Subversion Repositories FlightCtrl

/*
This program (files gps.c and gps.h) is free software; you can redistribute it and/or modify
it under the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation;
either version 3 of the License, or (at your option) any later version.  
This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY;
without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
GNU General Public License for more details. You should have received a copy of the GNU General Public License
along with this program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.

Please note: All the other files for the project "Mikrokopter" by H.Buss are under the license (license_buss.txt) published by www.mikrokopter.de
*/
/*++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Peter Muehlenbrock
Auswertung der Daten vom GPS im ublox Format
Regelung fuer GPS noch nicht implementiert
Stand 16.9.2007
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
*/
#include "main.h"
//#include "gps.h"

// Defines fuer ublox Messageformat um Auswertung zu steuern
#define                 UBLOX_IDLE      0
#define                 UBLOX_SYNC1     1
#define                 UBLOX_SYNC2     2
#define                 UBLOX_CLASS     3
#define                 UBLOX_ID        4
#define                 UBLOX_LEN1      5
#define                 UBLOX_LEN2      6
#define                 UBLOX_CKA       7
#define                 UBLOX_CKB       8
#define                 UBLOX_PAYLOAD   9

// ublox Protokoll Identifier
#define                 UBLOX_NAV_POSUTM                0x08
#define                 UBLOX_NAV_STATUS                0x03
#define                 UBLOX_NAV_VELED                 0x12
#define                 UBLOX_NAV_CLASS                 0x01
#define                 UBLOX_SYNCH1_CHAR               0xB5
#define                 UBLOX_SYNCH2_CHAR               0x62

signed int GPS_Nick = 0;
signed int GPS_Roll = 0;
short int ublox_msg_state = UBLOX_IDLE;
static uint8_t  chk_a =0; //Checksum
static uint8_t  chk_b =0;
short int gps_state;
short int  gps_updte_flag;
signed int GPS_hdng_abs_2trgt; //Winkel zum Ziel bezogen auf Nordpol
signed int GPS_hdng_rel_2trgt; //Winkel zum Ziel bezogen auf Nordachse des Kopters
signed int GPS_dist_2trgt; //vorzeichenlose Distanz zum Ziel
signed int gps_int_x,gps_int_y,gps_reg_x,gps_reg_y;                            
signed int ;
static unsigned int rx_len;
unsigned int cnt0,cnt1,cnt2; //******Provisorisch
static unsigned int ptr_payload_data_end;

static uint8_t *ptr_payload_data;
static uint8_t *ptr_pac_status;

short int Get_GPS_data(void);

NAV_POSUTM_t actual_pos;    // Aktuelle Nav Daten werden hier im ublox Format abgelegt
NAV_STATUS_t actual_status; // Aktueller Nav Status
NAV_VELNED_t actual_speed;  // Aktueller Geschwindigkeits und Richtungsdaten

GPS_ABS_POSITION_t              gps_act_position;               // Alle wichtigen Daten zusammengefasst
GPS_ABS_POSITION_t              gps_home_position;      // Die Startposition, beim Kalibrieren ermittelt
GPS_REL_POSITION_t              gps_rel_act_position;   // Die aktuelle relative Position bezogen auf Home Position
GPS_REL_POSITION_t              gps_rel_hold_position;  // Die gespeicherte Sollposition fuer GPS_ Hold Mode

// Initialisierung
void GPS_Neutral(void)
{
        ublox_msg_state                         =       UBLOX_IDLE;
        gps_state                                       =       GPS_CRTL_IDLE;
        actual_pos.status                       =       0;
        actual_speed.status                     =       0;
        actual_status.status            =       0;
        gps_home_position.status        =       0; // Noch keine gueltige Home Position
        gps_act_position.status         =       0;
        gps_rel_act_position.status     =       0;     
        GPS_Nick                                        =       0;
        GPS_Roll                                        =       0;
        gps_updte_flag                          =       0;
        gps_int_x                                       =       0;
        gps_int_y                                       =       0;

}

// Home Position sichern falls Daten verfuegbar sind.
void GPS_Save_Home(void)
{
        short int n;
        n = Get_GPS_data();
        if (n == 0)   // Gueltige  und aktuelle Daten ?  
        {
                // Neue GPS Daten liegen vor
                gps_home_position.utm_east      = gps_act_position.utm_east;   
                gps_home_position.utm_north     = gps_act_position.utm_north;  
                gps_home_position.utm_alt       = gps_act_position.utm_alt;
                gps_home_position.status        = 1; // Home Position gueltig                  
        }
}

// Relative Position zur Home Position bestimmen
// Rueckgabewert 0= Daten sind aktuell und gueltig. 1= Keine Aenderung. 2= Daten ungueltig
short int Get_Rel_Position(void)
{
        short int n = 0;
        n = Get_GPS_data();
        if (n >=1) return (n); // nix zu tun, weil keine neue Daten da sind
        if  (gps_home_position.status > 0) //Nur wenn Home Position vorliegt
        {
                gps_rel_act_position.utm_east   = (int)  (gps_act_position.utm_east - gps_home_position.utm_east);
                gps_rel_act_position.utm_north  = (int)  (gps_act_position.utm_north - gps_home_position.utm_north);
                gps_rel_act_position.status     = 1; // gueltige Positionsdaten
                n = 0;
                gps_updte_flag = 1; // zeigt an, dass neue Daten vorliegen.
        }
        else
        {
                n = 2; //keine gueltigen Daten vorhanden
                gps_rel_act_position.status = 0; //keine gueltige Position weil keine home Position da ist.
        }      
        return (n);
}

// Daten aus aktuellen ublox Messages extrahieren
// Rueckgabewert 0= Daten sind aktuell und gueltig. 1= Keine Aenderung. 2= Daten ungueltig
short int Get_GPS_data(void)
{
        short int n = 1;

        if (actual_pos.status == 0) return (1); //damit es schnell geht, wenn nix zu tun ist
        if ((actual_pos.status > 0) && (actual_status.status > 0) && (actual_speed.status > 0))
        {
                cnt1++; //**** noch Rausschmeissen
                if (((actual_status.gpsfix_type & 0x03) >=2) && ((actual_status.nav_status_flag & 0x01) >=1)) // nur wenn Daten aktuell und gueltig sind
                {
                        gps_act_position.utm_east       = actual_pos.utm_east/10;
                        gps_act_position.utm_north      = actual_pos.utm_north/10;
                        gps_act_position.utm_alt        = actual_pos.utm_alt/10;
                        gps_act_position.speed_gnd      = actual_speed.speed_gnd/10;
                        gps_act_position.speed_gnd      = actual_speed.speed_gnd/10;
                        gps_act_position.heading        = actual_speed.heading/100000;
                        gps_act_position.status         = 1;
                        n                                                       = 0; //Daten gueltig
                }
                else
                {
                        gps_act_position.status = 0; //Keine gueltigen Daten
                        n                                               = 2;
                }
                actual_pos.status               = 0; //neue ublox Messages anfordern
                actual_status.status    = 0;
                actual_speed.status     = 0;
        }      
        return (n);    
}


/*
Daten vom GPS im ublox MSG Format auswerten
Die Routine wird bei jedem Empfang eines Zeichens vom GPS Modul durch den UART IRQ aufgerufen
// Die UBX Messages NAV_POSUTM, NAV_STATUS und NAV_VALED muessen aktiviert sein
*/
void Get_Ublox_Msg(uint8_t rx)
{

        switch (ublox_msg_state)
        {

                case UBLOX_IDLE: // Zuerst Synchcharacters pruefen
                        if ( rx == UBLOX_SYNCH1_CHAR ) ublox_msg_state = UBLOX_SYNC1;
                        else ublox_msg_state = UBLOX_IDLE;
                        break;

                case UBLOX_SYNC1:

                        if (rx == UBLOX_SYNCH2_CHAR) ublox_msg_state = UBLOX_SYNC2;
                        else ublox_msg_state = UBLOX_IDLE;
                        chk_a = 0,chk_b = 0;
                        break;

                case UBLOX_SYNC2:
                        if (rx == UBLOX_NAV_CLASS) ublox_msg_state = UBLOX_CLASS;      
                        else ublox_msg_state = UBLOX_IDLE;
                        break;

                case UBLOX_CLASS: // Nur NAV Meldungen auswerten
                        switch (rx)
                        {
                                case UBLOX_NAV_POSUTM:
                                        ptr_pac_status  =       &actual_pos.status;
                                        if (*ptr_pac_status > 0) ublox_msg_state = UBLOX_IDLE; //Abbruch weil Daten noch nicht verwendet wurden
                                        else
                                        {
                                                ptr_payload_data                = &actual_pos;
                                                ptr_payload_data_end    = &actual_pos.status;
                                                ublox_msg_state                 = UBLOX_LEN1;
                                        }
                                        break;

                                case UBLOX_NAV_STATUS:
                                        ptr_pac_status  =       &actual_status.status;
                                        if (*ptr_pac_status > 0) ublox_msg_state = UBLOX_IDLE;
                                        else
                                        {
                                                ptr_payload_data                = &actual_status;
                                                ptr_payload_data_end    = &actual_status.status;
                                                ublox_msg_state                 = UBLOX_LEN1;
                                        }
                                        break;

                                case UBLOX_NAV_VELED:
                                        ptr_pac_status          =       &actual_speed.status;
                                        if (*ptr_pac_status > 0) ublox_msg_state = UBLOX_IDLE;
                                        else
                                        {
                                                ptr_payload_data                = &actual_speed;
                                                ptr_payload_data_end    = &actual_speed.status;
                                                ublox_msg_state                 = UBLOX_LEN1;
                                        }
                                        break;

                                default:
                                        ublox_msg_state = UBLOX_IDLE;
                                        break; 
                        }
                        chk_a   = UBLOX_NAV_CLASS + rx;
                        chk_b   = UBLOX_NAV_CLASS + chk_a;                     
                        break;

                case UBLOX_LEN1: // Laenge auswerten
                        rx_len  = rx;
                        chk_a   += rx;
                        chk_b   += chk_a;              
                        ublox_msg_state = UBLOX_LEN2;
                        break;


                case UBLOX_LEN2: // Laenge auswerten
                        rx_len = rx_len + (rx *256); // Laenge ermitteln
                        chk_a   += rx;
                        chk_b   += chk_a;      
                        ublox_msg_state = UBLOX_PAYLOAD;
                        break;

                case UBLOX_PAYLOAD: // jetzt Nutzdaten einlesen
                        if (rx_len > 0)
                        {
                                *ptr_payload_data = rx;
                                chk_a   += rx;
                                chk_b   += chk_a;
                                --rx_len;      
                                if ((rx_len > 0) && (ptr_payload_data <= ptr_payload_data_end))                          
                                {
                                        ptr_payload_data++;
                                        ublox_msg_state = UBLOX_PAYLOAD;
                            }
                                else ublox_msg_state = UBLOX_CKA;
                        }      
                        else ublox_msg_state = UBLOX_IDLE; // Abbruch wegen Fehler
                        break;

                case UBLOX_CKA: // Checksum pruefen
                        if (rx == chk_a) ublox_msg_state = UBLOX_CKB;                          
                        else ublox_msg_state = UBLOX_IDLE; // Abbruch wegen Fehler
                        break;

                case UBLOX_CKB: // Checksum pruefen
                        if (rx == chk_b) *ptr_pac_status = 1; // Paket ok
                        ublox_msg_state    = UBLOX_IDLE;
                        break;

                default:
                        ublox_msg_state = UBLOX_IDLE;          
                        break;
        }
}
       
//Zentrale Statemachine fuer alle GPS relevanten Regelungsablauefe
short int GPS_CRTL(short int cmd)
{
        static unsigned int cnt;        //Zaehler fuer diverse Verzoegerungen
        int n;
        long int dist;
        switch (cmd)
        {
                case GPS_CMD_REQ_HOLD: // Die Lageregelung soll aktiviert werden.
                        if (gps_state != GPS_CRTL_HOLD_ACTIVE)
                        {
                                cnt++;
                                if (cnt > 500) // erst nach Verzoegerung
                                {
                                        cnt     =       0;
                                        // aktuelle positionsdaten abespeichern
                                        if (gps_rel_act_position.status > 0)
                                        {
                                                gps_rel_hold_position.utm_east  = gps_rel_act_position.utm_east;
                                                gps_rel_hold_position.utm_north = gps_rel_act_position.utm_north;
                                                gps_rel_hold_position.status    = 1; // gueltige Positionsdaten
                                                gps_state                                               = GPS_CRTL_HOLD_ACTIVE;
                                                return (GPS_STST_OK);                          
                                        }
                                        else
                                        {
                                                gps_rel_hold_position.status    =       0;  //Keine Daten verfuegbar
                                                gps_state                                               = GPS_CRTL_IDLE;
                                                return(GPS_STST_ERR); // Keine Daten da
                                        }
                                }
                                else return(GPS_STST_PEND); // noch warten
                        }
                        break;

                case GPS_CMD_STOP_HOLD: // Lageregelung beenden
                        cnt                             =       0;
                        GPS_Nick                =       0;
                        GPS_Roll                =       0;
                        gps_state               =       GPS_CRTL_IDLE;
                        gps_int_x               =       0;
                        gps_int_y               =       0;
                        return (GPS_STST_OK);
                        break;

                default:
                        return (GPS_STST_ERR);
                        break;
        }

        switch (gps_state)
        {      
                case GPS_CRTL_IDLE:
                        cnt             =       0;
                        return (GPS_STST_OK);
                        break;

                case GPS_CRTL_HOLD_ACTIVE: // Hier werden die Daten fuer Nick und Roll errechnet
                        if (gps_updte_flag == 1)  //nur wenn neue GPS Daten vorliegen
                        {
                                gps_updte_flag = 0;
                                // ab hier wird geregelt
                                signed int dist_north,dist_east;
                                dist_east = gps_rel_hold_position.utm_east - gps_rel_act_position.utm_east;
                                dist_north = gps_rel_hold_position.utm_north - gps_rel_act_position.utm_north;
                               
                                //PI Regler
                                gps_int_x       =       gps_int_x + (dist_east  * Parameter_UserParam1)/16; // Integrator
                                gps_int_y       =       gps_int_y + (dist_north * Parameter_UserParam1)/16;
                                if ((gps_int_x >= 4096) || (gps_int_y >= 4096) || (gps_int_x < - 4096) || (gps_int_y <= -4096))
                                {                      
                                        gps_int_x -= (dist_east  * Parameter_UserParam1)/16; // Integrator stoppen
                                        gps_int_y -= (dist_north  * Parameter_UserParam1)/16;
                                }                              
                                gps_reg_x       =       gps_int_x + (dist_east  * Parameter_UserParam2)/16;  // P Anteil dazu
                                gps_reg_y       =       gps_int_y + (dist_north  * Parameter_UserParam2)/16;  

                                //Richtung bezogen auf Nordpol bestimmen
                                GPS_hdng_abs_2trgt = arctan_i((long)gps_reg_x,(long)gps_reg_y);

                                //in Winkel 0..360 grad umrechnen
                                if ((gps_reg_x >= 0) && (gps_reg_y < 0)) GPS_hdng_abs_2trgt = ( 90-GPS_hdng_abs_2trgt);
                                else if ((gps_reg_x <  0) ) GPS_hdng_abs_2trgt = (270 - GPS_hdng_abs_2trgt);
                                // Relative Richtung in bezug auf Nordachse des Kopters errechen
                                n= GyroKomp_Int/GYROKOMP_INC_GRAD_DEFAULT;
                                GPS_hdng_rel_2trgt      =       GPS_hdng_abs_2trgt - n;
                                if      ((GPS_hdng_rel_2trgt >180) && (GPS_hdng_abs_2trgt >=180))GPS_hdng_rel_2trgt = GPS_hdng_rel_2trgt-360;
                                else if (GPS_hdng_rel_2trgt >180)  GPS_hdng_rel_2trgt = 360 - GPS_hdng_rel_2trgt;
                                else if (GPS_hdng_rel_2trgt <-180)  GPS_hdng_rel_2trgt = 360 + GPS_hdng_rel_2trgt;
                               
                                // Regelabweichung aus x,y zu Ziel  in Distanz umrechnen
       
                                if (abs(gps_reg_x) > abs(gps_reg_y) )
                                {
                                        dist = (long)gps_reg_x; //Groesseren Wert wegen besserer genauigkeit nehmen
                                        dist = abs((dist *1000) / (long) cos_i(GPS_hdng_rel_2trgt));
                                }
                                else
                                {
                                        dist    = (long)gps_reg_y;
                                        dist = abs((dist *1000) / (long) sin_i(GPS_hdng_rel_2trgt));
                                }
                                if (dist > 30000) dist = 30000;
                                GPS_dist_2trgt = (int )dist;

                                // Winkel und Distanz in Nick und Roll groessen umrechnen
                                long int a,b;
                                GPS_Roll = (int) -((dist * sin_i(GPS_hdng_rel_2trgt))/(1000*4));
                                GPS_Nick = (int) -((dist * cos_i(GPS_hdng_rel_2trgt))/(1000*4));

                                if (GPS_Roll > GPS_ROLL_MAX) GPS_Roll = GPS_ROLL_MAX; //Auf Maxwerte begrenzen
                                else if (GPS_Roll <  -GPS_ROLL_MAX) GPS_Roll = - GPS_ROLL_MAX;
                                if (GPS_Nick > GPS_NICK_MAX) GPS_Nick = GPS_NICK_MAX;
                                else if (GPS_Nick <  -GPS_NICK_MAX) GPS_Nick = - GPS_NICK_MAX;

                                return (GPS_STST_OK);                  
                        }
                        else return (GPS_STST_OK);
                        break;

                default:
                        gps_state       = GPS_CRTL_IDLE;
                        return (GPS_STST_ERR);
                        break;
        }      
        return (GPS_STST_ERR);
                       
}