projects/microb2010/mainboard/strat_db.c

   1 /*
   2  *  Copyright Droids, Microb Technology (2010)
   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,
  10  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12  *  GNU General Public License for more details.
  13  *
  14  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  15  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  16  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  17  *
  18  *  Revision : $Id: strat.c,v 1.6 2009-11-08 17:24:33 zer0 Exp $
  19  *
  20  *  Olivier MATZ <zer0@droids-corp.org>
  21  */
  22
  23
  24 #include <string.h>
  25 #include <stdio.h>
  26 #include <stdlib.h>
  27 #include <stdint.h>
  28 #include <math.h>
  29
  30 #include <aversive.h>
  31 #include <aversive/pgmspace.h>
  32
  33 #include <ax12.h>
  34 #include <uart.h>
  35 #include <pwm_ng.h>
  36 #include <clock_time.h>
  37 #include <spi.h>
  38
  39 #include <pid.h>
  40 #include <quadramp.h>
  41 #include <control_system_manager.h>
  42 #include <trajectory_manager.h>
  43 #include <trajectory_manager_utils.h>
  44 #include <trajectory_manager_core.h>
  45 #include <vect_base.h>
  46 #include <lines.h>
  47 #include <polygon.h>
  48 #include <obstacle_avoidance.h>
  49 #include <blocking_detection_manager.h>
  50 #include <robot_system.h>
  51 #include <position_manager.h>
  52
  53 #include <diagnostic.h>
  54
  55 #include <rdline.h>
  56 #include <parse.h>
  57
  58 #include "../common/i2c_commands.h"
  59 #include "i2c_protocol.h"
  60 #include "main.h"
  61 #include "strat.h"
  62 #include "strat_base.h"
  63 #include "strat_corn.h"
  64 #include "strat_db.h"
  65 #include "strat_utils.h"
  66 #include "sensor.h"
  67 #include "actuator.h"
  68
  69 /* status of objects on area */
  70 struct strat_db strat_db;
  71
  72 /* given an index, give the i coord */
  73 static const uint8_t corn_coord_i[CORN_NB] = {
  74         0, 0, 0, 2, 2, 2, 4, 4, 6,
  75         6, 8, 8, 10, 10, 10, 12, 12, 12,
  76 };
  77
  78 /* given an index, give the j coord */
  79 static const uint8_t corn_coord_j[CORN_NB] = {
  80         2, 4, 6, 3, 5, 7, 4, 6, 5,
  81         7, 4, 6, 3, 5, 7, 2, 4, 6,
  82 };
  83
  84 /* table to find the symetric idx */
  85 static const uint8_t corn_sym[] = {
  86         15, 16, 17, 12, 13, 14, 10, 11,
  87         8, 9, 6, 7, 3, 4, 5, 0, 1, 2
  88 };
  89
  90 #if 0 /* XXX maybe useless */
  91 /* the 10 possible configurations for corn on the side */
  92 static const uint8_t corn_side_confs[9][2] = {
  93         { 1, 4 },
  94         { 0, 4 },
  95         { 2, 4 },
  96         { 2, 3 },
  97         { 0, 3 },
  98         { 1, 3 },
  99         { 1, 6 },
 100         { 0, 6 },
 101         { 2, 6 },
 102 };
 103
 104 /* the 4 possible configurations for corn on center */
 105 static const uint8_t corn_center_confs[4][2] = {
 106         { 5, 8 },
 107         { 7, 8 },
 108         { 5, 9 },
 109         { 7, 8 },
 110 };
 111 #endif
 112
 113 /* in these groups, only one black cob */
 114 static const int8_t corn_group1[] = { 0, 1, 2, -1, };
 115 static const int8_t corn_group2[] = { 3, 4, 6, -1, };
 116 static const int8_t corn_group3[] = { 5, 7, -1, };
 117 static const int8_t corn_group4[] = { 8, 9, -1, };
 118 static const int8_t corn_group5[] = { 11, 14, -1, };
 119 static const int8_t corn_group6[] = { 10, 12, 13, -1, };
 120 static const int8_t corn_group7[] = { 15, 16, 17, -1, };
 121
 122 static const int8_t *corn_groups[] = {
 123         corn_group1,
 124         corn_group2,
 125         corn_group3,
 126         corn_group4,
 127         corn_group5,
 128         corn_group6,
 129         corn_group7,
 130         NULL,
 131 };
 132
 133 /* given an index, give the i coord */
 134 static const uint8_t tomato_coord_i[TOMATO_NB] = {
 135         0, 0, 2, 2, 4, 4, 6, 6,
 136         8, 8, 10, 10, 12, 12,
 137 };
 138
 139 /* given an index, give the j coord */
 140 static const uint8_t tomato_coord_j[TOMATO_NB] = {
 141         3, 5, 4, 6, 5, 7, 4, 6, 5, 7, 4, 6, 3, 5,
 142 };
 143
 144 /******** Generic waypoint */
 145
 146 /* return the xy coords of a waypoint given its ij coords. */
 147 int8_t ijcoord_to_xycoord(uint8_t i, uint8_t j, int16_t *x, int16_t *y)
 148 {
 149         if (i >= WAYPOINTS_NBX && j >= WAYPOINTS_NBY)
 150                 return -1;
 151         *x = (OFFSET_CORN_X + i*STEP_CORN_X);
 152         *y = COLOR_Y(OFFSET_CORN_Y + j*STEP_CORN_Y);
 153         return 0;
 154 }
 155
 156 /******** CORN */
 157
 158 /* return the index of a corn given its i,j coords. */
 159 int8_t ijcoord_to_corn_idx(uint8_t i, uint8_t j)
 160 {
 161         uint8_t n;
 162         for (n = 0; n < CORN_NB; n ++) {
 163                 if (i == corn_coord_i[n] &&
 164                     j == corn_coord_j[n])
 165                         return n;
 166         }
 167         return -1;
 168 }
 169
 170 /* return the i,j coords of a corn given its index */
 171 int8_t corn_idx_to_ijcoord(uint8_t idx, uint8_t *i, uint8_t *j)
 172 {
 173         if (idx >= CORN_NB)
 174                 return -1;
 175         *i = corn_coord_i[idx];
 176         *j = corn_coord_j[idx];
 177         return 0;
 178 }
 179
 180 /* return the index of a corn given its x,y coords. */
 181 int8_t corn_idx_to_xycoord(uint8_t idx, int16_t *x, int16_t *y)
 182 {
 183         uint8_t i, j;
 184         if (corn_idx_to_ijcoord(idx, &i, &j) < 0)
 185                 return -1;
 186         if (ijcoord_to_xycoord(i, j, x, y) < 0)
 187                 return -1;
 188         return 0;
 189 }
 190
 191 #define CORN_MARGIN 200
 192 /* return the index of the closest corn at these coordinates. If the
 193  * corn is really too far (~20cm), return NULL. The x and y pointer are
 194  * updated with the real position of the corn */
 195 struct waypoint_db *xycoord_to_corn_idx(int16_t *x, int16_t *y)
 196 {
 197         uint8_t idx = -1, n;
 198         int16_t d, x_corn, y_corn;
 199         int16_t x_corn_min = 0, y_corn_min = 0;
 200         int16_t d_min = 0;
 201
 202         /* XXX does it work when we are blue ? */
 203         for (n = 0; n < CORN_NB; n ++) {
 204                 corn_idx_to_xycoord(n, &x_corn, &y_corn);
 205                 d = xy_norm(x_corn, y_corn, *x, *y);
 206                 if (d < CORN_MARGIN && (d_min == 0 || d < d_min)) {
 207                         d_min = d;
 208                         idx = n;
 209                         x_corn_min = x_corn;
 210                         y_corn_min = y_corn;
 211                 }
 212         }
 213         if (d_min == 0)
 214                 return NULL;
 215
 216         *x = x_corn_min;
 217         *y = y_corn_min;
 218
 219         return strat_db.corn_table[idx];
 220 }
 221
 222 /* return true if 'idx' is in group */
 223 static uint8_t is_in_group(const int8_t *group, uint8_t idx)
 224 {
 225         const int8_t *pidx;
 226         for (pidx = group; *pidx != -1; pidx++) {
 227                 if (*pidx == idx) {
 228                         return 1;
 229                 }
 230         }
 231         return 0;
 232 }
 233
 234 /* return the number of cob of that color in the group */
 235 static uint8_t count_in_group(const int8_t *group, uint8_t color)
 236 {
 237         const int8_t *pidx;
 238         struct waypoint_db *wp;
 239         uint8_t count = 0;
 240
 241         for (pidx = &group[0]; *pidx != -1; pidx++) {
 242                 wp = strat_db.corn_table[*pidx];
 243                 if (wp->corn.color == color)
 244                         count ++;
 245         }
 246         return count;
 247 }
 248
 249 /* set all unkown cobs to specified color */
 250 static void set_unknown_in_group(const int8_t *group, uint8_t color)
 251 {
 252         const int8_t *pidx;
 253         struct waypoint_db *wp;
 254
 255         for (pidx = &group[0]; *pidx != -1; pidx++) {
 256                 wp = strat_db.corn_table[*pidx];
 257                 if (wp->corn.color == I2C_COB_UNKNOWN)
 258                         wp->corn.color = color;
 259         }
 260 }
 261
 262 /* depending on which cob is set (and its color), set the color of
 263  * other cobs */
 264 static void corn_deduct_other(uint8_t idx, uint8_t color)
 265 {
 266         const int8_t **pgroup;
 267
 268         for (pgroup = &corn_groups[0]; *pgroup; pgroup++) {
 269                 if (!is_in_group(*pgroup, idx))
 270                         continue;
 271                 if (color == I2C_COB_BLACK) {
 272                         set_unknown_in_group(*pgroup, I2C_COB_WHITE);
 273                 }
 274                 else if (color == I2C_COB_WHITE) {
 275                         if (count_in_group(*pgroup, I2C_COB_UNKNOWN) == 1)
 276                                 set_unknown_in_group(*pgroup, I2C_COB_BLACK);
 277                 }
 278         }
 279 }
 280
 281 /* set color of a corn
 282  * type is I2C_COB_BLACK, I2C_COB_WHITE, I2C_COB_UNKNOWN
 283  * it will update the symetric corn if != UNKOWN
 284  * it will also deduct color of some other cobs */
 285 void corn_set_color(struct waypoint_db *wp, uint8_t color)
 286 {
 287         uint8_t symidx;
 288
 289         wp->corn.color = color;
 290         if (color == I2C_COB_UNKNOWN)
 291                 return;
 292         if (wp->corn.color != I2C_COB_UNKNOWN)
 293                 return;
 294         corn_deduct_other(wp->corn.idx, color);
 295         symidx = corn_get_sym_idx(wp->corn.idx);
 296         strat_db.corn_table[symidx]->corn.color = color;
 297         corn_deduct_other(symidx, color);
 298 }
 299
 300
 301 /* return the idx of the symetric corn */
 302 int8_t corn_get_sym_idx(int8_t i)
 303 {
 304         if (i >= CORN_NB)
 305                 return -1;
 306         return corn_sym[i];
 307 }
 308
 309 /*********** TOMATO */
 310
 311 /* return the index of a tomato given its i,j coords. */
 312 int8_t ijcoord_to_tomato_idx(uint8_t i, uint8_t j)
 313 {
 314         uint8_t n;
 315         for (n = 0; n < TOMATO_NB; n ++) {
 316                 if (i == tomato_coord_i[n] &&
 317                     j == tomato_coord_j[n])
 318                         return n;
 319         }
 320         return -1;
 321 }
 322
 323 /* return the i,j coords of a tomato given its index */
 324 int8_t tomato_idx_to_ijcoord(uint8_t idx, uint8_t *i, uint8_t *j)
 325 {
 326         if (idx >= TOMATO_NB)
 327                 return -1;
 328         *i = tomato_coord_i[idx];
 329         *j = tomato_coord_j[idx];
 330         return 0;
 331 }
 332
 333 /* return the index of a tomato given its x,y coords. */
 334 int8_t tomato_idx_to_xycoord(uint8_t idx, int16_t *x, int16_t *y)
 335 {
 336         uint8_t i, j;
 337         if (tomato_idx_to_ijcoord(idx, &i, &j) < 0)
 338                 return -1;
 339         if (ijcoord_to_xycoord(i, j, x, y) < 0)
 340                 return -1;
 341         return 0;
 342 }
 343
 344 #define TOMATO_MARGIN 200
 345 /* return the index of the closest tomato at these coordinates. If the
 346  * tomato is really too far (~20cm), return NULL. The x and y pointer are
 347  * updated with the real position of the tomato */
 348 struct waypoint_db *xycoord_to_tomato_idx(int16_t *x, int16_t *y)
 349 {
 350         uint8_t idx = -1, n;
 351         int16_t d, x_tomato, y_tomato;
 352         int16_t x_tomato_min = 0, y_tomato_min = 0;
 353         int16_t d_min = 0;
 354
 355         /* XXX does it work when we are blue ? */
 356         for (n = 0; n < TOMATO_NB; n ++) {
 357                 tomato_idx_to_xycoord(n, &x_tomato, &y_tomato);
 358                 d = xy_norm(x_tomato, y_tomato, *x, *y);
 359                 if (d < TOMATO_MARGIN && (d_min == 0 || d < d_min)) {
 360                         d_min = d;
 361                         idx = n;
 362                         x_tomato_min = x_tomato;
 363                         y_tomato_min = y_tomato;
 364                 }
 365         }
 366         if (d_min == 0)
 367                 return NULL;
 368
 369         *x = x_tomato_min;
 370         *y = y_tomato_min;
 371
 372         return strat_db.tomato_table[idx];
 373 }
 374
 375 /*
 376  * Init internal database. The initialization is done with UNKNOWN
 377  * corn with all objects present
 378  */
 379 void strat_db_init(void)
 380 {
 381         struct waypoint_db *wp;
 382         int8_t idx;
 383         int8_t i, j;
 384
 385         memset(&strat_db, 0, sizeof(strat_db));
 386
 387         /* corn table */
 388         for (i=0; i<CORN_NB; i++) {
 389                 strat_db.corn_table[i] =
 390                         &strat_db.wp_table[corn_coord_i[i]][corn_coord_j[i]];
 391         }
 392         /* tomato table */
 393         for (i=0; i<TOMATO_NB; i++) {
 394                 strat_db.tomato_table[i] =
 395                         &strat_db.wp_table[tomato_coord_i[i]][tomato_coord_j[i]];
 396         }
 397
 398         strat_db.our_oranges_count = 6;
 399         strat_db.opp_oranges_count = 6;
 400
 401         for (i=0; i<WAYPOINTS_NBX; i++) {
 402
 403                 for (j=0; j<WAYPOINTS_NBY; j++) {
 404                         wp = &strat_db.wp_table[i][j];
 405
 406                         /* default type */
 407                         wp->type = WP_TYPE_WAYPOINT;
 408
 409                         /* mark dangerous points */
 410                         if (i == 0 || i == (WAYPOINTS_NBX-1))
 411                                 wp->dangerous = 1;
 412                         if ((i&1) == 0 && j == (WAYPOINTS_NBY-1))
 413                                 wp->dangerous = 1;
 414
 415                         /* too close of border, unreachable wp */
 416                         if ((i & 1) == 1 && j == (WAYPOINTS_NBY-1)) {
 417                                 wp->type = WP_TYPE_OBSTACLE;
 418                                 continue;
 419                         }
 420
 421                         /* hill */
 422                         if (i >= 2 && i < (WAYPOINTS_NBX-2) && j < 2) {
 423                                 wp->type = WP_TYPE_OBSTACLE;
 424                                 continue;
 425                         }
 426
 427                         /* corn */
 428                         idx = ijcoord_to_corn_idx(i, j);
 429                         if (idx >= 0) {
 430                                 wp->type = WP_TYPE_CORN;
 431                                 wp->present = 1;
 432                                 wp->corn.idx = idx;
 433                                 wp->corn.color = I2C_COB_UNKNOWN;
 434                                 continue;
 435                         }
 436
 437                         /* tomato */
 438                         idx = ijcoord_to_tomato_idx(i, j);
 439                         if (idx >= 0) {
 440                                 wp->type = WP_TYPE_TOMATO;
 441                                 wp->present = 1;
 442                                 continue;
 443                         }
 444                 }
 445         }
 446 }
 447
 448 /* dump infos about area and objects */
 449 void strat_db_dump(const char *caller)
 450 {
 451         uint8_t i;
 452         struct waypoint_db *wp;
 453
 454         if (strat_db.dump_enabled == 0)
 455                 return;
 456
 457         printf_P(PSTR("DB dump from <%s>\r\n"), caller);
 458         for (i=0; i<CORN_NB; i++) {
 459                 wp = strat_db.corn_table[i];
 460                 printf_P(PSTR("corn%d: present=%d opp=%d "),
 461                          i, wp->present, wp->opp_visited);
 462                 if (wp->corn.color == I2C_COB_UNKNOWN)
 463                         printf_P(PSTR("unknown"));
 464                 else if (wp->corn.color == I2C_COB_BLACK)
 465                         printf_P(PSTR("black"));
 466                 else if (wp->corn.color == I2C_COB_WHITE)
 467                         printf_P(PSTR("white"));
 468                 printf_P(PSTR("\r\n"));
 469         }
 470
 471         for (i=0; i<TOMATO_NB; i++) {
 472                 wp = strat_db.tomato_table[i];
 473                 printf_P(PSTR("tomato%d: present=%d opp=%d\r\n"),
 474                          i, wp->present, wp->opp_visited);
 475         }
 476 }