altos: Restructure altos build to prepare for multi-arch support
[fw/altos] / src / core / ao_sample.c
diff --git a/src/core/ao_sample.c b/src/core/ao_sample.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..b2b8e9f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,209 @@
+/*
+ * Copyright © 2011 Keith Packard <keithp@keithp.com>
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; version 2 of the License.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
+ * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+ * General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License along
+ * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
+ * 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
+ */
+
+#ifndef AO_FLIGHT_TEST
+#include "ao.h"
+#endif
+
+/*
+ * Current sensor values
+ */
+
+__pdata uint16_t       ao_sample_tick;         /* time of last data */
+__pdata int16_t                ao_sample_pres;
+__pdata int16_t                ao_sample_alt;
+__pdata int16_t                ao_sample_height;
+#if HAS_ACCEL
+__pdata int16_t                ao_sample_accel;
+#endif
+
+__data uint8_t         ao_sample_adc;
+
+/*
+ * Sensor calibration values
+ */
+
+__pdata int16_t                ao_ground_pres;         /* startup pressure */
+__pdata int16_t                ao_ground_height;       /* MSL of ao_ground_pres */
+
+#if HAS_ACCEL
+__pdata int16_t                ao_ground_accel;        /* startup acceleration */
+__pdata int16_t                ao_accel_2g;            /* factory accel calibration */
+__pdata int32_t                ao_accel_scale;         /* sensor to m/s² conversion */
+#endif
+
+static __pdata uint8_t ao_preflight;           /* in preflight mode */
+
+static __pdata uint16_t        nsamples;
+__pdata int32_t ao_sample_pres_sum;
+#if HAS_ACCEL
+__pdata int32_t ao_sample_accel_sum;
+#endif
+
+static void
+ao_sample_preflight(void)
+{
+       /* startup state:
+        *
+        * Collect 512 samples of acceleration and pressure
+        * data and average them to find the resting values
+        */
+       if (nsamples < 512) {
+#if HAS_ACCEL
+               ao_sample_accel_sum += ao_sample_accel;
+#endif
+               ao_sample_pres_sum += ao_sample_pres;
+               ++nsamples;
+       } else {
+               ao_config_get();
+#if HAS_ACCEL
+               ao_ground_accel = ao_sample_accel_sum >> 9;
+               ao_accel_2g = ao_config.accel_minus_g - ao_config.accel_plus_g;
+               ao_accel_scale = to_fix32(GRAVITY * 2 * 16) / ao_accel_2g;
+#endif
+               ao_ground_pres = ao_sample_pres_sum >> 9;
+               ao_ground_height = ao_pres_to_altitude(ao_ground_pres);
+               ao_preflight = FALSE;
+       }
+}
+
+uint8_t
+ao_sample(void)
+{
+       ao_wakeup(DATA_TO_XDATA(&ao_sample_adc));
+       ao_sleep(DATA_TO_XDATA(&ao_adc_head));
+       while (ao_sample_adc != ao_adc_head) {
+               __xdata struct ao_adc *ao_adc;
+
+               /* Capture a sample */
+               ao_adc = &ao_adc_ring[ao_sample_adc];
+               ao_sample_tick = ao_adc->tick;
+               ao_sample_pres = ao_adc->pres;
+               ao_sample_alt = ao_pres_to_altitude(ao_sample_pres);
+               ao_sample_height = ao_sample_alt - ao_ground_height;
+#if HAS_ACCEL
+               ao_sample_accel = ao_adc->accel;
+#if HAS_ACCEL_REF
+               /*
+                * Ok, the math here is a bit tricky.
+                *
+                * ao_sample_accel:  ADC output for acceleration
+                * ao_accel_ref:  ADC output for the 5V reference.
+                * ao_cook_accel: Corrected acceleration value
+                * Vcc:           3.3V supply to the CC1111
+                * Vac:           5V supply to the accelerometer
+                * accel:         input voltage to accelerometer ADC pin
+                * ref:           input voltage to 5V reference ADC pin
+                *
+                *
+                * Measured acceleration is ratiometric to Vcc:
+                *
+                *     ao_sample_accel   accel
+                *     ------------ = -----
+                *        32767        Vcc
+                *
+                * Measured 5v reference is also ratiometric to Vcc:
+                *
+                *     ao_accel_ref    ref
+                *     ------------ = -----
+                *        32767        Vcc
+                *
+                *
+                *      ao_accel_ref = 32767 * (ref / Vcc)
+                *
+                * Acceleration is measured ratiometric to the 5V supply,
+                * so what we want is:
+                *
+                *      ao_cook_accel    accel
+                *      ------------- =  -----
+                *          32767         ref
+                *
+                *
+                *                      accel    Vcc
+                *                    = ----- *  ---
+                *                       Vcc     ref
+                *
+                *                      ao_sample_accel       32767
+                *                    = ------------ *  ------------
+                *                         32767        ao_accel_ref
+                *
+                * Multiply through by 32767:
+                *
+                *                      ao_sample_accel * 32767
+                *      ao_cook_accel = --------------------
+                *                          ao_accel_ref
+                *
+                * Now, the tricky part. Getting this to compile efficiently
+                * and keeping all of the values in-range.
+                *
+                * First off, we need to use a shift of 16 instead of * 32767 as SDCC
+                * does the obvious optimizations for byte-granularity shifts:
+                *
+                *      ao_cook_accel = (ao_sample_accel << 16) / ao_accel_ref
+                *
+                * Next, lets check our input ranges:
+                *
+                *      0 <= ao_sample_accel <= 0x7fff          (singled ended ADC conversion)
+                *      0x7000 <= ao_accel_ref <= 0x7fff        (the 5V ref value is close to 0x7fff)
+                *
+                * Plugging in our input ranges, we get an output range of 0 - 0x12490,
+                * which is 17 bits. That won't work. If we take the accel ref and shift
+                * by a bit, we'll change its range:
+                *
+                *      0xe000 <= ao_accel_ref<<1 <= 0xfffe
+                *
+                *      ao_cook_accel = (ao_sample_accel << 16) / (ao_accel_ref << 1)
+                *
+                * Now the output range is 0 - 0x9248, which nicely fits in 16 bits. It
+                * is, however, one bit too large for our signed computations. So, we
+                * take the result and shift that by a bit:
+                *
+                *      ao_cook_accel = ((ao_sample_accel << 16) / (ao_accel_ref << 1)) >> 1
+                *
+                * This finally creates an output range of 0 - 0x4924. As the ADC only
+                * provides 11 bits of data, we haven't actually lost any precision,
+                * just dropped a bit of noise off the low end.
+                */
+               ao_sample_accel = (uint16_t) ((((uint32_t) ao_sample_accel << 16) / (ao_accel_ref[ao_sample_adc] << 1))) >> 1;
+               if (ao_config.pad_orientation != AO_PAD_ORIENTATION_ANTENNA_UP)
+                       ao_sample_accel = 0x7fff - ao_sample_accel;
+               ao_adc->accel = ao_sample_accel;
+#endif
+#endif
+
+               if (ao_preflight)
+                       ao_sample_preflight();
+               else
+                       ao_kalman();
+               ao_sample_adc = ao_adc_ring_next(ao_sample_adc);
+       }
+       return !ao_preflight;
+}
+
+void
+ao_sample_init(void)
+{
+       nsamples = 0;
+       ao_sample_pres_sum = 0;
+       ao_sample_pres = 0;
+#if HAS_ACCEL
+       ao_sample_accel_sum = 0;
+       ao_sample_accel = 0;
+#endif
+       ao_sample_adc = ao_adc_head;
+       ao_preflight = TRUE;
+}