projects/microb2010/tests/static_beacon/static_beacon.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: main.c,v 1.8 2009-05-02 10:08:09 zer0 Exp $
  20  *
  21  */
  22
  23 #include <aversive.h>
  24 #include <aversive/wait.h>
  25
  26 #include <uart.h>
  27
  28 /*
  29  * Leds: PD5 -> PD7
  30  * Photodiodes: PC0 PC1
  31  * IR: PB1, OC1A
  32  */
  33
  34 /*
  35  * hfuse:  RSTDISBL=1 WTDON=1 SPIEN=0 CKOPT=0 EESAVE=1 BOOTSZ1=0 BOOTSZ0=0 BOOTRST=1
  36  * lfuse:  BODLEVEL=1 BODEN=1 SUT1=1 SUT0=1 CKSEL3=1 CKSEL2=1 CKSEL1=1 CKSEL0=1
  37  */
  38
  39 //#define NO_MODULATION
  40 #define WAIT_LASER
  41 //#define MODUL_455KHZ
  42 //#define MODUL_56KHZ
  43 #define MODUL_38KHZ
  44 //#define SPEED_40RPS
  45 #define SPEED_10RPS
  46
  47 /* beacon identifier: must be odd, 3 bits */
  48 #define BEACON_ID 0x1
  49 #define BEACON_ID_MASK 0x7
  50 #define BEACON_ID_SHIFT 0
  51
  52 /* */
  53 #define FRAME_DATA_MASK  0xFFF8
  54 #define FRAME_DATA_SHIFT 3
  55
  56 #if (defined MODUL_455KHZ)
  57 #define N_PERIODS   10
  58 #define N_CYCLES_0  17
  59 #define N_CYCLES_1  17
  60 #elif (defined MODUL_56KHZ)
  61 #define N_PERIODS   15
  62 #define N_CYCLES_0  143
  63 #define N_CYCLES_1  143
  64 #elif (defined MODUL_38KHZ)
  65 #define N_PERIODS   15
  66 #define N_CYCLES_0  210
  67 #define N_CYCLES_1  210
  68 #else
  69 #error "no freq defined"
  70 #endif
  71
  72 #define N_CYCLES_PERIOD (N_CYCLES_0 + N_CYCLES_1)
  73
  74 #define LED_PORT PORTD
  75 #define LED_DDR  DDRD
  76 #define LED1_BIT  5
  77 #define LED2_BIT  6
  78 #define LED3_BIT  7
  79
  80 #define LED_TOGGLE(port, bit) do {              \
  81           if (port & _BV(bit))                  \
  82                   port &= ~_BV(bit);            \
  83           else                                  \
  84                   port |= _BV(bit);             \
  85   } while(0)
  86
  87 #define LED1_ON()  sbi(LED_PORT, LED1_BIT)
  88 #define LED1_OFF() cbi(LED_PORT, LED1_BIT)
  89 #define LED1_TOGGLE() LED_TOGGLE(LED_PORT, LED1_BIT)
  90 #define LED2_ON()  sbi(LED_PORT, LED2_BIT)
  91 #define LED2_OFF() cbi(LED_PORT, LED2_BIT)
  92 #define LED2_TOGGLE() LED_TOGGLE(LED_PORT, LED2_BIT)
  93 #define LED3_ON()  sbi(LED_PORT, LED3_BIT)
  94 #define LED3_OFF() cbi(LED_PORT, LED3_BIT)
  95 #define LED3_TOGGLE() LED_TOGGLE(LED_PORT, LED3_BIT)
  96
  97 #define IR_PORT PORTB
  98 #define IR_DDR  DDRB
  99 #define IR_BIT  1
 100
 101 /* FRAME must be odd */
 102 /* #define FRAME 0x0B /\* in little endian 1-1-0-1 *\/ */
 103 /* #define FRAME_LEN 4 */
 104 #define FRAME 0xAA5B /* in little endian */
 105 #define FRAME_LEN 16
 106
 107 /* pin returns !0 when nothing, and 0 when laser is on photodiode */
 108 #define PHOTO_PIN PINB
 109 #define PHOTO_BIT 0
 110 #define READ_PHOTO() (!!(PHOTO_PIN & (_BV(PHOTO_BIT))))
 111
 112 /* IR_DELAY **must** be < 32768 */
 113 #if (defined SPEED_10RPS)
 114 #define MIN_INTER_TIME    ((uint16_t)(160*2))  /* t~=160us dist=350cm */
 115 #define MAX_INTER_TIME    ((uint16_t)(8000*2)) /* t=8ms dist=10cm */
 116 #define IR_DELAY          ((uint16_t)(8000*2))
 117 #define INTER_LASER_TIME   30 /* in ms */
 118 #elif (defined SPEED_40RPS)
 119 #define MIN_INTER_TIME    ((uint16_t)(40*16))  /* t~=40us dist=350cm */
 120 #define MAX_INTER_TIME    ((uint16_t)(2000*16)) /* t=2ms dist=10cm */
 121 #define IR_DELAY          ((uint16_t)(2000*16))
 122 #define INTER_LASER_TIME   10 /* in ms */
 123 #else
 124 #error "speed not defined"
 125 #endif
 126
 127 /* basic functions to transmit on IR */
 128
 129 static inline void xmit_0(void)
 130 {
 131         uint16_t t = ((N_CYCLES_PERIOD * N_PERIODS) / 4);
 132 #ifdef NO_MODULATION
 133         cbi(IR_PORT, IR_BIT);
 134 #else
 135         TCCR1B = 0;
 136         TCCR1A = 0;
 137 #endif
 138         _delay_loop_2(t); /* 4 cycles per loop */
 139 }
 140
 141 static inline void xmit_1(void)
 142 {
 143         uint16_t t = ((N_CYCLES_PERIOD * N_PERIODS) / 4);
 144 #ifdef NO_MODULATION
 145         sbi(IR_PORT, IR_BIT);
 146 #else
 147         TCCR1B = _BV(WGM13) | _BV(WGM12);
 148         TCNT1 = N_CYCLES_PERIOD-1;
 149         TCCR1A = _BV(COM1A1) | _BV(WGM11);
 150         ICR1 = N_CYCLES_PERIOD;
 151         TCCR1B = _BV(WGM13) | _BV(WGM12) | _BV(CS10);
 152 #endif
 153         _delay_loop_2(t); /* 4 cycles per loop */
 154 }
 155
 156 /* transmit in manchester code */
 157
 158 static inline void xmit_manchester_0(void)
 159 {
 160         xmit_0();
 161         xmit_1();
 162 }
 163
 164 static inline void xmit_manchester_1(void)
 165 {
 166         xmit_1();
 167         xmit_0();
 168 }
 169
 170 /* transmit a full frame. Each byte is lsb first. */
 171
 172 static void xmit_bits(uint32_t frame, uint8_t nbit)
 173 {
 174         uint8_t i;
 175
 176         for (i=0; i<nbit; i++) {
 177                 if (frame & 1)
 178                         xmit_manchester_1();
 179                 else
 180                         xmit_manchester_0();
 181
 182                 /* next bit */
 183                 frame >>= 1UL;
 184         }
 185         xmit_0();
 186 }
 187
 188 #ifdef WAIT_LASER
 189 /* get the frame from laser time difference */
 190 static uint32_t get_frame(uint16_t laserdiff)
 191 {
 192         uint32_t frame = 0;
 193         frame |= ((uint32_t)BEACON_ID << BEACON_ID_SHIFT);
 194         frame |= ((uint32_t)(laserdiff & FRAME_DATA_MASK) << FRAME_DATA_SHIFT);
 195         return frame;
 196 }
 197
 198 /* Wait 2 consecutive rising edges on photodiode. Return 0 on success,
 199  * in this case, the 'when' pointed area is assigned to the time when
 200  * IR signal should be sent. The 'laserdiff' pointer is the time
 201  * between the 2 lasers, in timer unit. */
 202 static inline int8_t wait_laser(uint16_t *when, uint16_t *laserdiff)
 203 {
 204         uint16_t time1, time2;
 205         uint16_t diff;
 206
 207 #ifdef SPEED_40RPS
 208         /* set timer to 16Mhz, we will use ICP */
 209         TCCR1A = 0;
 210         TCCR1B = _BV(CS10);
 211 #else /* 10 RPS */
 212         /* set timer to 2Mhz, we will use ICP */
 213         TCCR1A = 0;
 214         TCCR1B = _BV(CS11);
 215 #endif
 216
 217         /* wait until all is off (inverted logic)  */
 218         while (READ_PHOTO() == 0);
 219         TIFR = _BV(ICF1);
 220
 221         /* wait falling edge */
 222         while ((TIFR & _BV(ICF1)) == 0);
 223         time1 = ICR1;
 224
 225         LED1_ON();
 226
 227         /* wait a bit to avoid oscillations */
 228         while ((uint16_t)(TCNT1-time1) < MIN_INTER_TIME);
 229         TIFR = _BV(ICF1);
 230
 231         /* wait next falling edge + timeout */
 232         while ((TIFR & _BV(ICF1)) == 0) {
 233                 diff = TCNT1 - time1;
 234                 if (diff > MAX_INTER_TIME)
 235                         return -1;
 236         }
 237
 238         LED2_ON();
 239
 240         /* get time of 2nd laser */
 241         time2 = ICR1;
 242         TIFR = _BV(ICF1);
 243
 244         /* process time difference */
 245         diff = time2 - time1;
 246         if (diff < MIN_INTER_TIME)
 247                 return -1;
 248
 249         *when = time1 + (diff/2) + IR_DELAY;
 250         *laserdiff = diff;
 251
 252         /* laser ok */
 253         return 0;
 254 }
 255 #endif
 256
 257 /* */
 258
 259 int main(void)
 260 {
 261         /* must be odd */
 262         uint32_t frame = FRAME;
 263 #ifdef WAIT_LASER
 264         int8_t ret;
 265         uint16_t when = 0;
 266         uint16_t diff = 0;
 267 #endif
 268         /* LEDS */
 269         LED_DDR = _BV(LED1_BIT) | _BV(LED2_BIT) | _BV(LED3_BIT);
 270         IR_DDR |= _BV(IR_BIT);
 271
 272         uart_init();
 273         fdevopen(uart0_dev_send, uart0_dev_recv);
 274         sei();
 275
 276 #if 0
 277         while (1) {
 278                 int16_t c;
 279                 c = uart_recv_nowait(0);
 280                 if (c != -1)
 281                         printf("%c", (char)(c+1));
 282                 LED1_ON();
 283                 wait_ms(500);
 284                 LED1_OFF();
 285                 wait_ms(500);
 286         }
 287 #endif
 288
 289 #if 0
 290         while (1) {
 291                 if (READ_PHOTO())
 292                         LED1_ON();
 293                 else
 294                         LED1_OFF();
 295         }
 296 #endif
 297
 298 #ifndef NO_MODULATION
 299         /* configure PWM */
 300         ICR1 = N_CYCLES_PERIOD;
 301         OCR1A = N_CYCLES_1;
 302         TCCR1A = _BV(COM1A1) | _BV(WGM11);
 303         TCCR1B = _BV(WGM13) | _BV(WGM12);
 304 #endif
 305
 306 #if 0
 307         /* test freq */
 308         ICR1 = N_CYCLES_PERIOD;
 309         OCR1A = N_CYCLES_1;
 310         TCCR1B = _BV(WGM13) | _BV(WGM12);
 311         TCNT1 = N_CYCLES_PERIOD-1;
 312         TCCR1A = _BV(COM1A1) | _BV(WGM11);
 313         TCCR1B = _BV(WGM13) | _BV(WGM12) | _BV(CS10);
 314         while (1);
 315 #endif
 316
 317
 318         /* configure timer 0, prescaler = 64 */
 319         TCCR0 = _BV(CS01) | _BV(CS00);
 320
 321         while (1) {
 322
 323 #ifdef WAIT_LASER
 324                 ret = wait_laser(&when, &diff);
 325
 326                 LED1_OFF();
 327                 LED2_OFF();
 328
 329                 if (ret)
 330                         continue;
 331
 332                 frame = get_frame(diff);
 333
 334                 /* wait before IR xmit */
 335                 while ((int16_t)(when-TCNT1) > 0);
 336 #endif
 337
 338                 LED3_ON();
 339                 /* ok, transmit frame */
 340                 xmit_bits(frame, FRAME_LEN);
 341
 342                 LED3_OFF();
 343
 344                 /* don't watch a laser during this time */
 345                 wait_ms(INTER_LASER_TIME);
 346         }
 347         return 0;
 348 }