Subversion Repositories FlightCtrl

#include <avr/io.h>

#include <avr/interrupt.h>

#include <avr/wdt.h>

#include <avr/pgmspace.h>

#include <stdarg.h>

#include <string.h>

#include "eeprom.h"

#include "timer0.h"

#include "uart0.h"

#include "rc.h"

#include "externalControl.h"

#include "output.h"

#include "attitude.h"

#include "commands.h"

#include "main.h"

#define FC_ADDRESS 1

#define NC_ADDRESS 2

#define MK3MAG_ADDRESS 3

#define FALSE   0

#define TRUE    1

int8_t displayBuff[DISPLAYBUFFSIZE];

uint8_t dispPtr = 0;

uint8_t requestedDebugLabel = 255;

uint8_t request_verInfo = FALSE;

uint8_t request_externalControl = FALSE;

uint8_t request_debugData = FALSE;

uint8_t request_data3D = FALSE;

uint8_t request_PPMChannels = FALSE;

uint8_t request_servoTest = FALSE;

uint8_t request_variables = FALSE;

uint8_t request_OSD = FALSE;

/*

#define request_verInfo         (1<<0)

#define request_externalControl (1<<1)

#define request_display         (1<<3)

#define request_display1        (1<<4)

#define request_debugData       (1<<5)

#define request_data3D          (1<<6)

#define request_PPMChannels     (1<<7)

#define request_motorTest       (1<<8)

#define request_variables       (1<<9)

#define request_OSD             (1<<10)

*/

//uint16_t request = 0;

volatile uint8_t txd_buffer[TXD_BUFFER_LEN];

volatile uint8_t rxd_buffer_locked = FALSE;

volatile uint8_t rxd_buffer[RXD_BUFFER_LEN];

volatile uint8_t txd_complete = TRUE;

volatile uint8_t receivedBytes = 0;

volatile uint8_t *pRxData = 0;

volatile uint8_t rxDataLen = 0;

uint8_t servoTestActive = 0;

uint8_t servoTest[16] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };

uint8_t confirmFrame;

typedef struct {

        int16_t heading;

}__attribute__((packed)) Heading_t;

Data3D_t data3D;

uint16_t debugData_timer;

uint16_t data3D_timer;

uint16_t OSD_timer;

uint16_t debugData_interval = 0; // in 1ms

uint16_t data3D_interval = 0; // in 1ms

uint16_t OSD_interval = 0;

#ifdef USE_DIRECT_GPS

int16_t toMk3MagTimer;

#endif

// keep lables in flash to save 512 bytes of sram space

const prog_uint8_t ANALOG_LABEL[32][16] = {

                //1234567890123456

                "Gyro P          ", //0

                "Gyro R          ",

                "Gyro Y          ",

                "Attitude P      ",

                "Attitude R      ",

                "Attitude Y      ", //5

                "Target P        ",

                "Target R        ",

                "Target Y        ",

                "Error P         ",

                "Error R         ", //10

                "Error Y         ",

        "Term P          ",

                "Term R          ",

                "Throttle        ",

                "Term Y          ", //15

                "Flight mode     ",

                "press           ",

        "press offset    ",

                "airspeed        ",

                "RC P            ", //20

                "RC R            ",

                "RC Y            ",

        "RC T            ",

                "Gyro offs P     ",

                "Gyro offs R     ", //25

                "Gyro offs Y     ",

                "Gyro ADC P      ",

                "Gyro ADC R      ",

                "Gyro ADC Y      ",

                "                ", //30

                "                "

  };

/****************************************************************/

/*              Initialization of the USART0                    */

/****************************************************************/

void usart0_init(void) {

        uint8_t sreg = SREG;

        uint16_t ubrr = (uint16_t) ((uint32_t) SYSCLK / (8 * USART0_BAUD) - 1);

        // disable all interrupts before configuration

        cli();

        // disable RX-Interrupt

        UCSR0B &= ~(1 << RXCIE0);

        // disable TX-Interrupt

        UCSR0B &= ~(1 << TXCIE0);

        // set direction of RXD0 and TXD0 pins

        // set RXD0 (PD0) as an input pin

        PORTD |= (1 << PORTD0);

        DDRD &= ~(1 << DDD0);

        // set TXD0 (PD1) as an output pin

        PORTD |= (1 << PORTD1);

        DDRD |= (1 << DDD1);

        // USART0 Baud Rate Register

        // set clock divider

        UBRR0H = (uint8_t) (ubrr >> 8);

        UBRR0L = (uint8_t) ubrr;

        // USART0 Control and Status Register A, B, C

        // enable double speed operation in

        UCSR0A |= (1 << U2X0);

        // enable receiver and transmitter in

        UCSR0B = (1 << TXEN0) | (1 << RXEN0);

        // set asynchronous mode

        UCSR0C &= ~(1 << UMSEL01);

        UCSR0C &= ~(1 << UMSEL00);

        // no parity

        UCSR0C &= ~(1 << UPM01);

        UCSR0C &= ~(1 << UPM00);

        // 1 stop bit

        UCSR0C &= ~(1 << USBS0);

        // 8-bit

        UCSR0B &= ~(1 << UCSZ02);

        UCSR0C |= (1 << UCSZ01);

        UCSR0C |= (1 << UCSZ00);

        // flush receive buffer

        while (UCSR0A & (1 << RXC0))

                UDR0;

        // enable interrupts at the end

        // enable RX-Interrupt

        UCSR0B |= (1 << RXCIE0);

        // enable TX-Interrupt

        UCSR0B |= (1 << TXCIE0);

        // initialize the debug timer

        debugData_timer = setDelay(debugData_interval);

        // unlock rxd_buffer

        rxd_buffer_locked = FALSE;

        pRxData = 0;

        rxDataLen = 0;

        // no bytes to send

        txd_complete = TRUE;

        versionInfo.SWMajor = VERSION_MAJOR;

        versionInfo.SWMinor = VERSION_MINOR;

        versionInfo.SWPatch = VERSION_PATCH;

        versionInfo.protoMajor = VERSION_SERIAL_MAJOR;

        versionInfo.protoMinor = VERSION_SERIAL_MINOR;

        // restore global interrupt flags

        SREG = sreg;

}

/****************************************************************/

/* USART0 transmitter ISR                                       */

/****************************************************************/

ISR(USART0_TX_vect) {

        static uint16_t ptr_txd_buffer = 0;

        uint8_t tmp_tx;

        if (!txd_complete) { // transmission not completed

                ptr_txd_buffer++; // die [0] wurde schon gesendet

                tmp_tx = txd_buffer[ptr_txd_buffer];

                // if terminating character or end of txd buffer was reached

                if ((tmp_tx == '\r') || (ptr_txd_buffer == TXD_BUFFER_LEN)) {

                        ptr_txd_buffer = 0; // reset txd pointer

                        txd_complete = 1; // stop transmission

                }

                UDR0 = tmp_tx; // send current byte will trigger this ISR again

        }

        // transmission completed

        else

                ptr_txd_buffer = 0;

}

/****************************************************************/

/* USART0 receiver               ISR                            */

/****************************************************************/

ISR(USART0_RX_vect) {

        static uint16_t checksum;

        static uint8_t ptr_rxd_buffer = 0;

        uint8_t checksum1, checksum2;

        uint8_t c;

        c = UDR0; // catch the received byte

        if (rxd_buffer_locked)

                return; // if rxd buffer is locked immediately return

        // the rxd buffer is unlocked

        if ((ptr_rxd_buffer == 0) && (c == '#')) { // if rxd buffer is empty and syncronisation character is received

                rxd_buffer[ptr_rxd_buffer++] = c; // copy 1st byte to buffer

                checksum = c; // init checksum

        }

        else if (ptr_rxd_buffer < RXD_BUFFER_LEN) { // collect incomming bytes

                if (c != '\r') { // no termination character

                        rxd_buffer[ptr_rxd_buffer++] = c; // copy byte to rxd buffer

                        checksum += c; // update checksum

                } else { // termination character was received

                        // the last 2 bytes are no subject for checksum calculation

                        // they are the checksum itself

                        checksum -= rxd_buffer[ptr_rxd_buffer - 2];

                        checksum -= rxd_buffer[ptr_rxd_buffer - 1];

                        // calculate checksum from transmitted data

                        checksum %= 4096;

                        checksum1 = '=' + checksum / 64;

                        checksum2 = '=' + checksum % 64;

                        // compare checksum to transmitted checksum bytes

                        if ((checksum1 == rxd_buffer[ptr_rxd_buffer - 2]) && (checksum2

                                        == rxd_buffer[ptr_rxd_buffer - 1])) {

                                // checksum valid

                                rxd_buffer[ptr_rxd_buffer] = '\r'; // set termination character

                                receivedBytes = ptr_rxd_buffer + 1;// store number of received bytes

                                rxd_buffer_locked = TRUE; // lock the rxd buffer

                                // if 2nd byte is an 'R' enable watchdog that will result in an reset

                                if (rxd_buffer[2] == 'R') {

                                        reset();

                                }

                        } else { // checksum invalid

                                rxd_buffer_locked = FALSE; // unlock rxd buffer

                        }

                        ptr_rxd_buffer = 0; // reset rxd buffer pointer

                }

        } else { // rxd buffer overrun

                ptr_rxd_buffer = 0; // reset rxd buffer

                rxd_buffer_locked = FALSE; // unlock rxd buffer

        }

}

// --------------------------------------------------------------------------

void addChecksum(uint16_t datalen) {

        uint16_t tmpchecksum = 0, i;

        for (i = 0; i < datalen; i++) {

                tmpchecksum += txd_buffer[i];

        }

        tmpchecksum %= 4096;

        txd_buffer[i++] = '=' + (tmpchecksum >> 6);

        txd_buffer[i++] = '=' + (tmpchecksum & 0x3F);

        txd_buffer[i++] = '\r';

        txd_complete = FALSE;

        UDR0 = txd_buffer[0]; // initiates the transmittion (continued in the TXD ISR)

}

// --------------------------------------------------------------------------

// application example:

// sendOutData('A', FC_ADDRESS, 2, (uint8_t *)&request_DebugLabel, sizeof(request_DebugLabel), label, 16);

/*

 void sendOutData(uint8_t cmd, uint8_t addr, uint8_t numofbuffers, ...) { // uint8_t *pdata, uint8_t len, ...

 va_list ap;

 uint16_t txd_bufferIndex = 0;

 uint8_t *currentBuffer;

 uint8_t currentBufferIndex;

 uint16_t lengthOfCurrentBuffer;

 uint8_t shift = 0;

 txd_buffer[txd_bufferIndex++] = '#';                   // Start character

 txd_buffer[txd_bufferIndex++] = 'a' + addr;            // Address (a=0; b=1,...)

 txd_buffer[txd_bufferIndex++] = cmd;                   // Command

 va_start(ap, numofbuffers);

 while(numofbuffers) {

 currentBuffer = va_arg(ap, uint8_t*);

 lengthOfCurrentBuffer = va_arg(ap, int);

 currentBufferIndex = 0;

 // Encode data: 3 bytes of data are encoded into 4 bytes,

 // where the 2 most significant bits are both 0.

 while(currentBufferIndex != lengthOfCurrentBuffer) {

 if (!shift) txd_buffer[txd_bufferIndex] = 0;

 txd_buffer[txd_bufferIndex]  |= currentBuffer[currentBufferIndex] >> (shift + 2);

 txd_buffer[++txd_bufferIndex] = (currentBuffer[currentBufferIndex] << (4 - shift)) & 0b00111111;

 shift += 2;

 if (shift == 6) { shift=0; txd_bufferIndex++; }

 currentBufferIndex++;

 }

 }

 // If the number of data bytes was not divisible by 3, stuff

 //  with 0 pseudodata  until length is again divisible by 3.

 if (shift == 2) {

 // We need to stuff with zero bytes at the end.

 txd_buffer[txd_bufferIndex]  &= 0b00110000;

 txd_buffer[++txd_bufferIndex] = 0;

 shift = 4;

 }

 if (shift == 4) {

 // We need to stuff with zero bytes at the end.

 txd_buffer[txd_bufferIndex++] &= 0b00111100;

 txd_buffer[txd_bufferIndex]    = 0;

 }

 va_end(ap);

 Addchecksum(pt); // add checksum after data block and initates the transmission

 }

 */

void sendOutData(uint8_t cmd, uint8_t addr, uint8_t numofbuffers, ...) { // uint8_t *pdata, uint8_t len, ...

        va_list ap;

        uint16_t pt = 0;

        uint8_t a, b, c;

        uint8_t ptr = 0;

        uint8_t *pdata = 0;

        int len = 0;

        txd_buffer[pt++] = '#'; // Start character

        txd_buffer[pt++] = 'a' + addr; // Address (a=0; b=1,...)

        txd_buffer[pt++] = cmd; // Command

        va_start(ap, numofbuffers);

        if (numofbuffers) {

                pdata = va_arg(ap, uint8_t*);

                len = va_arg(ap, int);

                ptr = 0;

                numofbuffers--;

        }

        while (len) {

                if (len) {

                        a = pdata[ptr++];

                        len--;

                        if ((!len) && numofbuffers) {

                                pdata = va_arg(ap, uint8_t*);

                                len = va_arg(ap, int);

                                ptr = 0;

                                numofbuffers--;

                        }

                } else

                        a = 0;

                if (len) {

                        b = pdata[ptr++];

                        len--;

                        if ((!len) && numofbuffers) {

                                pdata = va_arg(ap, uint8_t*);

                                len = va_arg(ap, int);

                                ptr = 0;

                                numofbuffers--;

                        }

                } else

                        b = 0;

                if (len) {

                        c = pdata[ptr++];

                        len--;

                        if ((!len) && numofbuffers) {

                                pdata = va_arg(ap, uint8_t*);

                                len = va_arg(ap, int);

                                ptr = 0;

                                numofbuffers--;

                        }

                } else

                        c = 0;

                txd_buffer[pt++] = '=' + (a >> 2);

                txd_buffer[pt++] = '=' + (((a & 0x03) << 4) | ((b & 0xf0) >> 4));

                txd_buffer[pt++] = '=' + (((b & 0x0f) << 2) | ((c & 0xc0) >> 6));

                txd_buffer[pt++] = '=' + (c & 0x3f);

        }

        va_end(ap);

        addChecksum(pt); // add checksum after data block and initates the transmission

}

// --------------------------------------------------------------------------

void decode64(void) {

        uint8_t a, b, c, d;

        uint8_t x, y, z;

        uint8_t ptrIn = 3;

        uint8_t ptrOut = 3;

        uint8_t len = receivedBytes - 6;

        while (len) {

                a = rxd_buffer[ptrIn++] - '=';

                b = rxd_buffer[ptrIn++] - '=';

                c = rxd_buffer[ptrIn++] - '=';

                d = rxd_buffer[ptrIn++] - '=';

                //if(ptrIn > ReceivedBytes - 3) break;

                x = (a << 2) | (b >> 4);

                y = ((b & 0x0f) << 4) | (c >> 2);

                z = ((c & 0x03) << 6) | d;

                if (len--)

                        rxd_buffer[ptrOut++] = x;

                else

                        break;

                if (len--)

                        rxd_buffer[ptrOut++] = y;

                else

                        break;

                if (len--)

                        rxd_buffer[ptrOut++] = z;

                else

                        break;

        }

        pRxData = &rxd_buffer[3];

        rxDataLen = ptrOut - 3;

}

// --------------------------------------------------------------------------

void usart0_processRxData(void) {

        // We control the servoTestActive var from here: Count it down.

        if (servoTestActive)

          servoTestActive--;

        // if data in the rxd buffer are not locked immediately return

        if (!rxd_buffer_locked)

                return;

        uint8_t tempchar[3];

        decode64(); // decode data block in rxd_buffer

        switch (rxd_buffer[1] - 'a') {

        case FC_ADDRESS:

                switch (rxd_buffer[2]) {

#ifdef USE_DIRECT_GPS

                case 'K':// compass value

                  // What is the point of this - the compass will overwrite this soon?

                magneticHeading = ((Heading_t *)pRxData)->heading;

                // compassOffCourse = ((540 + compassHeading - compassCourse) % 360) - 180;

                break;

#endif

                case 't': // motor test

                        if (rxDataLen > 20) {

                                memcpy(&servoTest[0], (uint8_t*) pRxData, sizeof(servoTest));

                        } else {

                                memcpy(&servoTest[0], (uint8_t*) pRxData, 4);

                        }

                        servoTestActive = 255;

                        externalControlActive = 255;

                        break;

                case 'p': // get PPM channels

                        request_PPMChannels = TRUE;

                        break;

        case 'i':// Read IMU configuration

            tempchar[0] = IMUCONFIG_REVISION;

            tempchar[1] = sizeof(IMUConfig);

            while (!txd_complete)

                ; // wait for previous frame to be sent

            sendOutData('I', FC_ADDRESS, 2, &tempchar, 2, (uint8_t *) &IMUConfig, sizeof(IMUConfig));

            break;

        case 'j':// Save IMU configuration

          if (!isFlying) // save settings only if motors are off

          {

              if ((pRxData[0] == IMUCONFIG_REVISION) && (pRxData[1] == sizeof(IMUConfig))) {

                  memcpy(&IMUConfig, (uint8_t*) &pRxData[2], sizeof(IMUConfig));

                  IMUConfig_writeToEEprom();

                  tempchar[0] = 1; //indicate ok data

              } else {

                  tempchar[0] = 0; //indicate bad data

              }

              while (!txd_complete)

                  ; // wait for previous frame to be sent

              sendOutData('J', FC_ADDRESS, 1, &tempchar, 1);

          }

          break;

                case 'q':// request settings

                        if (pRxData[0] == 0xFF) {

                                pRxData[0] = getParamByte(PID_ACTIVE_SET);

                        }

                        // limit settings range

                        if (pRxData[0] < 1)

                                pRxData[0] = 1; // limit to 1

                        else if (pRxData[0] > 5)

                                pRxData[0] = 5; // limit to 5

                        // load requested parameter set

                        paramSet_readFromEEProm(pRxData[0]);

                        tempchar[0] = pRxData[0];

                        tempchar[1] = EEPARAM_REVISION;

                        tempchar[2] = sizeof(staticParams);

                        while (!txd_complete)

                                ; // wait for previous frame to be sent

                        sendOutData('Q', FC_ADDRESS, 2, &tempchar, 3, (uint8_t *) &staticParams, sizeof(staticParams));

                        break;

                case 's': // save settings

                        if (!isFlying) // save settings only if motors are off

                        {

                                if ((pRxData[1] == EEPARAM_REVISION) && (pRxData[2] == sizeof(staticParams))) // check for setting to be in range and version of settings

                                {

                                        memcpy(&staticParams, (uint8_t*) &pRxData[3], sizeof(staticParams));

                                        paramSet_writeToEEProm(1);

                                        configuration_paramSetDidChange();

                                        tempchar[0] = 1;

                                        beepNumber(tempchar[0]);

                                } else {

                                        tempchar[0] = 0; //indicate bad data

                                }

                                while (!txd_complete)

                                        ; // wait for previous frame to be sent

                                sendOutData('S', FC_ADDRESS, 1, &tempchar, 1);

                        }

                        break;

                default:

                        //unsupported command received

                        break;

                } // case FC_ADDRESS:

        default: // any Slave Address

                switch (rxd_buffer[2]) {

                case 'a':// request for labels of the analog debug outputs

                        requestedDebugLabel = pRxData[0];

                        if (requestedDebugLabel > 31)

                                requestedDebugLabel = 31;

                        break;

                case 'b': // submit extern control

                        memcpy(&externalControl, (uint8_t*) pRxData, sizeof(externalControl));

                        confirmFrame = externalControl.frame;

                        externalControlActive = 255;

                        break;

                case 'o':// request for OSD data (FC style)

                  OSD_interval = (uint16_t) pRxData[0] * 10;

                  if (OSD_interval > 0)

                    request_OSD = TRUE;

                  break;

                case 'v': // request for version and board release

                        request_verInfo = TRUE;

                        break;

                case 'x':

                        request_variables = TRUE;

                        break;

                case 'g':// get external control data

                        request_externalControl = TRUE;

                        break;

                case 'd': // request for the debug data

                        debugData_interval = (uint16_t) pRxData[0] * 10;

                        if (debugData_interval > 0)

                                request_debugData = TRUE;

                        break;

                case 'c': // request for the 3D data

                        data3D_interval = (uint16_t) pRxData[0] * 10;

                        if (data3D_interval > 0)

                                request_data3D = TRUE;

                        break;

                default:

                        //unsupported command received

                        break;

                }

                break; // default:

        }

        // unlock the rxd buffer after processing

        pRxData = 0;

        rxDataLen = 0;

        rxd_buffer_locked = FALSE;

}

/************************************************************************/

/* Routine f�r die Serielle Ausgabe                                     */

/************************************************************************/

int16_t uart_putchar(int8_t c) {

        if (c == '\n')

                uart_putchar('\r');

        // wait until previous character was send

        loop_until_bit_is_set(UCSR0A, UDRE0);

        // send character

        UDR0 = c;

        return (0);

}

//---------------------------------------------------------------------------------------------

void usart0_transmitTxData(void) {

        if (!txd_complete)

                return;

        if (request_verInfo && txd_complete) {

                sendOutData('V', FC_ADDRESS, 1, (uint8_t *) &versionInfo, sizeof(versionInfo));

                request_verInfo = FALSE;

        }

        if (requestedDebugLabel != 0xFF && txd_complete) { // Texte f�r die Analogdaten

                uint8_t label[16]; // local sram buffer

                memcpy_P(label, ANALOG_LABEL[requestedDebugLabel], 16); // read lable from flash to sram buffer

                sendOutData('A', FC_ADDRESS, 2, (uint8_t *) &requestedDebugLabel,

                                sizeof(requestedDebugLabel), label, 16);

                requestedDebugLabel = 0xFF;

        }

        if (confirmFrame && txd_complete) { // Datensatz ohne checksum best�tigen

                sendOutData('B', FC_ADDRESS, 1, (uint8_t*) &confirmFrame, sizeof(confirmFrame));

                confirmFrame = 0;

        }

        if (((debugData_interval && checkDelay(debugData_timer)) || request_debugData)

                        && txd_complete) {

                sendOutData('D', FC_ADDRESS, 1, (uint8_t *) &debugOut, sizeof(debugOut));

                debugData_timer = setDelay(debugData_interval);

                request_debugData = FALSE;

        }

        if (((data3D_interval && checkDelay(data3D_timer)) || request_data3D) && txd_complete) {

                sendOutData('C', FC_ADDRESS, 1, (uint8_t *) &data3D, sizeof(data3D));

                data3D.anglePitch = (int16_t) (attitude[PITCH] / (GYRO_DEG_FACTOR/10)); // convert to multiple of 0.1 deg

                data3D.angleRoll = (int16_t) (attitude[ROLL] / (GYRO_DEG_FACTOR/10)); // convert to multiple of 0.1 deg

                data3D.heading = (int16_t) (attitude[YAW] / (GYRO_DEG_FACTOR/10)); // convert to multiple of 0.1 deg

                data3D_timer = setDelay(data3D_interval);

                request_data3D = FALSE;

        }

        if (request_externalControl && txd_complete) {

                sendOutData('G', FC_ADDRESS, 1, (uint8_t *) &externalControl,

                                sizeof(externalControl));

                request_externalControl = FALSE;

        }

        if (request_servoTest && txd_complete) {

                sendOutData('T', FC_ADDRESS, 0);

                request_servoTest = FALSE;

        }

        if (request_PPMChannels && txd_complete) {

                sendOutData('P', FC_ADDRESS, 1, (uint8_t *) &PPM_in, sizeof(PPM_in));

                request_PPMChannels = FALSE;

        }

        if (request_variables && txd_complete) {

                sendOutData('X', FC_ADDRESS, 1, (uint8_t *) &variables, sizeof(variables));

                request_variables = FALSE;

        }

        if (((OSD_interval && checkDelay(OSD_timer)) || request_OSD) && txd_complete) {

          int32_t height = 0;

          data3D.anglePitch = (int16_t) (attitude[PITCH] / (GYRO_DEG_FACTOR/10)); // convert to multiple of 0.1 deg

          data3D.angleRoll = (int16_t) (attitude[ROLL] / (GYRO_DEG_FACTOR/10)); // convert to multiple of 0.1 deg

          // TODO: To 0..359 interval.

          data3D.heading = (int16_t) (attitude[YAW] / (GYRO_DEG_FACTOR/10)); // convert to multiple of 0.1 deg

          sendOutData('O', FC_ADDRESS, 3, (uint8_t*)&data3D, sizeof(data3D), (uint8_t*)&height, sizeof(height), (uint8_t*)UBat, sizeof(UBat));

          OSD_timer = setDelay(OSD_interval);

          request_OSD = FALSE;

        }

}