  78
  79 /*
  80  * Speed and acceleration are scaled by 16 to provide a bit more
  81  * resolution while still having reasonable range. Note that this
  82  * limits speed to 2047m/s (around mach 6) and acceleration to
  83  * 2047m/s² (over 200g)
  84  */
  85
  86 #define AO_M_TO_HEIGHT(m)       ((int16_t) (m))
  87 #define AO_MS_TO_SPEED(ms)      ((int16_t) ((ms) * 16))
  88 #define AO_MSS_TO_ACCEL(mss)    ((int16_t) ((mss) * 16))
  89
  90 extern __pdata uint16_t ao_sample_tick;         /* time of last data */
  91 extern __pdata int16_t  ao_sample_pres;         /* most recent pressure sensor reading */
  92 extern __pdata int16_t  ao_sample_alt;          /* MSL of ao_sample_pres */
  93 extern __pdata int16_t  ao_sample_height;       /* AGL of ao_sample_pres */
  94 extern __data uint8_t   ao_sample_adc;          /* Ring position of last processed sample */
  95
  96 #if HAS_ACCEL
  97 extern __pdata int16_t  ao_sample_accel;        /* most recent accel sensor reading */
  98 #endif
  99
 100 extern __pdata int16_t  ao_ground_pres;         /* startup pressure */
 101 extern __pdata int16_t  ao_ground_height;       /* MSL of ao_ground_pres */
 102
 103 #if HAS_ACCEL
 104 extern __pdata int16_t  ao_ground_accel;        /* startup acceleration */
 105 extern __pdata int16_t  ao_accel_2g;            /* factory accel calibration */
 106 extern __pdata int32_t  ao_accel_scale;         /* sensor to m/s² conversion */
 107 #endif
 108
 109 void ao_sample_init(void);
 110
 111 /* returns FALSE in preflight mode, TRUE in flight mode */
 112 uint8_t ao_sample(void);
 113
 114 /*
 115  * ao_kalman.c
 116  */
 117
 118 #define to_fix16(x) ((int16_t) ((x) * 65536.0 + 0.5))
 119 #define to_fix32(x) ((int32_t) ((x) * 65536.0 + 0.5))
 120 #define from_fix(x)     ((x) >> 16)
 121
 122 extern __pdata int16_t                  ao_height;      /* meters */
 123 extern __pdata int16_t                  ao_speed;       /* m/s * 16 */
 124 extern __pdata int16_t                  ao_accel;       /* m/s² * 16 */
 125 extern __pdata int16_t                  ao_max_height;  /* max of ao_height */
 126 extern __pdata int16_t                  ao_avg_height;  /* running average of height */
 127
 128 extern __pdata int16_t                  ao_error_h;
 129 extern __pdata int16_t                  ao_error_h_sq_avg;
 130
 131 #if HAS_ACCEL
 132 extern __pdata int16_t                  ao_error_a;
 133 #endif
 134
 135 void ao_kalman(void);
 136
 137 #endif /* _AO_SAMPLE_H_ */