altos: Switch all tick variables to AO_TICK_TYPE/AO_TICK_SIGNED
[fw/altos] / src / kernel / ao_sample.c
index 34658951724e7166dbc3008a9079a2f7a1df8e59..e3b5e084d8f4c52ec454e30739910bfada8a9912 100644 (file)
@@ -3,7 +3,8 @@
  *
  * 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.
+ * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
  *
  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 #define ACCEL_TYPE int16_t
 #endif
 
-__pdata uint16_t       ao_sample_tick;         /* time of last data */
-__pdata pres_t         ao_sample_pres;
-__pdata alt_t          ao_sample_alt;
-__pdata alt_t          ao_sample_height;
+AO_TICK_TYPE   ao_sample_tick;         /* time of last data */
+#if HAS_BARO
+pres_t         ao_sample_pres;
+alt_t          ao_sample_alt;
+alt_t          ao_sample_height;
+#endif
 #if HAS_ACCEL
-__pdata accel_t                ao_sample_accel;
+accel_t                ao_sample_accel;
+#endif
+#if HAS_IMU
+accel_t                ao_sample_accel_along;
+accel_t                ao_sample_accel_across;
+accel_t                ao_sample_accel_through;
 #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;
+gyro_t         ao_sample_roll;
+gyro_t         ao_sample_pitch;
+gyro_t         ao_sample_yaw;
+angle_t                ao_sample_orient;
+angle_t                ao_sample_orients[AO_NUM_ORIENT];
+uint8_t                ao_sample_orient_pos;
+#endif
+#ifdef HAS_MOTOR_PRESSURE
+motor_pressure_t       ao_sample_motor_pressure;
 #endif
 
-__data uint8_t         ao_sample_data;
+uint8_t                ao_sample_data;
 
 /*
  * Sensor calibration values
  */
 
-__pdata pres_t         ao_ground_pres;         /* startup pressure */
-__pdata alt_t          ao_ground_height;       /* MSL of ao_ground_pres */
+#if HAS_BARO
+pres_t         ao_ground_pres;         /* startup pressure */
+alt_t          ao_ground_height;       /* MSL of ao_ground_pres */
+#endif
 
 #if HAS_ACCEL
-__pdata accel_t                ao_ground_accel;        /* startup acceleration */
-__pdata accel_t                ao_accel_2g;            /* factory accel calibration */
-__pdata int32_t                ao_accel_scale;         /* sensor to m/s² conversion */
+accel_t                ao_ground_accel;        /* startup acceleration */
+accel_t                ao_accel_2g;            /* factory accel calibration */
+int32_t                ao_accel_scale;         /* sensor to m/s² conversion */
+#endif
+
+#if HAS_IMU
+accel_t                ao_ground_accel_along;
+accel_t                ao_ground_accel_across;
+accel_t                ao_ground_accel_through;
 #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 int32_t                ao_ground_pitch;
-__pdata int32_t                ao_ground_yaw;
-__pdata int32_t                ao_ground_roll;
+int32_t                ao_ground_pitch;
+int32_t                ao_ground_yaw;
+int32_t                ao_ground_roll;
+#endif
+
+#if HAS_MOTOR_PRESSURE
+motor_pressure_t       ao_ground_motor_pressure;
 #endif
 
-static __pdata uint8_t ao_preflight;           /* in preflight mode */
+static uint8_t ao_preflight;           /* in preflight mode */
 
-static __pdata uint16_t        nsamples;
-__pdata int32_t ao_sample_pres_sum;
+static uint16_t        nsamples;
+#if HAS_BARO
+int32_t ao_sample_pres_sum;
+#endif
 #if HAS_ACCEL
-__pdata int32_t ao_sample_accel_sum;
+int32_t ao_sample_accel_sum;
+#endif
+#if HAS_IMU
+int32_t ao_sample_accel_along_sum;
+int32_t ao_sample_accel_across_sum;
+int32_t        ao_sample_accel_through_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;
+int32_t ao_sample_pitch_sum;
+int32_t ao_sample_yaw_sum;
+int32_t        ao_sample_roll_sum;
 static struct ao_quaternion ao_rotation;
 #endif
+#if HAS_MOTOR_PRESSURE
+int32_t ao_sample_motor_pressure_sum;
+#endif
 
 #if HAS_FLIGHT_DEBUG
 extern uint8_t ao_orient_test;
@@ -102,18 +128,72 @@ ao_sample_preflight_add(void)
 #if HAS_ACCEL
        ao_sample_accel_sum += ao_sample_accel;
 #endif
+#if HAS_BARO
        ao_sample_pres_sum += ao_sample_pres;
-#if HAS_GYRO
+#endif
+#if HAS_IMU
        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;
+#endif
+#if HAS_GYRO
        ao_sample_pitch_sum += ao_sample_pitch;
        ao_sample_yaw_sum += ao_sample_yaw;
        ao_sample_roll_sum += ao_sample_roll;
+#endif
+#if HAS_MOTOR_PRESSURE
+       ao_sample_motor_pressure_sum += ao_sample_motor_pressure;
 #endif
        ++nsamples;
 }
 
+#if HAS_GYRO
+static void
+ao_sample_set_all_orients(void)
+{
+       int i;
+       for (i = 0; i < AO_NUM_ORIENT; i++)
+               ao_sample_orients[i] = ao_sample_orient;
+       ao_sample_orient_pos = 0;
+}
+
+static void
+ao_sample_set_one_orient(void)
+{
+       ao_sample_orients[ao_sample_orient_pos] = ao_sample_orient;
+       ao_sample_orient_pos = (ao_sample_orient_pos + 1) % AO_NUM_ORIENT;
+}
+
+static void
+ao_sample_compute_orient(void)
+{
+       /* 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.
+        *
+        * rot = ao_rotation * vertical * ao_rotation°
+        * rot = ao_rotation * (0,0,0,1) * ao_rotation°
+        *     = ((a.z, a.y, -a.x, a.r) * (a.r, -a.x, -a.y, -a.z)) .z
+        *
+        *     = (-a.z * -a.z) + (a.y * -a.y) - (-a.x * -a.x) + (a.r * a.r)
+        *     = a.z² - a.y² - a.x² + a.r²
+        *
+        * rot = ao_rotation * (0, 0, 0, -1) * ao_rotation°
+        *     = ((-a.z, -a.y, a.x, -a.r) * (a.r, -a.x, -a.y, -a.z)) .z
+        *
+        *     = (a.z * -a.z) + (-a.y * -a.y) - (a.x * -a.x) + (-a.r * a.r)
+        *     = -a.z² + a.y² + a.x² - a.r²
+        */
+
+       float rotz;
+       rotz = ao_rotation.z * ao_rotation.z - ao_rotation.y * ao_rotation.y - ao_rotation.x * ao_rotation.x + ao_rotation.r * ao_rotation.r;
+
+       ao_sample_orient = acosf(rotz) * (float) (180.0/M_PI);
+}
+#endif /* HAS_GYRO */
+
 static void
 ao_sample_preflight_set(void)
 {
@@ -121,23 +201,31 @@ ao_sample_preflight_set(void)
        ao_ground_accel = ao_sample_accel_sum >> 9;
        ao_sample_accel_sum = 0;
 #endif
+#if HAS_BARO
        ao_ground_pres = ao_sample_pres_sum >> 9;
        ao_ground_height = pres_to_altitude(ao_ground_pres);
        ao_sample_pres_sum = 0;
-#if HAS_GYRO
+#endif
+#if HAS_IMU
        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;
-       ao_ground_yaw = ao_sample_yaw_sum;
-       ao_ground_roll = ao_sample_roll_sum;
        ao_sample_accel_along_sum = 0;
        ao_sample_accel_across_sum = 0;
        ao_sample_accel_through_sum = 0;
+#endif
+#if HAS_MOTOR_PRESSURE
+       ao_ground_motor_pressure = ao_sample_motor_pressure_sum >> 9;
+       ao_sample_motor_pressure_sum = 0;
+#endif
+#if HAS_GYRO
+       ao_ground_pitch = ao_sample_pitch_sum;
+       ao_ground_yaw = ao_sample_yaw_sum;
+       ao_ground_roll = ao_sample_roll_sum;
        ao_sample_pitch_sum = 0;
        ao_sample_yaw_sum = 0;
        ao_sample_roll_sum = 0;
-       ao_sample_orient = 0;
+       ao_sample_set_all_orients();
 
        struct ao_quaternion    orient;
 
@@ -164,28 +252,35 @@ ao_sample_preflight_set(void)
         */
        ao_quaternion_vectors_to_rotation(&ao_rotation, &up, &orient);
 #if HAS_FLIGHT_DEBUG
-       if (ao_orient_test)
-               printf("\n\treset\n");
-#endif 
+       if (ao_orient_test) {
+               printf("\n\treset across %d through %d along %d\n",
+                      (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));
+               fflush(stdout);
+       }
+#endif
+
+       ao_sample_compute_orient();
+       ao_sample_set_all_orients();
 #endif
        nsamples = 0;
 }
 
 #if HAS_GYRO
-
 #define TIME_DIV       200.0f
 
 static void
 ao_sample_rotate(void)
 {
 #ifdef AO_FLIGHT_TEST
-       float   dt = (ao_sample_tick - ao_sample_prev_tick) / TIME_DIV;
+       float   dt = (AO_TICK_SIGNED) (ao_sample_tick - ao_sample_prev_tick) / TIME_DIV;
 #else
        static const float dt = 1/TIME_DIV;
 #endif
-       float   x = ao_mpu6000_gyro((float) ((ao_sample_pitch << 9) - ao_ground_pitch) / 512.0f) * dt;
-       float   y = ao_mpu6000_gyro((float) ((ao_sample_yaw << 9) - ao_ground_yaw) / 512.0f) * dt;
-       float   z = ao_mpu6000_gyro((float) ((ao_sample_roll << 9) - ao_ground_roll) / 512.0f) * dt;
+       float   x = ao_convert_gyro((float) ((ao_sample_pitch << 9) - ao_ground_pitch) / 512.0f) * dt;
+       float   y = ao_convert_gyro((float) ((ao_sample_yaw << 9) - ao_ground_yaw) / 512.0f) * dt;
+       float   z = ao_convert_gyro((float) ((ao_sample_roll << 9) - ao_ground_roll) / 512.0f) * dt;
        struct ao_quaternion    rot;
 
        ao_quaternion_init_half_euler(&rot, x, y, z);
@@ -194,31 +289,6 @@ ao_sample_rotate(void)
        /* 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.
-        *
-        * rot = ao_rotation * vertical * ao_rotation°
-        * rot = ao_rotation * (0,0,0,1) * ao_rotation°
-        *     = ((a.z, a.y, -a.x, a.r) * (a.r, -a.x, -a.y, -a.z)) .z
-        *
-        *     = (-a.z * -a.z) + (a.y * -a.y) - (-a.x * -a.x) + (a.r * a.r)
-        *     = a.z² - a.y² - a.x² + a.r²
-        *
-        * rot = ao_rotation * (0, 0, 0, -1) * ao_rotation°
-        *     = ((-a.z, -a.y, a.x, -a.r) * (a.r, -a.x, -a.y, -a.z)) .z
-        *
-        *     = (a.z * -a.z) + (-a.y * -a.y) - (a.x * -a.x) + (-a.r * a.r)
-        *     = -a.z² + a.y² + a.x² - a.r²
-        */
-
-       float rotz;
-       rotz = ao_rotation.z * ao_rotation.z - ao_rotation.y * ao_rotation.y - ao_rotation.x * ao_rotation.x + ao_rotation.r * ao_rotation.r;
-
-       ao_sample_orient = acosf(rotz) * (float) (180.0/M_PI);
-
 #if HAS_FLIGHT_DEBUG
        if (ao_orient_test) {
                printf ("rot %d %d %d orient %d     \r",
@@ -226,9 +296,11 @@ ao_sample_rotate(void)
                        (int) (y * 1000),
                        (int) (z * 1000),
                        ao_sample_orient);
+               fflush(stdout);
        }
 #endif
-
+       ao_sample_compute_orient();
+       ao_sample_set_one_orient();
 }
 #endif
 
@@ -245,10 +317,10 @@ ao_sample_preflight(void)
        } else {
 #if HAS_ACCEL
                ao_accel_2g = ao_config.accel_minus_g - ao_config.accel_plus_g;
-               ao_accel_scale = to_fix32(GRAVITY * 2 * 16) / ao_accel_2g;
+               ao_accel_scale = to_fix_32(GRAVITY * 2 * 16) / ao_accel_2g;
 #endif
                ao_sample_preflight_set();
-               ao_preflight = FALSE;
+               ao_preflight = false;
        }
 }
 
@@ -268,6 +340,10 @@ ao_sample_preflight_update(void)
                ++nsamples;
        else
                ao_sample_preflight_set();
+#if !HAS_BARO
+       if ((nsamples & 0x3f) == 0)
+               ao_kalman_reset_accumulate();
+#endif
 }
 
 #if 0
@@ -292,10 +368,10 @@ static gyro_t inline ao_gyro(void) {
 uint8_t
 ao_sample(void)
 {
-       ao_wakeup(DATA_TO_XDATA(&ao_sample_data));
-       ao_sleep((void *) DATA_TO_XDATA(&ao_data_head));
+       ao_wakeup(&ao_sample_data);
+       ao_sleep((void *) &ao_data_head);
        while (ao_sample_data != ao_data_head) {
-               __xdata struct ao_data *ao_data;
+               struct ao_data *ao_data;
 
                /* Capture a sample */
                ao_data = (struct ao_data *) &ao_data_ring[ao_sample_data];
@@ -309,19 +385,21 @@ ao_sample(void)
 #endif
 
 #if HAS_ACCEL
-               ao_sample_accel = ao_data_accel_cook(ao_data);
-               if (ao_config.pad_orientation != AO_PAD_ORIENTATION_ANTENNA_UP)
-                       ao_sample_accel = ao_data_accel_invert(ao_sample_accel);
-               ao_data_set_accel(ao_data, ao_sample_accel);
+               ao_sample_accel = ao_data_accel(ao_data);
 #endif
-#if HAS_GYRO
+#if HAS_IMU
                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);
+#endif
+#if HAS_GYRO
                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 HAS_MOTOR_PRESSURE
+               ao_sample_motor_pressure = ao_data_motor_pressure(ao_data);
+#endif
 
                if (ao_preflight)
                        ao_sample_preflight();
@@ -346,19 +424,23 @@ ao_sample_init(void)
 {
        ao_config_get();
        nsamples = 0;
+#if HAS_BARO
        ao_sample_pres_sum = 0;
        ao_sample_pres = 0;
+#endif
 #if HAS_ACCEL
        ao_sample_accel_sum = 0;
        ao_sample_accel = 0;
 #endif
-#if HAS_GYRO
+#if HAS_IMU
        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;
+#endif
+#if HAS_GYRO
        ao_sample_pitch_sum = 0;
        ao_sample_yaw_sum = 0;
        ao_sample_roll_sum = 0;
@@ -366,7 +448,8 @@ ao_sample_init(void)
        ao_sample_yaw = 0;
        ao_sample_roll = 0;
        ao_sample_orient = 0;
+       ao_sample_set_all_orients();
 #endif
        ao_sample_data = ao_data_head;
-       ao_preflight = TRUE;
+       ao_preflight = true;
 }