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 /* return the nearest waypoint that is not a corn: xp and yp contains
 157  * the input and output, and ip, jp are only outputs. return 0 on
 158  * success. */
 159 int8_t xycoord_to_ijcoord(int16_t *xp, int16_t *yp, uint8_t *ip, uint8_t *jp)
 160 {
 161         int16_t x, y;
 162         uint8_t i, j;
 163
 164         x = *xp;
 165         y = *yp;
 166
 167         x -= OFFSET_CORN_X;
 168         x += (STEP_CORN_X/2);
 169         i = x / STEP_CORN_X;
 170
 171         y = COLOR_Y(y);
 172         y -= OFFSET_CORN_Y;
 173         if ((i & 1) == 1) {
 174                 j = y / STEP_CORN_Y;
 175         }
 176         else {
 177                 y += (STEP_CORN_Y/2);
 178                 y /= (STEP_CORN_Y*2);
 179                 j = (y * 2) + 1;
 180         }
 181
 182         if (ijcoord_to_xycoord(i, j, &x, &y) < 0)
 183                 return -1;
 184
 185         if (strat_db.wp_table[i][j].type != WP_TYPE_WAYPOINT &&
 186             strat_db.wp_table[i][j].type != WP_TYPE_TOMATO)
 187                 return -1;
 188
 189         *xp = x;
 190         *yp = y;
 191         *ip = i;
 192         *jp = j;
 193
 194         return 0;
 195 }
 196
 197
 198 /******** CORN */
 199
 200 /* return the index of a corn given its i,j coords. */
 201 int8_t ijcoord_to_corn_idx(uint8_t i, uint8_t j)
 202 {
 203         uint8_t n;
 204         for (n = 0; n < CORN_NB; n ++) {
 205                 if (i == corn_coord_i[n] &&
 206                     j == corn_coord_j[n])
 207                         return n;
 208         }
 209         return -1;
 210 }
 211
 212 /* return the i,j coords of a corn given its index */
 213 int8_t corn_idx_to_ijcoord(uint8_t idx, uint8_t *i, uint8_t *j)
 214 {
 215         if (idx >= CORN_NB)
 216                 return -1;
 217         *i = corn_coord_i[idx];
 218         *j = corn_coord_j[idx];
 219         return 0;
 220 }
 221
 222 /* return the index of a corn given its x,y coords. */
 223 int8_t corn_idx_to_xycoord(uint8_t idx, int16_t *x, int16_t *y)
 224 {
 225         uint8_t i, j;
 226         if (corn_idx_to_ijcoord(idx, &i, &j) < 0)
 227                 return -1;
 228         if (ijcoord_to_xycoord(i, j, x, y) < 0)
 229                 return -1;
 230         return 0;
 231 }
 232
 233 #define CORN_MARGIN 200
 234 /* return the index of the closest corn at these coordinates. If the
 235  * corn is really too far (~20cm), return NULL. The x and y pointer are
 236  * updated with the real position of the corn */
 237 struct waypoint_db *xycoord_to_corn_idx(int16_t *xp, int16_t *yp)
 238 {
 239         int16_t x, y;
 240         uint8_t i, j;
 241         double d;
 242
 243         x = *xp;
 244         y = *yp;
 245
 246         x -= OFFSET_CORN_X;
 247         x += STEP_CORN_X;
 248         x /= (STEP_CORN_X*2);
 249
 250         y = COLOR_Y(y);
 251         y -= OFFSET_CORN_Y;
 252         y += STEP_CORN_Y;
 253         if ((x & 1) == 1)
 254                 y -= STEP_CORN_Y;
 255         y /= (STEP_CORN_Y*2);
 256
 257         i = (x * 2);
 258         j = (y * 2) + (x & 1);
 259
 260         if (ijcoord_to_xycoord(i, j, &x, &y) < 0)
 261                 return NULL;
 262
 263         if (strat_db.wp_table[i][j].type != WP_TYPE_CORN)
 264                 return NULL;
 265
 266         d = xy_norm(*xp, *yp, x, y);
 267
 268         if (d > CORN_MARGIN)
 269                 return NULL;
 270
 271         *xp = x;
 272         *yp = y;
 273
 274         return &strat_db.wp_table[i][j];
 275 }
 276
 277 /* return true if 'idx' is in group */
 278 static uint8_t is_in_group(const int8_t *group, uint8_t idx)
 279 {
 280         const int8_t *pidx;
 281         for (pidx = group; *pidx != -1; pidx++) {
 282                 if (*pidx == idx) {
 283                         return 1;
 284                 }
 285         }
 286         return 0;
 287 }
 288
 289 /* return the number of cob of that color in the group */
 290 static uint8_t count_in_group(const int8_t *group, uint8_t color)
 291 {
 292         const int8_t *pidx;
 293         struct waypoint_db *wp;
 294         uint8_t count = 0;
 295
 296         for (pidx = &group[0]; *pidx != -1; pidx++) {
 297                 wp = strat_db.corn_table[*pidx];
 298                 if (wp->corn.color == color)
 299                         count ++;
 300         }
 301         return count;
 302 }
 303
 304 /* set all unkown cobs to specified color */
 305 static void set_unknown_in_group(const int8_t *group, uint8_t color)
 306 {
 307         const int8_t *pidx;
 308         struct waypoint_db *wp;
 309
 310         for (pidx = &group[0]; *pidx != -1; pidx++) {
 311                 wp = strat_db.corn_table[*pidx];
 312                 if (wp->corn.color == I2C_COB_UNKNOWN)
 313                         wp->corn.color = color;
 314         }
 315 }
 316
 317 /* depending on which cob is set (and its color), set the color of
 318  * other cobs */
 319 static void corn_deduct_other(uint8_t idx, uint8_t color)
 320 {
 321         const int8_t **pgroup;
 322
 323         for (pgroup = &corn_groups[0]; *pgroup; pgroup++) {
 324                 if (!is_in_group(*pgroup, idx))
 325                         continue;
 326                 if (color == I2C_COB_BLACK) {
 327                         set_unknown_in_group(*pgroup, I2C_COB_WHITE);
 328                 }
 329                 else if (color == I2C_COB_WHITE) {
 330                         if (count_in_group(*pgroup, I2C_COB_UNKNOWN) == 1)
 331                                 set_unknown_in_group(*pgroup, I2C_COB_BLACK);
 332                 }
 333         }
 334 }
 335
 336 /* set color of a corn
 337  * type is I2C_COB_BLACK, I2C_COB_WHITE, I2C_COB_UNKNOWN
 338  * it will update the symetric corn if != UNKOWN
 339  * it will also deduct color of some other cobs */
 340 void corn_set_color(struct waypoint_db *wp, uint8_t color)
 341 {
 342         uint8_t symidx;
 343
 344         if (wp->corn.color != I2C_COB_UNKNOWN)
 345                 return;
 346         wp->corn.color = color;
 347         if (color == I2C_COB_UNKNOWN)
 348                 return;
 349         corn_deduct_other(wp->corn.idx, color);
 350         symidx = corn_get_sym_idx(wp->corn.idx);
 351         strat_db.corn_table[symidx]->corn.color = color;
 352         corn_deduct_other(symidx, color);
 353 }
 354
 355
 356 /* return the idx of the symetric corn */
 357 int8_t corn_get_sym_idx(int8_t i)
 358 {
 359         if (i >= CORN_NB)
 360                 return -1;
 361         return corn_sym[i];
 362 }
 363
 364 /*********** TOMATO */
 365
 366 /* return the index of a tomato given its i,j coords. */
 367 int8_t ijcoord_to_tomato_idx(uint8_t i, uint8_t j)
 368 {
 369         uint8_t n;
 370         for (n = 0; n < TOMATO_NB; n ++) {
 371                 if (i == tomato_coord_i[n] &&
 372                     j == tomato_coord_j[n])
 373                         return n;
 374         }
 375         return -1;
 376 }
 377
 378 /* return the i,j coords of a tomato given its index */
 379 int8_t tomato_idx_to_ijcoord(uint8_t idx, uint8_t *i, uint8_t *j)
 380 {
 381         if (idx >= TOMATO_NB)
 382                 return -1;
 383         *i = tomato_coord_i[idx];
 384         *j = tomato_coord_j[idx];
 385         return 0;
 386 }
 387
 388 /* return the index of a tomato given its x,y coords. */
 389 int8_t tomato_idx_to_xycoord(uint8_t idx, int16_t *x, int16_t *y)
 390 {
 391         uint8_t i, j;
 392         if (tomato_idx_to_ijcoord(idx, &i, &j) < 0)
 393                 return -1;
 394         if (ijcoord_to_xycoord(i, j, x, y) < 0)
 395                 return -1;
 396         return 0;
 397 }
 398
 399 #define TOMATO_MARGIN 200
 400 /* return the index of the closest tomato at these coordinates. If the
 401  * tomato is really too far (~20cm), return NULL. The x and y pointer are
 402  * updated with the real position of the tomato */
 403 struct waypoint_db *xycoord_to_tomato_idx(int16_t *x, int16_t *y)
 404 {
 405         uint8_t idx = -1, n;
 406         int16_t d, x_tomato, y_tomato;
 407         int16_t x_tomato_min = 0, y_tomato_min = 0;
 408         int16_t d_min = 0;
 409
 410         /* XXX does it work when we are blue ? */
 411         for (n = 0; n < TOMATO_NB; n ++) {
 412                 tomato_idx_to_xycoord(n, &x_tomato, &y_tomato);
 413                 d = xy_norm(x_tomato, y_tomato, *x, *y);
 414                 if (d < TOMATO_MARGIN && (d_min == 0 || d < d_min)) {
 415                         d_min = d;
 416                         idx = n;
 417                         x_tomato_min = x_tomato;
 418                         y_tomato_min = y_tomato;
 419                 }
 420         }
 421         if (d_min == 0)
 422                 return NULL;
 423
 424         *x = x_tomato_min;
 425         *y = y_tomato_min;
 426
 427         return strat_db.tomato_table[idx];
 428 }
 429
 430 /*
 431  * Init internal database. The initialization is done with UNKNOWN
 432  * corn with all objects present
 433  */
 434 void strat_db_init(void)
 435 {
 436         struct waypoint_db *wp;
 437         int8_t idx;
 438         int8_t i, j;
 439
 440         memset(&strat_db.wp_table, 0, sizeof(strat_db.wp_table));
 441
 442         /* corn table */
 443         for (i=0; i<CORN_NB; i++) {
 444                 strat_db.corn_table[i] =
 445                         &strat_db.wp_table[corn_coord_i[i]][corn_coord_j[i]];
 446         }
 447         /* tomato table */
 448         for (i=0; i<TOMATO_NB; i++) {
 449                 strat_db.tomato_table[i] =
 450                         &strat_db.wp_table[tomato_coord_i[i]][tomato_coord_j[i]];
 451         }
 452
 453         strat_db.our_oranges_count = 6;
 454         strat_db.opp_oranges_count = 6;
 455
 456         for (i=0; i<WAYPOINTS_NBX; i++) {
 457
 458                 for (j=0; j<WAYPOINTS_NBY; j++) {
 459                         wp = &strat_db.wp_table[i][j];
 460
 461                         /* default type */
 462                         wp->type = WP_TYPE_WAYPOINT;
 463
 464                         /* mark dangerous points */
 465                         if (i == 0 || i == (WAYPOINTS_NBX-1))
 466                                 wp->dangerous = 1;
 467                         if ((i & 1) == 0 && j == (WAYPOINTS_NBY-1))
 468                                 wp->dangerous = 1;
 469
 470                         /* on border, unreachable wp */
 471                         if ((i & 1) == 1 && j == (WAYPOINTS_NBY-1)) {
 472                                 wp->type = WP_TYPE_OBSTACLE;
 473                                 continue;
 474                         }
 475
 476                         /* hill */
 477                         if (i >= 2 && i < (WAYPOINTS_NBX-2) && j < 2) {
 478                                 wp->type = WP_TYPE_OBSTACLE;
 479                                 continue;
 480                         }
 481
 482                         /* corn */
 483                         idx = ijcoord_to_corn_idx(i, j);
 484                         if (idx >= 0) {
 485                                 wp->type = WP_TYPE_CORN;
 486                                 wp->present = 1;
 487                                 wp->corn.idx = idx;
 488                                 wp->corn.color = I2C_COB_UNKNOWN;
 489                                 continue;
 490                         }
 491
 492                         /* tomato */
 493                         idx = ijcoord_to_tomato_idx(i, j);
 494                         if (idx >= 0) {
 495                                 printf("%d %d\n", i, j);
 496                                 wp->type = WP_TYPE_TOMATO;
 497                                 wp->present = 1;
 498                                 wp->tomato.idx = idx;
 499                                 continue;
 500                         }
 501                 }
 502         }
 503 }
 504
 505 /* dump infos about area and objects */
 506 void strat_db_dump(const char *caller)
 507 {
 508         uint8_t i;
 509         struct waypoint_db *wp;
 510
 511         if (strat_db.dump_enabled == 0)
 512                 return;
 513
 514         printf_P(PSTR("DB dump from <%s>\r\n"), caller);
 515         for (i=0; i<CORN_NB; i++) {
 516                 wp = strat_db.corn_table[i];
 517                 printf_P(PSTR("corn%d: present=%d opp=%d "),
 518                          i, wp->present, wp->opp_visited);
 519                 if (wp->corn.color == I2C_COB_UNKNOWN)
 520                         printf_P(PSTR("unknown"));
 521                 else if (wp->corn.color == I2C_COB_BLACK)
 522                         printf_P(PSTR("black"));
 523                 else if (wp->corn.color == I2C_COB_WHITE)
 524                         printf_P(PSTR("white"));
 525                 printf_P(PSTR("\r\n"));
 526         }
 527
 528         for (i=0; i<TOMATO_NB; i++) {
 529                 wp = strat_db.tomato_table[i];
 530                 printf_P(PSTR("tomato%d: present=%d opp=%d\r\n"),
 531                          i, wp->present, wp->opp_visited);
 532         }
 533 }