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

   1 /*
   2  * Copyright © 2022 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; either version 2 of the License, or
   7  * (at your option) any later version.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  15  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  16  * 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
  17  */
  18
  19 #ifndef AO_FLIGHT_TEST
  20 #include "ao.h"
  21 #include <ao_log.h>
  22 #endif
  23
  24 #include <ao_flight.h>
  25
  26 /* Main flight thread. */
  27
  28 enum ao_flight_state    ao_flight_state;        /* current flight state */
  29 AO_TICK_TYPE            ao_launch_tick;         /* time of first boost detect */
  30
  31 #if HAS_SENSOR_ERRORS
  32 /* Any sensor can set this to mark the flight computer as 'broken' */
  33 uint8_t                 ao_sensor_errors;
  34 #endif
  35
  36 /*
  37  * track min/max data over a long interval to detect
  38  * resting
  39  */
  40 static AO_TICK_TYPE     ao_interval_end;
  41
  42 #define init_bounds(_cur, _min, _max) do {                              \
  43                 _min = _max = _cur;                                     \
  44         } while (0)
  45
  46 #define check_bounds(_cur, _min, _max) do {     \
  47                 if (_cur < _min)                \
  48                         _min = _cur;            \
  49                 if (_cur > _max)                \
  50                         _max = _cur;            \
  51         } while(0)
  52
  53 uint8_t                 ao_flight_force_idle;
  54
  55 /* Compute ADC value change given a defined pressure change in Pa */
  56
  57 static inline int16_t
  58 ao_delta_pressure_to_adc(uint32_t pressure)
  59 {
  60         static const double volts_base = AO_PRESSURE_VOLTS_BASE;
  61         static const double volts_max = AO_PRESSURE_VOLTS_MAX;
  62
  63         /* Compute change in voltage from the sensor */
  64         double  volts = (double) pressure / AO_FULL_SCALE_PRESSURE * (volts_max - volts_base);
  65
  66         /* voltage divider in front of the ADC input to decivolts */
  67         double  adc_dv = volts * (10.0 * (double) AO_PRESSURE_DIV_MINUS /
  68                                   ((double) AO_PRESSURE_DIV_PLUS + (double) AO_PRESSURE_DIV_MINUS));
  69
  70         /* convert to ADC output value */
  71         double  adc = adc_dv * AO_ADC_MAX / AO_ADC_REFERENCE_DV;
  72
  73         if (adc > AO_ADC_MAX)
  74                 adc = AO_ADC_MAX;
  75         if (adc < 0)
  76                 adc = 0;
  77
  78         return (int16_t) adc;
  79 }
  80
  81 #define AO_BOOST_DETECT                 ao_delta_pressure_to_adc(AO_BOOST_DETECT_PRESSURE)
  82 #define AO_QUIET_DETECT                 ao_delta_pressure_to_adc(AO_QUIET_DETECT_PRESSURE)
  83
  84 /*
  85  * Landing is detected by getting constant readings from pressure sensor
  86  * for a fairly long time (AO_INTERVAL_TICKS), along with the max being
  87  * less than the boost detect pressure
  88  */
  89 #define AO_INTERVAL_TICKS       AO_SEC_TO_TICKS(10)
  90
  91 static AO_TICK_TYPE             ao_interval_end;
  92 static motor_pressure_t         ao_interval_min_motor_pressure, ao_interval_max_motor_pressure;
  93
  94 #define abs(a)  ((a) < 0 ? -(a) : (a))
  95
  96 void
  97 ao_flight(void)
  98 {
  99         ao_sample_init();
 100         ao_flight_state = ao_flight_startup;
 101         for (;;) {
 102
 103                 /*
 104                  * Process ADC samples, just looping
 105                  * until the sensors are calibrated.
 106                  */
 107                 if (!ao_sample())
 108                         continue;
 109
 110                 switch (ao_flight_state) {
 111                 case ao_flight_startup:
 112
 113                         if (!ao_flight_force_idle)
 114                         {
 115                                 /* Set pad mode - we can fly! */
 116                                 ao_flight_state = ao_flight_pad;
 117 #if HAS_USB && !HAS_FLIGHT_DEBUG && !HAS_SAMPLE_PROFILE && !DEBUG
 118                                 /* Disable the USB controller in flight mode
 119                                  * to save power
 120                                  */
 121 #if HAS_FAKE_FLIGHT
 122                                 if (!ao_fake_flight_active)
 123 #endif
 124                                         ao_usb_disable();
 125 #endif
 126
 127 #if AO_LED_RED
 128                                 /* signal successful initialization by turning off the LED */
 129                                 ao_led_off(AO_LED_RED);
 130 #endif
 131                         } else {
 132                                 /* Set idle mode */
 133                                 ao_flight_state = ao_flight_idle;
 134 #if HAS_SENSOR_ERRORS
 135                                 if (ao_sensor_errors)
 136                                         ao_flight_state = ao_flight_invalid;
 137 #endif
 138
 139 #if AO_LED_RED
 140                                 /* signal successful initialization by turning off the LED */
 141                                 ao_led_off(AO_LED_RED);
 142 #endif
 143                         }
 144                         /* wakeup threads due to state change */
 145                         ao_wakeup(&ao_flight_state);
 146
 147                         break;
 148
 149                 case ao_flight_pad:
 150                         /* pad to boost:
 151                          *
 152                          * motor pressure rise > 50psi
 153                          */
 154                         if (ao_sample_motor_pressure - ao_ground_motor_pressure >= AO_BOOST_DETECT)
 155                         {
 156                                 ao_flight_state = ao_flight_boost;
 157                                 ao_wakeup(&ao_flight_state);
 158
 159                                 ao_launch_tick = ao_sample_tick;
 160
 161                                 /* start logging data */
 162 #if HAS_LOG
 163                                 ao_log_start();
 164 #endif
 165                                 /* Initialize landing detection interval values */
 166                                 ao_interval_end = ao_sample_tick + AO_INTERVAL_TICKS;
 167
 168                                 init_bounds(ao_sample_motor_pressure, ao_interval_min_motor_pressure, ao_interval_max_motor_pressure);
 169                         }
 170                         break;
 171                 case ao_flight_boost:
 172                         /* boost to landed:
 173                          *
 174                          * motor pressure low and stable for more than 10 seconds
 175                          */
 176                         check_bounds(ao_sample_motor_pressure, ao_interval_min_motor_pressure,
 177                                      ao_interval_max_motor_pressure);
 178
 179                         if ((AO_TICK_SIGNED) (ao_sample_tick - ao_interval_end) >= 0) {
 180                                 if (ao_interval_max_motor_pressure - ao_ground_motor_pressure <= AO_BOOST_DETECT &&
 181                                     ao_interval_max_motor_pressure - ao_interval_min_motor_pressure <= AO_QUIET_DETECT_PRESSURE)
 182                                 {
 183                                         ao_flight_state = ao_flight_landed;
 184                                         ao_wakeup(&ao_flight_state);
 185 #if HAS_ADC
 186                                         /* turn off the ADC capture */
 187                                         ao_timer_set_adc_interval(0);
 188 #endif
 189                                 }
 190
 191                                 /* Reset interval values */
 192                                 ao_interval_end = ao_sample_tick + AO_INTERVAL_TICKS;
 193
 194                                 init_bounds(ao_sample_motor_pressure, ao_interval_min_motor_pressure, ao_interval_max_motor_pressure);
 195                         }
 196                         break;
 197                 default:
 198                         break;
 199                 }
 200         }
 201 }
 202
 203 #if HAS_FLIGHT_DEBUG
 204 static inline int int_part(ao_v_t i)    { return i >> 4; }
 205 static inline int frac_part(ao_v_t i)   { return ((i & 0xf) * 100 + 8) / 16; }
 206
 207 static void
 208 ao_flight_dump(void)
 209 {
 210 #if HAS_ACCEL
 211         ao_v_t  accel;
 212
 213         accel = ((ao_config.accel_plus_g - ao_sample_accel) * ao_accel_scale) >> 16;
 214 #endif
 215
 216         printf ("sample:\n");
 217         printf ("  tick        %d\n", ao_sample_tick);
 218 #if HAS_BARO
 219         printf ("  raw pres    %ld\n", ao_sample_pres);
 220 #endif
 221 #if HAS_ACCEL
 222         printf ("  raw accel   %d\n", ao_sample_accel);
 223 #endif
 224 #if HAS_BARO
 225         printf ("  ground pres %ld\n", ao_ground_pres);
 226         printf ("  ground alt  %ld\n", ao_ground_height);
 227 #endif
 228 #if HAS_ACCEL
 229         printf ("  raw accel   %d\n", ao_sample_accel);
 230         printf ("  groundaccel %d\n", ao_ground_accel);
 231         printf ("  accel_2g    %d\n", ao_accel_2g);
 232 #endif
 233
 234 #if HAS_BARO
 235         printf ("  alt         %ld\n", ao_sample_alt);
 236         printf ("  height      %ld\n", ao_sample_height);
 237 #endif
 238
 239 #if HAS_ACCEL
 240         printf ("  accel       %d.%02d\n", int_part(accel), frac_part(accel));
 241 #endif
 242
 243
 244         printf ("kalman:\n");
 245         printf ("  height      %ld\n", ao_height);
 246         printf ("  speed       %d.%02d\n", int_part(ao_speed), frac_part(ao_speed));
 247         printf ("  accel       %d.%02d\n", int_part(ao_accel), frac_part(ao_accel));
 248         printf ("  max_height  %ld\n", ao_max_height);
 249         printf ("  avg_height  %ld\n", ao_avg_height);
 250         printf ("  error_h     %ld\n", ao_error_h);
 251 #if !HAS_ACCEL
 252         printf ("  error_avg   %d\n", ao_error_h_sq_avg);
 253 #endif
 254 }
 255
 256 static void
 257 ao_gyro_test(void)
 258 {
 259         ao_flight_state = ao_flight_test;
 260         ao_getchar();
 261         ao_flight_state = ao_flight_idle;
 262 }
 263
 264 uint8_t ao_orient_test;
 265
 266 static void
 267 ao_orient_test_select(void)
 268 {
 269         ao_orient_test = !ao_orient_test;
 270         printf("orient test %d\n", ao_orient_test);
 271 }
 272
 273 const struct ao_cmds ao_flight_cmds[] = {
 274         { ao_flight_dump,       "F\0Dump flight status" },
 275         { ao_gyro_test,         "G\0Test gyro code" },
 276         { ao_orient_test_select,"O\0Test orientation code" },
 277         { 0, NULL },
 278 };
 279 #endif
 280
 281 static struct ao_task   flight_task;
 282
 283 void
 284 ao_flight_init(void)
 285 {
 286         ao_flight_state = ao_flight_startup;
 287 #if HAS_FLIGHT_DEBUG
 288         ao_cmd_register(&ao_flight_cmds[0]);
 289 #endif
 290         ao_add_task(&flight_task, ao_flight, "flight");
 291 }