support servo control through SPI
[protos/xbee-avr.git] / spi_servo.c
index 59a0810..69afed2 100644 (file)
@@ -1,12 +1,48 @@
-#include <aversive.h>
-#include <aversive/wait.h>
 #include <stdint.h>
 #include <stdio.h>
 
+#include <aversive.h>
+#include <aversive/wait.h>
+
+#include <scheduler.h>
+
 #include "spi_servo.h"
+#include "main.h"
+
+/*
+ * The goal of this code is to send the servo commands to the slave
+ * through the SPI bus. As the slave runs in polling mode to be
+ * precise when generating servo signals, we cannot send data very
+ * fast. We send one byte every ms, this is enough as we have at most
+ * 6 servos (2 bytes) to update every 20ms
+ *
+ * When a new servo value is received, we send the first byte to the
+ * SPI bus and store the next one. It will be transmitted by a
+ * callback 1ms later. If new servos values are received during this
+ * time, they are just saved but not transmitted until the first
+ * command is issued. Once all commands have been transmitted, the
+ * callback is unloaded.
+ */
 
+/* 1ms */
+#define SPI_EVT_PERIOD (10000UL/SCHEDULER_UNIT)
+
+#define N_SERVO 6
 #define BYPASS_ENABLE 14
 #define BYPASS_DISABLE 15
+struct spi_servo_tx {
+       uint16_t servo[N_SERVO];
+       uint16_t cmd_mask;
+       uint8_t next_byte; /* next byte to send, 0 if nothing in pipe */
+       uint8_t cur_idx;
+};
+static struct spi_servo_tx spi_servo_tx;
+
+struct spi_servo_rx {
+       uint16_t servo[N_SERVO];
+       uint8_t prev_byte;
+};
+static struct spi_servo_rx spi_servo_rx;
 
 /*
  * SPI protocol:
@@ -19,7 +55,7 @@
  * Command 14 is to enable bypass mode.
  * Command 15 is to disable bypass mode.
  */
-static volatile union {
+union spi_byte0 {
        uint8_t u8;
        struct {
                /* inverted: little endian */
@@ -27,20 +63,118 @@ static volatile union {
                uint8_t cmd_num:4;
                uint8_t zero:1;
        };
-} byte0;
+};
 
-static volatile union {
+union spi_byte1 {
        uint8_t u8;
        struct {
                /* inverted: little endian */
                uint8_t val_lsb:7;
                uint8_t one:1;
        };
-} byte1;
+};
 
 #define SS_HIGH() PORTB |= (1 << 4)
 #define SS_LOW() PORTB &= (~(1 << 4))
 
+static void spi_send_byte(uint8_t byte)
+{
+       SS_LOW();
+       SPDR = byte;
+       /* Wait for transmission complete (active loop is fine because
+        * the clock is high) */
+       while(!(SPSR & (1<<SPIF)));
+       SS_HIGH();
+}
+
+static void spi_send_one_servo(uint8_t num, uint16_t val)
+{
+       union spi_byte0 byte0;
+       union spi_byte1 byte1;
+
+       byte0.val_msb = val >> 7;
+       if (num < N_SERVO)
+               byte0.cmd_num = num + 1;
+       else
+               byte0.cmd_num = num;
+       byte0.zero = 0;
+       byte1.one = 1;
+       byte1.val_lsb = val;
+
+       /* save the second byte */
+       spi_servo_tx.next_byte = byte1.u8;
+
+       /* send the first byte */
+       spi_send_byte(byte0.u8);
+}
+
+static void decode_rx_servo(union spi_byte0 byte0, union spi_byte1 byte1)
+{
+       uint8_t num;
+       uint16_t val;
+
+       num = byte0.cmd_num - 1;
+       if (num >= N_SERVO)
+               return;
+
+       val = byte0.val_msb;
+       val <<= 7;
+       val |= byte1.val_lsb;
+
+       spi_servo_rx.servo[num] = val;
+}
+
+/* called by the scheduler */
+static void spi_servo_cb(void *arg)
+{
+       uint8_t idx;
+       union spi_byte0 byte0;
+       union spi_byte1 byte1;
+
+       (void)arg;
+
+       /* get the value from the slave */
+       byte0.u8 = SPDR;
+       byte1.u8 = byte0.u8;
+       if (byte0.zero == 0) {
+               spi_servo_rx.prev_byte = byte0.u8;
+       }
+       else {
+               byte0.u8 = spi_servo_rx.prev_byte;
+               decode_rx_servo(byte0, byte1);
+       }
+
+       /* if next byte is set, send it */
+       if (spi_servo_tx.next_byte != 0) {
+               spi_send_byte(spi_servo_tx.next_byte);
+               spi_servo_tx.next_byte = 0;
+               return;
+       }
+
+       /* if there is no updated servo, send 0 and return. */
+       if (spi_servo_tx.cmd_mask == 0) {
+               spi_send_byte(0);
+               return;
+       }
+
+       /* else find it and send it */
+       idx = spi_servo_tx.cur_idx;
+       while (1) {
+               idx++;
+               if (idx == N_SERVO)
+                       idx = BYPASS_ENABLE;
+               else if (idx >= sizeof(uint16_t) * 8)
+                       idx = 0;
+
+               if (spi_servo_tx.cmd_mask & (1 << (uint16_t)idx))
+                       break;
+       }
+
+       spi_send_one_servo(idx, spi_servo_tx.servo[idx]);
+       spi_servo_tx.cmd_mask &= (~(1 << idx));
+       spi_servo_tx.cur_idx = idx;
+}
+
 void spi_servo_init(void)
 {
        /* SCK, SS & MOSI */
@@ -54,36 +188,51 @@ void spi_servo_init(void)
 
        SS_HIGH();
 
+       scheduler_add_periodical_event_priority(&spi_servo_cb, NULL,
+                                           SPI_EVT_PERIOD, SPI_PRIO);
        spi_servo_set(BYPASS_DISABLE, 0);
 }
 
 void spi_servo_set(uint8_t num, uint16_t val)
 {
-       byte0.val_msb = val >> 7;
-       byte0.cmd_num = num;
-       byte0.zero = 0;
-       byte1.one = 1;
-       byte1.val_lsb = val;
+       uint8_t flags;
 
-       SS_LOW();
-       SPDR = byte0.u8;
-       /* Wait for transmission complete */
-       while(!(SPSR & (1<<SPIF)));
-       SS_HIGH();
+       if (num >= N_SERVO)
+               return;
 
-       _delay_loop_1(5);
-       SS_LOW();
+       IRQ_LOCK(flags);
+       spi_servo_tx.servo[num] = val;
+       spi_servo_tx.cmd_mask |= (1 << num);
+       IRQ_UNLOCK(flags);
+}
 
-       SPDR = byte1.u8;
-       /* Wait for transmission complete */
-       while(!(SPSR & (1<<SPIF)));
-       SS_HIGH();
+uint16_t spi_servo_get(uint8_t num)
+{
+       uint8_t flags;
+       uint16_t val;
+
+       if (num >= N_SERVO)
+               return 0;
+
+       IRQ_LOCK(flags);
+       val = spi_servo_rx.servo[num];
+       IRQ_UNLOCK(flags);
+
+       return val;
 }
 
 void spi_servo_bypass(uint8_t enable)
 {
-       if (enable)
-               spi_servo_set(BYPASS_ENABLE, 0);
-       else
-               spi_servo_set(BYPASS_DISABLE, 0);
+       uint8_t flags;
+
+       if (enable) {
+               IRQ_LOCK(flags);
+               spi_servo_tx.cmd_mask |= (1 << BYPASS_ENABLE);
+               IRQ_UNLOCK(flags);
+       }
+       else {
+               IRQ_LOCK(flags);
+               spi_servo_tx.cmd_mask |= (1 << BYPASS_DISABLE);
+               IRQ_UNLOCK(flags);
+       }
 }