altos: Rename ao_orient to ao_sample_orient
[fw/altos] / src / core / ao_sample.c
index 6461def06abbb764a6ce5dc4e7ac6ed91dbd50d2..47c5ea2e3660d15d0dcb4d526c1136653bb729e5 100644 (file)
 #include <ao_data.h>
 #endif
 
+#if HAS_GYRO
+#include <ao_quaternion.h>
+#endif
+
 /*
  * Current sensor values
  */
@@ -37,6 +41,15 @@ __pdata alt_t                ao_sample_height;
 #if HAS_ACCEL
 __pdata accel_t                ao_sample_accel;
 #endif
+#if HAS_GYRO
+__pdata accel_t                ao_sample_accel_along;
+__pdata accel_t                ao_sample_accel_across;
+__pdata accel_t                ao_sample_accel_through;
+__pdata gyro_t         ao_sample_roll;
+__pdata gyro_t         ao_sample_pitch;
+__pdata gyro_t         ao_sample_yaw;
+__pdata angle_t                ao_sample_orient;
+#endif
 
 __data uint8_t         ao_sample_data;
 
@@ -53,6 +66,15 @@ __pdata accel_t              ao_accel_2g;            /* factory accel calibration */
 __pdata int32_t                ao_accel_scale;         /* sensor to m/s² conversion */
 #endif
 
+#if HAS_GYRO
+__pdata accel_t                ao_ground_accel_along;
+__pdata accel_t                ao_ground_accel_across;
+__pdata accel_t                ao_ground_accel_through;
+__pdata gyro_t         ao_ground_pitch;
+__pdata gyro_t         ao_ground_yaw;
+__pdata gyro_t         ao_ground_roll;
+#endif
+
 static __pdata uint8_t ao_preflight;           /* in preflight mode */
 
 static __pdata uint16_t        nsamples;
@@ -60,6 +82,16 @@ __pdata int32_t ao_sample_pres_sum;
 #if HAS_ACCEL
 __pdata int32_t ao_sample_accel_sum;
 #endif
+#if HAS_GYRO
+__pdata int32_t ao_sample_accel_along_sum;
+__pdata int32_t ao_sample_accel_across_sum;
+__pdata int32_t        ao_sample_accel_through_sum;
+__pdata int32_t ao_sample_pitch_sum;
+__pdata int32_t ao_sample_yaw_sum;
+__pdata int32_t        ao_sample_roll_sum;
+static struct ao_quaternion ao_rotation;
+static struct ao_quaternion ao_pad_orientation;
+#endif
 
 static void
 ao_sample_preflight_add(void)
@@ -68,6 +100,14 @@ ao_sample_preflight_add(void)
        ao_sample_accel_sum += ao_sample_accel;
 #endif
        ao_sample_pres_sum += ao_sample_pres;
+#if HAS_GYRO
+       ao_sample_accel_along_sum += ao_sample_accel_along;
+       ao_sample_accel_across_sum += ao_sample_accel_across;
+       ao_sample_accel_through_sum += ao_sample_accel_through;
+       ao_sample_pitch_sum += ao_sample_pitch;
+       ao_sample_yaw_sum += ao_sample_yaw;
+       ao_sample_roll_sum += ao_sample_roll;
+#endif
        ++nsamples;
 }
 
@@ -80,10 +120,102 @@ ao_sample_preflight_set(void)
 #endif
        ao_ground_pres = ao_sample_pres_sum >> 9;
        ao_ground_height = pres_to_altitude(ao_ground_pres);
-       nsamples = 0;
        ao_sample_pres_sum = 0;
+#if HAS_GYRO
+       ao_ground_accel_along = ao_sample_accel_along_sum >> 9;
+       ao_ground_accel_across = ao_sample_accel_across_sum >> 9;
+       ao_ground_accel_through = ao_sample_accel_through_sum >> 9;
+       ao_ground_pitch = ao_sample_pitch_sum >> 9;
+       ao_ground_yaw = ao_sample_yaw_sum >> 9;
+       ao_ground_roll = ao_sample_roll_sum >> 9;
+       ao_sample_accel_along_sum = 0;
+       ao_sample_accel_across_sum = 0;
+       ao_sample_accel_through_sum = 0;
+       ao_sample_pitch_sum = 0;
+       ao_sample_yaw_sum = 0;
+       ao_sample_roll_sum = 0;
+       ao_sample_orient = 0;
+
+       /* No rotation yet */
+       ao_quaternion_init_zero_rotation(&ao_rotation);
+
+       /* Take the pad IMU acceleration values and compute our current direction
+        */
+       ao_quaternion_init_vector(&ao_pad_orientation,
+                                 ao_ground_accel_across - ao_config.accel_zero_across,
+                                 ao_ground_accel_through - ao_config.accel_zero_through,
+                                 -ao_ground_accel_along - ao_config.accel_zero_along);
+
+       ao_quaternion_normalize(&ao_pad_orientation,
+                               &ao_pad_orientation);
+                                 
+#endif 
+       nsamples = 0;
 }
 
+#if HAS_GYRO
+static void
+ao_sample_rotate(void)
+{
+#ifdef AO_FLIGHT_TEST
+       float   dt = (ao_sample_tick - ao_sample_prev_tick) / 100.0;
+#else
+       static const float dt = 1/100.0;
+#endif
+       float   x = ao_mpu6000_gyro(ao_sample_pitch - ao_ground_pitch) * dt;
+       float   y = ao_mpu6000_gyro(ao_sample_yaw - ao_ground_yaw) * dt;
+       float   z = ao_mpu6000_gyro(ao_sample_roll - ao_ground_roll) * dt;
+
+       float                   n_2, n;
+       float                   s, c;
+       
+       struct ao_quaternion    rot;
+       struct ao_quaternion    point;
+
+       /* The amount of rotation is just the length of the vector. Now,
+        * here's the trick -- assume that the rotation amount is small. In this case,
+        * sin(x) ≃ x, so we can just make this the sin.
+        */
+
+       n_2 = x*x + y*y + z*z;
+       n = sqrtf(n_2);
+       s = n / 2;
+       if (s > 1)
+               s = 1;
+       c = sqrtf(1 - s*s);
+
+       /* Make unit vector */
+       if (n > 0) {
+               x /= n;
+               y /= n;
+               z /= n;
+       }
+
+       /* Now compute the unified rotation quaternion */
+
+       ao_quaternion_init_rotation(&rot,
+                                   x, y, z,
+                                   s, c);
+
+       /* Integrate with the previous rotation amount */
+       ao_quaternion_multiply(&ao_rotation, &ao_rotation, &rot);
+
+       /* And normalize to make sure it remains a unit vector */
+       ao_quaternion_normalize(&ao_rotation, &ao_rotation);
+
+       /* Compute pitch angle from vertical by taking the pad
+        * orientation vector and rotating it by the current total
+        * rotation value. That will be a unit vector pointing along
+        * the airframe axis. The Z value will be the cosine of the
+        * change in the angle from vertical since boost
+        */
+
+       ao_quaternion_rotate(&point, &ao_pad_orientation, &ao_rotation);
+
+       ao_sample_orient = acosf(rotz) * (float) (180.0/M_PI);
+}
+#endif
+
 static void
 ao_sample_preflight(void)
 {
@@ -122,6 +254,25 @@ ao_sample_preflight_update(void)
                ao_sample_preflight_set();
 }
 
+#if 0
+#if HAS_GYRO
+static int32_t p_filt;
+static int32_t y_filt;
+
+static gyro_t inline ao_gyro(void) {
+       gyro_t  p = ao_sample_pitch - ao_ground_pitch;
+       gyro_t  y = ao_sample_yaw - ao_ground_yaw;
+
+       p_filt = p_filt - (p_filt >> 6) + p;
+       y_filt = y_filt - (y_filt >> 6) + y;
+
+       p = p_filt >> 6;
+       y = y_filt >> 6;
+       return ao_sqrt(p*p + y*y);
+}
+#endif
+#endif
+
 uint8_t
 ao_sample(void)
 {
@@ -134,10 +285,12 @@ ao_sample(void)
                ao_data = (struct ao_data *) &ao_data_ring[ao_sample_data];
                ao_sample_tick = ao_data->tick;
 
+#if HAS_BARO
                ao_data_pres_cook(ao_data);
                ao_sample_pres = ao_data_pres(ao_data);
                ao_sample_alt = pres_to_altitude(ao_sample_pres);
                ao_sample_height = ao_sample_alt - ao_ground_height;
+#endif
 
 #if HAS_ACCEL
                ao_sample_accel = ao_data_accel_cook(ao_data);
@@ -145,6 +298,14 @@ ao_sample(void)
                        ao_sample_accel = ao_data_accel_invert(ao_sample_accel);
                ao_data_set_accel(ao_data, ao_sample_accel);
 #endif
+#if HAS_GYRO
+               ao_sample_accel_along = ao_data_along(ao_data);
+               ao_sample_accel_across = ao_data_across(ao_data);
+               ao_sample_accel_through = ao_data_through(ao_data);
+               ao_sample_pitch = ao_data_pitch(ao_data);
+               ao_sample_yaw = ao_data_yaw(ao_data);
+               ao_sample_roll = ao_data_roll(ao_data);
+#endif
 
                if (ao_preflight)
                        ao_sample_preflight();
@@ -152,7 +313,13 @@ ao_sample(void)
                        if (ao_flight_state < ao_flight_boost)
                                ao_sample_preflight_update();
                        ao_kalman();
+#if HAS_GYRO
+                       ao_sample_rotate();
+#endif
                }
+#ifdef AO_FLIGHT_TEST
+               ao_sample_prev_tick = ao_sample_tick;
+#endif
                ao_sample_data = ao_data_ring_next(ao_sample_data);
        }
        return !ao_preflight;
@@ -168,6 +335,21 @@ ao_sample_init(void)
 #if HAS_ACCEL
        ao_sample_accel_sum = 0;
        ao_sample_accel = 0;
+#endif
+#if HAS_GYRO
+       ao_sample_accel_along_sum = 0;
+       ao_sample_accel_across_sum = 0;
+       ao_sample_accel_through_sum = 0;
+       ao_sample_accel_along = 0;
+       ao_sample_accel_across = 0;
+       ao_sample_accel_through = 0;
+       ao_sample_pitch_sum = 0;
+       ao_sample_yaw_sum = 0;
+       ao_sample_roll_sum = 0;
+       ao_sample_pitch = 0;
+       ao_sample_yaw = 0;
+       ao_sample_roll = 0;
+       ao_sample_orient = 0;
 #endif
        ao_sample_data = ao_data_head;
        ao_preflight = TRUE;