projects/microb2010/ballboard/sensor.c

   1 /*
   2  *  Copyright Droids Corporation (2009)
   3  *  Olivier MATZ <zer0@droids-corp.org>
   4  *
   5  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8  *  (at your option) any later version.
   9  *
  10  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  *  GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  17  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  18  *
  19  *  Revision : $Id: sensor.c,v 1.3 2009-05-27 20:04:07 zer0 Exp $
  20  *
  21  */
  22
  23 #include <stdlib.h>
  24
  25 #include <aversive.h>
  26 #include <aversive/error.h>
  27
  28 #include <adc.h>
  29 #include <scheduler.h>
  30 #include <ax12.h>
  31 #include <pwm_ng.h>
  32
  33 #include <pid.h>
  34 #include <quadramp.h>
  35 #include <control_system_manager.h>
  36 #include <blocking_detection_manager.h>
  37
  38 #include <parse.h>
  39 #include <rdline.h>
  40
  41 #include "main.h"
  42 #include "sensor.h"
  43 #include "../common/i2c_commands.h"
  44
  45 /************ ADC */
  46
  47 struct adc_infos {
  48         uint16_t config;
  49         int16_t value;
  50         int16_t prev_val;
  51         int16_t (*filter)(struct adc_infos *, int16_t);
  52 };
  53
  54 /* reach 90% of the value in 4 samples */
  55 int16_t rii_light(struct adc_infos *adc, int16_t val)
  56 {
  57         adc->prev_val = val + (int32_t)adc->prev_val / 2;
  58         return adc->prev_val / 2;
  59 }
  60
  61 /* reach 90% of the value in 8 samples */
  62 int16_t rii_medium(struct adc_infos *adc, int16_t val)
  63 {
  64         adc->prev_val = val + ((int32_t)adc->prev_val * 3) / 4;
  65         return adc->prev_val / 4;
  66 }
  67
  68 /* reach 90% of the value in 16 samples */
  69 int16_t rii_strong(struct adc_infos *adc, int16_t val)
  70 {
  71         adc->prev_val = val + ((int32_t)adc->prev_val * 7) / 8;
  72         return adc->prev_val / 8;
  73 }
  74
  75
  76 #define ADC_CONF(x) ( ADC_REF_AVCC | ADC_MODE_INT | MUX_ADC##x )
  77
  78 /* define which ADC to poll, see in sensor.h */
  79 static struct adc_infos adc_infos[ADC_MAX] = {
  80
  81         [ADC_CSENSE1] = { .config = ADC_CONF(0), .filter = rii_medium },
  82         [ADC_CSENSE2] = { .config = ADC_CONF(1), .filter = rii_medium },
  83         [ADC_CSENSE3] = { .config = ADC_CONF(2), .filter = rii_medium },
  84         [ADC_CSENSE4] = { .config = ADC_CONF(3), .filter = rii_medium },
  85
  86         /* add adc on "cap" pins if needed */
  87 /*      [ADC_CAP1] = { .config = ADC_CONF(10) }, */
  88 /*      [ADC_CAP2] = { .config = ADC_CONF(11) }, */
  89 /*      [ADC_CAP3] = { .config = ADC_CONF(12) }, */
  90 /*      [ADC_CAP4] = { .config = ADC_CONF(13) }, */
  91 };
  92
  93 static void adc_event(int16_t result);
  94
  95 /* called every 10 ms, see init below */
  96 static void do_adc(void *dummy)
  97 {
  98         /* launch first conversion */
  99         adc_launch(adc_infos[0].config);
 100 }
 101
 102 static void adc_event(int16_t result)
 103 {
 104         static uint8_t i = 0;
 105
 106         /* filter value if needed */
 107         if (adc_infos[i].filter)
 108                 adc_infos[i].value = adc_infos[i].filter(&adc_infos[i],
 109                                                          result);
 110         else
 111                 adc_infos[i].value = result;
 112
 113         i ++;
 114         if (i >= ADC_MAX)
 115                 i = 0;
 116         else
 117                 adc_launch(adc_infos[i].config);
 118 }
 119
 120 int16_t sensor_get_adc(uint8_t i)
 121 {
 122         int16_t tmp;
 123         uint8_t flags;
 124
 125         IRQ_LOCK(flags);
 126         tmp = adc_infos[i].value;
 127         IRQ_UNLOCK(flags);
 128         return tmp;
 129 }
 130
 131 /************ boolean sensors */
 132
 133
 134 struct sensor_filter {
 135         uint8_t filter;
 136         uint8_t prev;
 137         uint8_t thres_off;
 138         uint8_t thres_on;
 139         uint8_t cpt;
 140         uint8_t invert;
 141 };
 142
 143 /* pullup mapping:
 144  * CAP 5,6,7,8
 145  * voltage div mapping:
 146  * CAP 1
 147  */
 148 static struct sensor_filter sensor_filter[SENSOR_MAX] = {
 149         [S_HIGH_BARRIER] = { 20, 0, 1, 19, 0, 1 }, /* 0 */
 150         [S_LOW_BARRIER] = { 50, 0, 1, 1, 0, 0 }, /* 1 */
 151         [S_CAP3] = { 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, /* 2 */
 152         [S_CAP4] = { 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, /* 3 */
 153         [S_R_IR] = { 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, /* 4 */
 154         [S_R_US] = { 1, 0, 0, 1, 0, 1 }, /* 5 */
 155         [S_L_US] = { 1, 0, 0, 1, 0, 1 }, /* 6 */
 156         [S_L_IR] = { 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, /* 7 */
 157         [S_RESERVED1] = { 10, 0, 3, 7, 0, 0 }, /* 8 */
 158         [S_RESERVED2] = { 10, 0, 3, 7, 0, 0 }, /* 9 */
 159         [S_RESERVED3] = { 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, /* 10 */
 160         [S_RESERVED4] = { 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, /* 11 */
 161         [S_RESERVED5] = { 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, /* 12 */
 162         [S_RESERVED6] = { 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, /* 13 */
 163         [S_RESERVED7] = { 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, /* 14 */
 164         [S_RESERVED8] = { 1, 0, 0, 1, 0, 0 }, /* 15 */
 165 };
 166
 167 /* value of filtered sensors */
 168 static uint16_t sensor_filtered = 0;
 169
 170 /* sensor mapping :
 171  * 0-3:  PORTK 2->5 (cap1 -> cap4) (adc10 -> adc13)
 172  * 4-5:  PORTL 0->1 (cap5 -> cap6)
 173  * 6-7:  PORTE 3->4 (cap7 -> cap8)
 174  * 8-15: reserved
 175  */
 176
 177 uint16_t sensor_get_all(void)
 178 {
 179         uint16_t tmp;
 180         uint8_t flags;
 181         IRQ_LOCK(flags);
 182         tmp = sensor_filtered;
 183         IRQ_UNLOCK(flags);
 184         return tmp;
 185 }
 186
 187 uint8_t sensor_get(uint8_t i)
 188 {
 189         uint16_t tmp = sensor_get_all();
 190         return !!(tmp & _BV(i));
 191 }
 192
 193 /* get the physical value of pins */
 194 static uint16_t sensor_read(void)
 195 {
 196         uint16_t tmp = 0;
 197         tmp |= (uint16_t)((PINK & (_BV(2)|_BV(3)|_BV(4)|_BV(5))) >> 2) << 0;
 198         tmp |= (uint16_t)((PINL & (_BV(0)|_BV(1))) >> 0) << 4;
 199         tmp |= (uint16_t)((PINE & (_BV(3)|_BV(4))) >> 3) << 6;
 200         /* add reserved sensors here */
 201         return tmp;
 202 }
 203
 204 /* called every 10 ms, see init below */
 205 static void do_boolean_sensors(void *dummy)
 206 {
 207         uint8_t i;
 208         uint8_t flags;
 209         uint16_t sensor = sensor_read();
 210         uint16_t tmp = 0;
 211
 212         for (i=0; i<SENSOR_MAX; i++) {
 213                 if ((1 << i) & sensor) {
 214                         if (sensor_filter[i].cpt < sensor_filter[i].filter)
 215                                 sensor_filter[i].cpt++;
 216                         if (sensor_filter[i].cpt >= sensor_filter[i].thres_on)
 217                                 sensor_filter[i].prev = 1;
 218                 }
 219                 else {
 220                         if (sensor_filter[i].cpt > 0)
 221                                 sensor_filter[i].cpt--;
 222                         if (sensor_filter[i].cpt <= sensor_filter[i].thres_off)
 223                                 sensor_filter[i].prev = 0;
 224                 }
 225
 226                 if (sensor_filter[i].prev && !sensor_filter[i].invert) {
 227                         tmp |= (1UL << i);
 228                 }
 229                 else if (!sensor_filter[i].prev && sensor_filter[i].invert) {
 230                         tmp |= (1UL << i);
 231                 }
 232         }
 233         IRQ_LOCK(flags);
 234         sensor_filtered = tmp;
 235         IRQ_UNLOCK(flags);
 236 }
 237
 238 static volatile uint8_t lcob_seen = I2C_COB_NONE;
 239 static volatile uint8_t rcob_seen = I2C_COB_NONE;
 240
 241 uint8_t cob_detect_left(void)
 242 {
 243         uint8_t flags;
 244         uint8_t ret;
 245         IRQ_LOCK(flags);
 246         ret = lcob_seen;
 247         lcob_seen = I2C_COB_NONE;
 248         IRQ_UNLOCK(flags);
 249         return ret;
 250 }
 251
 252 uint8_t cob_detect_right(void)
 253 {
 254         uint8_t flags;
 255         uint8_t ret;
 256         IRQ_LOCK(flags);
 257         ret = rcob_seen;
 258         rcob_seen = I2C_COB_NONE;
 259         IRQ_UNLOCK(flags);
 260         return ret;
 261 }
 262
 263 #define COB_MIN_DETECT 4
 264 #define COB_MAX_DETECT 50
 265 static void do_cob_detection(void)
 266 {
 267         uint8_t flags;
 268         uint16_t tmp = sensor_get_all();
 269         uint8_t l_us = !!(tmp & _BV(S_L_US));
 270         uint8_t r_us = !!(tmp & _BV(S_R_US));
 271         uint8_t l_ir = !!(tmp & _BV(S_L_IR));
 272         uint8_t r_ir = !!(tmp & _BV(S_R_IR));
 273         static uint8_t l_us_prev, r_us_prev, l_ir_prev, r_ir_prev;
 274         static uint8_t l_cpt_on, l_cpt_off;
 275         static uint8_t r_cpt_on, r_cpt_off;
 276
 277         /* rising edge on US */
 278         if (l_us_prev == 0 && l_us == 1) {
 279                 l_cpt_off = 0;
 280                 l_cpt_on = 0;
 281         }
 282
 283         /* us is on */
 284         if (l_us) {
 285                 if (l_ir && l_cpt_on < COB_MAX_DETECT)
 286                         l_cpt_on ++;
 287                 else if (l_cpt_off < COB_MAX_DETECT)
 288                         l_cpt_off ++;
 289         }
 290
 291         /* falling edge on US */
 292         if (l_us_prev == 1 && l_us == 0) {
 293                 /* detection should not be too short or too long */
 294                 if ((l_cpt_off + l_cpt_on) < COB_MAX_DETECT &&
 295                     (l_cpt_off + l_cpt_on) > COB_MIN_DETECT) {
 296                         IRQ_LOCK(flags);
 297                         if (l_cpt_on > l_cpt_off)
 298                                 lcob_seen = I2C_COB_WHITE;
 299                         else
 300                                 lcob_seen = I2C_COB_BLACK;
 301                         IRQ_UNLOCK(flags);
 302                         if (l_cpt_on > l_cpt_off)
 303                                 DEBUG(E_USER_SENSOR, "left white %d %d",
 304                                       l_cpt_on, l_cpt_off);
 305                         else
 306                                 DEBUG(E_USER_SENSOR, "left black %d %d",
 307                                       l_cpt_on, l_cpt_off);
 308                 }
 309         }
 310
 311
 312         /* rising edge on US */
 313         if (r_us_prev == 0 && r_us == 1) {
 314                 r_cpt_off = 0;
 315                 r_cpt_on = 0;
 316         }
 317
 318         /* us is on */
 319         if (r_us) {
 320                 if (r_ir && r_cpt_on < COB_MAX_DETECT)
 321                         r_cpt_on ++;
 322                 else if (r_cpt_off < COB_MAX_DETECT)
 323                         r_cpt_off ++;
 324         }
 325
 326         /* falling edge on US */
 327         if (r_us_prev == 1 && r_us == 0) {
 328
 329                 /* detection should not be too short or too long */
 330                 if ((r_cpt_off + r_cpt_on) < COB_MAX_DETECT &&
 331                     (r_cpt_off + r_cpt_on) > COB_MIN_DETECT) {
 332                         IRQ_LOCK(flags);
 333                         if (r_cpt_on > r_cpt_off)
 334                                 rcob_seen = I2C_COB_WHITE;
 335                         else
 336                                 rcob_seen = I2C_COB_BLACK;
 337                         IRQ_UNLOCK(flags);
 338
 339                         if (r_cpt_on > r_cpt_off)
 340                                 DEBUG(E_USER_SENSOR, "right white %d %d",
 341                                       r_cpt_on, r_cpt_off);
 342                         else
 343                                 DEBUG(E_USER_SENSOR, "right black %d %d",
 344                                       r_cpt_on, r_cpt_off);
 345                 }
 346         }
 347
 348
 349         l_us_prev = l_us;
 350         r_us_prev = r_us;
 351         l_ir_prev = l_ir;
 352         r_ir_prev = r_ir;
 353 }
 354
 355 /************ global sensor init */
 356 #define BACKGROUND_ADC  0
 357
 358 /* called every 10 ms, see init below */
 359 static void do_sensors(void *dummy)
 360 {
 361         if (BACKGROUND_ADC)
 362                 do_adc(NULL);
 363         do_boolean_sensors(NULL);
 364         do_cob_detection();
 365 }
 366
 367 void sensor_init(void)
 368 {
 369         adc_init();
 370         if (BACKGROUND_ADC)
 371                 adc_register_event(adc_event);
 372         /* CS EVENT */
 373         scheduler_add_periodical_event_priority(do_sensors, NULL,
 374                                                 10000L / SCHEDULER_UNIT,
 375                                                 ADC_PRIO);
 376
 377 }
 378