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 if ((i & 3) == 0) {
 177                 j = y / (STEP_CORN_Y*2);
 178                 j = j*2 + 1;
 179         }
 180         else {
 181                 y += (STEP_CORN_Y);
 182                 j = y / (STEP_CORN_Y*2);
 183                 j = j*2;
 184         }
 185
 186         if (ijcoord_to_xycoord(i, j, &x, &y) < 0)
 187                 return -1;
 188
 189         if (strat_db.wp_table[i][j].type != WP_TYPE_WAYPOINT &&
 190             strat_db.wp_table[i][j].type != WP_TYPE_TOMATO)
 191                 return -1;
 192
 193         *xp = x;
 194         *yp = y;
 195         *ip = i;
 196         *jp = j;
 197
 198         return 0;
 199 }
 200
 201 /******** CORN */
 202
 203 /* return the index of a corn given its i,j coords. */
 204 int8_t ijcoord_to_corn_idx(uint8_t i, uint8_t j)
 205 {
 206         uint8_t n;
 207         for (n = 0; n < CORN_NB; n ++) {
 208                 if (i == corn_coord_i[n] &&
 209                     j == corn_coord_j[n])
 210                         return n;
 211         }
 212         return -1;
 213 }
 214
 215 /* return the i,j coords of a corn given its index */
 216 int8_t corn_idx_to_ijcoord(uint8_t idx, uint8_t *i, uint8_t *j)
 217 {
 218         if (idx >= CORN_NB)
 219                 return -1;
 220         *i = corn_coord_i[idx];
 221         *j = corn_coord_j[idx];
 222         return 0;
 223 }
 224
 225 /* return the index of a corn given its x,y coords. */
 226 int8_t corn_idx_to_xycoord(uint8_t idx, int16_t *x, int16_t *y)
 227 {
 228         uint8_t i, j;
 229         if (corn_idx_to_ijcoord(idx, &i, &j) < 0)
 230                 return -1;
 231         if (ijcoord_to_xycoord(i, j, x, y) < 0)
 232                 return -1;
 233         return 0;
 234 }
 235
 236 #define CORN_MARGIN 200
 237 /* return the index of the closest corn at these coordinates. If the
 238  * corn is really too far (~20cm), return NULL. The x and y pointer are
 239  * updated with the real position of the corn */
 240 struct waypoint_db *xycoord_to_corn_idx(int16_t *xp, int16_t *yp)
 241 {
 242         int16_t x, y;
 243         uint8_t i, j;
 244         double d;
 245
 246         x = *xp;
 247         y = *yp;
 248
 249         x -= OFFSET_CORN_X;
 250         x += STEP_CORN_X;
 251         x /= (STEP_CORN_X*2);
 252
 253         y = COLOR_Y(y);
 254         y -= OFFSET_CORN_Y;
 255         y += STEP_CORN_Y;
 256         if ((x & 1) == 1)
 257                 y -= STEP_CORN_Y;
 258         y /= (STEP_CORN_Y*2);
 259
 260         i = (x * 2);
 261         j = (y * 2) + (x & 1);
 262
 263         if (ijcoord_to_xycoord(i, j, &x, &y) < 0)
 264                 return NULL;
 265
 266         if (strat_db.wp_table[i][j].type != WP_TYPE_CORN)
 267                 return NULL;
 268
 269         d = xy_norm(*xp, *yp, x, y);
 270
 271         if (d > CORN_MARGIN)
 272                 return NULL;
 273
 274         *xp = x;
 275         *yp = y;
 276
 277         return &strat_db.wp_table[i][j];
 278 }
 279
 280 /* return true if 'idx' is in group */
 281 static uint8_t is_in_group(const int8_t *group, uint8_t idx)
 282 {
 283         const int8_t *pidx;
 284         for (pidx = group; *pidx != -1; pidx++) {
 285                 if (*pidx == idx) {
 286                         return 1;
 287                 }
 288         }
 289         return 0;
 290 }
 291
 292 /* return the number of cob of that color in the group */
 293 static uint8_t count_in_group(const int8_t *group, uint8_t color)
 294 {
 295         const int8_t *pidx;
 296         struct waypoint_db *wp;
 297         uint8_t count = 0;
 298
 299         for (pidx = &group[0]; *pidx != -1; pidx++) {
 300                 wp = strat_db.corn_table[*pidx];
 301                 if (wp->corn.color == color)
 302                         count ++;
 303         }
 304         return count;
 305 }
 306
 307 /* set all unkown cobs to specified color */
 308 static void set_unknown_in_group(const int8_t *group, uint8_t color)
 309 {
 310         const int8_t *pidx;
 311         struct waypoint_db *wp;
 312
 313         for (pidx = &group[0]; *pidx != -1; pidx++) {
 314                 wp = strat_db.corn_table[*pidx];
 315                 if (wp->corn.color == I2C_COB_UNKNOWN)
 316                         wp->corn.color = color;
 317         }
 318 }
 319
 320 /* depending on which cob is set (and its color), set the color of
 321  * other cobs */
 322 static void corn_deduct_other(uint8_t idx, uint8_t color)
 323 {
 324         const int8_t **pgroup;
 325
 326         for (pgroup = &corn_groups[0]; *pgroup; pgroup++) {
 327                 if (!is_in_group(*pgroup, idx))
 328                         continue;
 329                 if (color == I2C_COB_BLACK) {
 330                         set_unknown_in_group(*pgroup, I2C_COB_WHITE);
 331                 }
 332                 else if (color == I2C_COB_WHITE) {
 333                         if (count_in_group(*pgroup, I2C_COB_UNKNOWN) == 1)
 334                                 set_unknown_in_group(*pgroup, I2C_COB_BLACK);
 335                 }
 336         }
 337 }
 338
 339 /* set color of a corn
 340  * type is I2C_COB_BLACK, I2C_COB_WHITE, I2C_COB_UNKNOWN
 341  * it will update the symetric corn if != UNKOWN
 342  * it will also deduct color of some other cobs */
 343 void corn_set_color(struct waypoint_db *wp, uint8_t color)
 344 {
 345         uint8_t symidx;
 346
 347         if (wp->corn.color != I2C_COB_UNKNOWN)
 348                 return;
 349         wp->corn.color = color;
 350         if (color == I2C_COB_UNKNOWN)
 351                 return;
 352         corn_deduct_other(wp->corn.idx, color);
 353         symidx = corn_get_sym_idx(wp->corn.idx);
 354         strat_db.corn_table[symidx]->corn.color = color;
 355         corn_deduct_other(symidx, color);
 356 }
 357
 358
 359 /* return the idx of the symetric corn */
 360 int8_t corn_get_sym_idx(int8_t i)
 361 {
 362         if (i >= CORN_NB)
 363                 return -1;
 364         return corn_sym[i];
 365 }
 366
 367 /*********** TOMATO */
 368
 369 /* return the index of a tomato given its i,j coords. */
 370 int8_t ijcoord_to_tomato_idx(uint8_t i, uint8_t j)
 371 {
 372         uint8_t n;
 373         for (n = 0; n < TOMATO_NB; n ++) {
 374                 if (i == tomato_coord_i[n] &&
 375                     j == tomato_coord_j[n])
 376                         return n;
 377         }
 378         return -1;
 379 }
 380
 381 /* return the i,j coords of a tomato given its index */
 382 int8_t tomato_idx_to_ijcoord(uint8_t idx, uint8_t *i, uint8_t *j)
 383 {
 384         if (idx >= TOMATO_NB)
 385                 return -1;
 386         *i = tomato_coord_i[idx];
 387         *j = tomato_coord_j[idx];
 388         return 0;
 389 }
 390
 391 /* return the index of a tomato given its x,y coords. */
 392 int8_t tomato_idx_to_xycoord(uint8_t idx, int16_t *x, int16_t *y)
 393 {
 394         uint8_t i, j;
 395         if (tomato_idx_to_ijcoord(idx, &i, &j) < 0)
 396                 return -1;
 397         if (ijcoord_to_xycoord(i, j, x, y) < 0)
 398                 return -1;
 399         return 0;
 400 }
 401
 402 #define TOMATO_MARGIN 200
 403 /* return the index of the closest tomato at these coordinates. If the
 404  * tomato is really too far (~20cm), return NULL. The x and y pointer are
 405  * updated with the real position of the tomato */
 406 struct waypoint_db *xycoord_to_tomato_idx(int16_t *x, int16_t *y)
 407 {
 408         uint8_t idx = -1, n;
 409         int16_t d, x_tomato, y_tomato;
 410         int16_t x_tomato_min = 0, y_tomato_min = 0;
 411         int16_t d_min = 0;
 412
 413         /* XXX does it work when we are blue ? */
 414         for (n = 0; n < TOMATO_NB; n ++) {
 415                 tomato_idx_to_xycoord(n, &x_tomato, &y_tomato);
 416                 d = xy_norm(x_tomato, y_tomato, *x, *y);
 417                 if (d < TOMATO_MARGIN && (d_min == 0 || d < d_min)) {
 418                         d_min = d;
 419                         idx = n;
 420                         x_tomato_min = x_tomato;
 421                         y_tomato_min = y_tomato;
 422                 }
 423         }
 424         if (d_min == 0)
 425                 return NULL;
 426
 427         *x = x_tomato_min;
 428         *y = y_tomato_min;
 429
 430         return strat_db.tomato_table[idx];
 431 }
 432
 433 /*
 434  * Init internal database. The initialization is done with UNKNOWN
 435  * corn with all objects present
 436  */
 437 void strat_db_init(void)
 438 {
 439         struct waypoint_db *wp;
 440         int8_t idx;
 441         int8_t i, j;
 442
 443         memset(&strat_db.wp_table, 0, sizeof(strat_db.wp_table));
 444
 445         /* corn table */
 446         for (i=0; i<CORN_NB; i++) {
 447                 strat_db.corn_table[i] =
 448                         &strat_db.wp_table[corn_coord_i[i]][corn_coord_j[i]];
 449         }
 450         /* tomato table */
 451         for (i=0; i<TOMATO_NB; i++) {
 452                 strat_db.tomato_table[i] =
 453                         &strat_db.wp_table[tomato_coord_i[i]][tomato_coord_j[i]];
 454         }
 455
 456         strat_db.our_oranges_count = 6;
 457         strat_db.opp_oranges_count = 6;
 458
 459         for (i=0; i<WAYPOINTS_NBX; i++) {
 460
 461                 for (j=0; j<WAYPOINTS_NBY; j++) {
 462                         wp = &strat_db.wp_table[i][j];
 463
 464                         /* default type */
 465                         wp->type = WP_TYPE_WAYPOINT;
 466
 467                         /* mark dangerous points */
 468                         if (i == 0 || i == (WAYPOINTS_NBX-1))
 469                                 wp->dangerous = 1;
 470                         if ((i & 1) == 0 && j == (WAYPOINTS_NBY-1))
 471                                 wp->dangerous = 1;
 472
 473                         /* on border, unreachable wp */
 474                         if ((i & 1) == 1 && j == (WAYPOINTS_NBY-1)) {
 475                                 wp->type = WP_TYPE_OBSTACLE;
 476                                 continue;
 477                         }
 478
 479                         /* hill */
 480                         if (i >= 2 && i < (WAYPOINTS_NBX-2) && j < 2) {
 481                                 wp->type = WP_TYPE_OBSTACLE;
 482                                 continue;
 483                         }
 484
 485                         /* corn */
 486                         idx = ijcoord_to_corn_idx(i, j);
 487                         if (idx >= 0) {
 488                                 wp->type = WP_TYPE_CORN;
 489                                 wp->present = 1;
 490                                 wp->corn.idx = idx;
 491                                 wp->corn.color = I2C_COB_UNKNOWN;
 492                                 continue;
 493                         }
 494
 495                         /* tomato */
 496                         idx = ijcoord_to_tomato_idx(i, j);
 497                         if (idx >= 0) {
 498                                 wp->type = WP_TYPE_TOMATO;
 499                                 wp->present = 1;
 500                                 wp->tomato.idx = idx;
 501                                 continue;
 502                         }
 503                 }
 504         }
 505 }
 506
 507 /* dump infos about area and objects */
 508 void strat_db_dump(const char *caller)
 509 {
 510         uint8_t i;
 511         struct waypoint_db *wp;
 512
 513         if (strat_db.dump_enabled == 0)
 514                 return;
 515
 516         printf_P(PSTR("DB dump from <%s>\r\n"), caller);
 517         for (i=0; i<CORN_NB; i++) {
 518                 wp = strat_db.corn_table[i];
 519                 printf_P(PSTR("corn%d: present=%d opp=%d "),
 520                          i, wp->present, wp->opp_visited);
 521                 if (wp->corn.color == I2C_COB_UNKNOWN)
 522                         printf_P(PSTR("unknown"));
 523                 else if (wp->corn.color == I2C_COB_BLACK)
 524                         printf_P(PSTR("black"));
 525                 else if (wp->corn.color == I2C_COB_WHITE)
 526                         printf_P(PSTR("white"));
 527                 printf_P(PSTR("\r\n"));
 528         }
 529
 530         for (i=0; i<TOMATO_NB; i++) {
 531                 wp = strat_db.tomato_table[i];
 532                 printf_P(PSTR("tomato%d: present=%d opp=%d\r\n"),
 533                          i, wp->present, wp->opp_visited);
 534         }
 535 }