Pileus Git - ~andy/csm213a-hw/blob - yue/main.cpp

   1 #include <stdint.h>\r
   2 #include <stdarg.h>\r
   3 \r
   4 #include "mbed.h"\r
   5 #include "TSISensor.h"          // Touch Sensor\r
   6 #include "MAG3110.h"            // Magnetic Sensor\r
   7 #include "MMA8451Q.h"           // AcceleroMeter\r
   8 \r
   9 #include "serial_dma.h"         // AcceleroMeter\r
  10 \r
  11 //#include "DataFrame.h"\r
  12 \r
  13 #define CLAMP(x, min, max)     \\r
  14         ((x) < (min) ? (min) : \\r
  15          (x) > (max) ? (max) : (x))\r
  16 \r
  17 #define MMA8451_I2C_ADDRESS (0x1d<<1)   // acc sensor address\r
  18 #define TIME_ACCURACY     0.01\r
  19 \r
  20 #define ACC_SNS_DEFAULT   0.1   // default collecting interval in seconds\r
  21 #define MAG_SNS_DEFAULT   0.1\r
  22 #define LGT_SNS_DEFAULT   0.1\r
  23 #define TCH_SNS_DEFAULT   0.1\r
  24 #define A2D_SNS_DEFAULT   0.1\r
  25 #define LED_OUT_DEFAULT   0.5\r
  26 \r
  27 #define MIN_RATE          1E-4  // 1 kHz\r
  28 #define MAX_RATE          10.0  // 0.1 Hz\r
  29 \r
  30 // Common Frame Information\r
  31 #define HEADER            0x02\r
  32 #define TAIL              0x0A  // '\n'\r
  33 \r
  34 #define MAX_FRAME_SIZE    256\r
  35 \r
  36 #define SNS_NUM           5\r
  37 #define TYP_NUM           8\r
  38 #define CMD_NUM           3\r
  39 \r
  40 typedef enum {\r
  41     SNS_ACC,\r
  42     SNS_MAG,\r
  43     SNS_LGT,\r
  44     SNS_TCH,\r
  45     SNS_A2D,\r
  46 } sns_t;\r
  47 \r
  48 typedef enum {\r
  49     TYP_S8,  TYP_S16, TYP_S32,\r
  50     TYP_U8,  TYP_U16, TYP_U32,\r
  51     TYP_F32, TYP_F64,\r
  52 } type_t;\r
  53 \r
  54 typedef enum {\r
  55     CMD_STOP,\r
  56     CMD_START,\r
  57     CMD_RATE,\r
  58 } cmd_t;\r
  59 \r
  60 // Data Frame Information\r
  61 #pragma pack(1)\r
  62 typedef struct {\r
  63     uint8_t header;\r
  64     struct {\r
  65         uint8_t type : 4;\r
  66         uint8_t sns  : 4;\r
  67     } bits;\r
  68     uint8_t count;\r
  69     uint8_t data[];\r
  70 } state_t;\r
  71 #pragma pack()\r
  72 \r
  73 // Command Frame Information\r
  74 #pragma pack(1)\r
  75 typedef struct {\r
  76     uint8_t header;\r
  77     struct {\r
  78         uint8_t cmd : 4;\r
  79         uint8_t sns : 4;\r
  80     } bits;\r
  81     float   interval;\r
  82 } control_t;\r
  83 #pragma pack()\r
  84 \r
  85 // Define Devices & Pins\r
  86 MMA8451Q   accSensor(PTE25, PTE24, MMA8451_I2C_ADDRESS);\r
  87 MAG3110    magSensor(PTE25, PTE24);\r
  88 TSISensor  tchSensor;\r
  89 AnalogIn   lgtSensor(PTE22);\r
  90 AnalogIn   a2dSensor(A0);\r
  91 \r
  92 DigitalOut led1(LED1);\r
  93 DigitalOut led2(LED2);\r
  94 \r
  95 Serial     serial(USBTX, USBRX);\r
  96 Ticker     clock1;\r
  97 \r
  98 // Global Variables\r
  99 // Initial interval: in seconds\r
 100 float accTmr = ACC_SNS_DEFAULT;\r
 101 float magTmr = MAG_SNS_DEFAULT;\r
 102 float tchTmr = TCH_SNS_DEFAULT;\r
 103 float lgtTmr = LGT_SNS_DEFAULT;\r
 104 float a2dTmr = A2D_SNS_DEFAULT;\r
 105 float ledTmr = LED_OUT_DEFAULT;\r
 106 \r
 107 bool accEnable = true;\r
 108 bool magEnable = false;\r
 109 bool lgtEnable = false;\r
 110 bool tchEnable = false;\r
 111 bool a2dEnable = false;\r
 112 bool ledEnable = true;\r
 113 \r
 114 bool useStr = false;\r
 115 bool useHex = false;\r
 116 bool useBin = true;\r
 117 \r
 118 uint8_t txFrame[MAX_FRAME_SIZE];\r
 119 uint8_t rxFrame[MAX_FRAME_SIZE];\r
 120 \r
 121 // Prototypes\r
 122 void clock1_interrupt(void);\r
 123 void serialRx_interrupt(void);\r
 124 \r
 125 void runCommand(control_t *cmd);\r
 126 \r
 127 void sendAccInfo(void);\r
 128 void sendMagInfo(void);\r
 129 void sendLgtInfo(void);\r
 130 void sendTchInfo(void);\r
 131 void sendA2dInfo(void);\r
 132 \r
 133 int  calDataSize(uint8_t);\r
 134 int  packToFrame(uint8_t *frame, sns_t snsType, type_t dataType, int dataNum, void *data);\r
 135 \r
 136 void printStr(const char *str, ...);\r
 137 void printHex(uint8_t *frame, int len);\r
 138 void printBin(uint8_t *frame, int len);\r
 139 \r
 140 /********\r
 141  * Main *\r
 142  ********/\r
 143 \r
 144 int main(void) {\r
 145     // Initialization\r
 146     // Interruption Declarations\r
 147     clock1.attach(&clock1_interrupt, TIME_ACCURACY);    // maximun accuracy be 0.1s\r
 148     serial.attach(&serialRx_interrupt, Serial::RxIrq);  // receive interrupt for serialS\r
 149     serial.baud(115200);\r
 150     magSensor.begin();\r
 151 \r
 152     sdma_setup(UART0, 0);\r
 153 \r
 154     printStr("\r\n============= Start of the program ============\r\n");\r
 155 \r
 156     while(1){\r
 157         wait(3);\r
 158     }\r
 159 }\r
 160 \r
 161 /**********************\r
 162  * Interrupt handlers *\r
 163  **********************/\r
 164 \r
 165 void serialRx_interrupt(void) {                     // Byte version\r
 166     static int state  = 0;\r
 167     static int index  = 0;\r
 168     static int length = 0;\r
 169 \r
 170     control_t *cmd = (control_t*)rxFrame;\r
 171 \r
 172     while (serial.readable()) {\r
 173         rxFrame[index++] = serial.getc();\r
 174         switch (state) {\r
 175             case 0: // Header\r
 176                 if (cmd->header == HEADER)\r
 177                     state = 1;\r
 178                 else\r
 179                     index = 0;\r
 180                 break;\r
 181             case 1: // Bits\r
 182                 if (cmd->bits.sns >= SNS_NUM ||\r
 183                     cmd->bits.cmd >= CMD_NUM) {\r
 184                     state = index = 0;\r
 185                 } else if (cmd->bits.cmd == CMD_RATE) {\r
 186                     length = 4;\r
 187                     state  = 2;\r
 188                 } else {\r
 189                     state  = 3;\r
 190                 }\r
 191                 break;\r
 192             case 2: // Data\r
 193                 if (--length == 0)\r
 194                     state = 3;\r
 195                 break;\r
 196             case 3: // Tail\r
 197                 if (rxFrame[index-1] == TAIL)\r
 198                     runCommand(cmd);\r
 199                 state = 0;\r
 200                 index = 0;\r
 201                 break;\r
 202         }\r
 203     }\r
 204 }\r
 205 \r
 206 void clock1_interrupt(void){\r
 207     static int accCnt;\r
 208     static int magCnt;\r
 209     static int lgtCnt;\r
 210     static int tchCnt;\r
 211     static int a2dCnt;\r
 212     static int ledCnt;\r
 213 \r
 214     accCnt++;\r
 215     magCnt++;\r
 216     lgtCnt++;\r
 217     tchCnt++;\r
 218     a2dCnt++;\r
 219     ledCnt++;\r
 220 \r
 221     // Send data through Serial\r
 222     if (accEnable && (accCnt<0 || accCnt>=accTmr/TIME_ACCURACY)){\r
 223         sendAccInfo();\r
 224         accCnt = 0;\r
 225     }\r
 226     if (magEnable && (magCnt<0 || magCnt>=magTmr/TIME_ACCURACY)){\r
 227         sendMagInfo();\r
 228         magCnt = 0;\r
 229     }\r
 230     if (lgtEnable && (lgtCnt<0 || lgtCnt>=lgtTmr/TIME_ACCURACY)){\r
 231         sendLgtInfo();\r
 232         lgtCnt = 0;\r
 233     }\r
 234     if (tchEnable && (tchCnt<0 || tchCnt>=tchTmr/TIME_ACCURACY)){\r
 235         sendTchInfo();\r
 236         tchCnt = 0;\r
 237     }\r
 238     if (a2dEnable && (a2dCnt<0 || a2dCnt>=a2dTmr/TIME_ACCURACY)){\r
 239         sendA2dInfo();\r
 240         a2dCnt = 0;\r
 241     }\r
 242 \r
 243     // Toggel LED for debugging\r
 244     if (ledEnable && (ledCnt<0 || ledCnt>=ledTmr/TIME_ACCURACY)){\r
 245         led1   = !led1;\r
 246         ledCnt = 0;\r
 247     }\r
 248 \r
 249     sdma_flush();\r
 250 }\r
 251 \r
 252 /*******************\r
 253  * Command handler *\r
 254  *******************/\r
 255 \r
 256 void runCommand(control_t *cmd)\r
 257 {\r
 258     // Validate interval\r
 259     sns_t snsType = (sns_t)cmd->bits.sns;\r
 260     cmd_t cmdType = (cmd_t)cmd->bits.cmd;\r
 261     float interval = CLAMP(cmd->interval, MIN_RATE, MAX_RATE);\r
 262 \r
 263     // Save value to global data\r
 264     switch(snsType){\r
 265         case SNS_ACC:\r
 266             switch(cmdType){\r
 267                 case CMD_STOP:   accEnable = false; break;\r
 268                 case CMD_START:  accEnable = true;  break;\r
 269                 case CMD_RATE:   accTmr = interval; break;\r
 270             }\r
 271             break;\r
 272 \r
 273         case SNS_MAG:\r
 274             switch(cmdType){\r
 275                 case CMD_STOP:   magEnable = false; break;\r
 276                 case CMD_START:  magEnable = true;  break;\r
 277                 case CMD_RATE:   magTmr = interval; break;\r
 278             }\r
 279             break;\r
 280 \r
 281         case SNS_LGT:\r
 282             switch(cmdType){\r
 283                 case CMD_STOP:   lgtEnable = false; break;\r
 284                 case CMD_START:  lgtEnable = true;  break;\r
 285                 case CMD_RATE:   lgtTmr = interval; break;\r
 286             }\r
 287             break;\r
 288 \r
 289         case SNS_TCH:\r
 290             switch(cmdType){\r
 291                 case CMD_STOP:   tchEnable = false; break;\r
 292                 case CMD_START:  tchEnable = true;  break;\r
 293                 case CMD_RATE:   tchTmr = interval; break;\r
 294             }\r
 295             break;\r
 296 \r
 297         case SNS_A2D:\r
 298             switch(cmdType){\r
 299                 case CMD_STOP:   a2dEnable = false; break;\r
 300                 case CMD_START:  a2dEnable = true;  break;\r
 301                 case CMD_RATE:   a2dTmr = interval; break;\r
 302             }\r
 303             break;\r
 304     }\r
 305 }\r
 306 \r
 307 /*******************\r
 308  * Sensors reading *\r
 309  *******************/\r
 310 \r
 311 void sendAccInfo(void){\r
 312     float accData[3];\r
 313     accData[0] = accSensor.getAccX();\r
 314     accData[1] = accSensor.getAccY();\r
 315     accData[2] = accSensor.getAccZ();\r
 316     int len = packToFrame(txFrame, SNS_ACC, TYP_F32, 3, accData);\r
 317 \r
 318     printStr("[ACC] accX=%-2.4f accY=%-2.4f accZ=%-2.4f\r\n",\r
 319                     accData[0], accData[1], accData[2]);\r
 320     printHex(txFrame, len);\r
 321     printBin(txFrame, len);\r
 322 }\r
 323 \r
 324 void sendMagInfo(void){\r
 325     // magSensor uses the wrong types,\r
 326     // so we have to convert it\r
 327     int tmp[3];\r
 328     magSensor.getValues(&tmp[0], &tmp[1], &tmp[2]);\r
 329     uint16_t magData[3];\r
 330     magData[0] = tmp[0];\r
 331     magData[1] = tmp[1];\r
 332     magData[2] = tmp[2];\r
 333     int len = packToFrame(txFrame, SNS_MAG, TYP_S16, 3, magData);\r
 334 \r
 335     printStr("[MAG] magX=%hd magY=%hd magZ=%hd %d\r\n",\r
 336                     magData[0], magData[1], magData[2], sizeof(int));\r
 337     printHex(txFrame, len);\r
 338     printBin(txFrame, len);\r
 339 }\r
 340 \r
 341 void sendLgtInfo(void){\r
 342     float lgtData = lgtSensor.read();\r
 343     int len = packToFrame(txFrame, SNS_LGT, TYP_F32, 1, &lgtData);\r
 344 \r
 345     printStr("[LGT] intensity=%f\r\n",\r
 346                     lgtSensor.read());\r
 347     printHex(txFrame, len);\r
 348     printBin(txFrame, len);\r
 349 }\r
 350 \r
 351 void sendTchInfo(void){\r
 352     float tchData[2];\r
 353     tchData[0] = tchSensor.readPercentage();\r
 354     tchData[1] = tchSensor.readDistance();\r
 355     int len = packToFrame(txFrame, SNS_TCH, TYP_F32, 2, tchData);\r
 356 \r
 357     printStr("[TCH] force=%0.4f distance=%2.2f\r\n",\r
 358                     tchData[0], tchData[1]);\r
 359     printHex(txFrame, len);\r
 360     printBin(txFrame, len);\r
 361 }\r
 362 \r
 363 void sendA2dInfo(void){\r
 364     float a2dData[6];\r
 365     a2dData[0] = 0;\r
 366     a2dData[1] = 0;\r
 367     a2dData[2] = 0;\r
 368     a2dData[3] = 0;\r
 369     a2dData[4] = 0;\r
 370     a2dData[5] = 0;\r
 371     int len = packToFrame(txFrame, SNS_A2D, TYP_F32, 6, a2dData);\r
 372 \r
 373     printStr("[A2D] data=%2.2f %2.2f %2.2f %2.2f %2.2f %2.2f\r\n",\r
 374                 a2dData[0], a2dData[1], a2dData[2],\r
 375                 a2dData[3], a2dData[4], a2dData[5]);\r
 376     printHex(txFrame, len);\r
 377     printBin(txFrame, len);\r
 378 }\r
 379 \r
 380 /********************\r
 381  * Helper functions *\r
 382  ********************/\r
 383 \r
 384 int calDataSize(type_t dataType){\r
 385     switch(dataType){\r
 386         case TYP_S8:  return 1;\r
 387         case TYP_S16: return 2;\r
 388         case TYP_S32: return 4;\r
 389         case TYP_U8:  return 1;\r
 390         case TYP_U16: return 2;\r
 391         case TYP_U32: return 4;\r
 392         case TYP_F32: return 4;\r
 393         case TYP_F64: return 8;\r
 394     }\r
 395     return 4;\r
 396 }\r
 397 \r
 398 /*******************\r
 399  * Frame functions *\r
 400  *******************/\r
 401 \r
 402 int packToFrame(uint8_t *frame, sns_t snsType, type_t dataType, int dataNum, void *data){\r
 403     //const char pattern[] = "\x80\x81\x82\x83"\r
 404     //                       "\x84\x85\x86\x87"\r
 405     //                       "\x88\x89\x8A\x8B"\r
 406     //                       "\x8C\x8D\x8E\x8F";\r
 407 \r
 408     int      size  = dataNum * calDataSize(dataType);\r
 409     state_t *state = (state_t*)frame;\r
 410     uint8_t *tail  = &state->data[size];\r
 411 \r
 412     state->header    = HEADER;\r
 413     state->bits.sns  = snsType;\r
 414     state->bits.type = dataType;\r
 415     state->count     = dataNum;;\r
 416     memcpy(&state->data, data, size);\r
 417     tail[0]          = TAIL;\r
 418     tail[1]          = '\0';\r
 419 \r
 420     return (3 + size + 1);\r
 421 }\r
 422 \r
 423 /*******************\r
 424  * Print functions *\r
 425  *******************/\r
 426 \r
 427 void printHex(uint8_t *frame, int len){\r
 428     if (!useHex)\r
 429         return;\r
 430 \r
 431     sdma_printf("      ");\r
 432     for (int i=0; i<len; i++)\r
 433         sdma_printf("%02hx ", frame[i]);\r
 434     sdma_printf("\r\n");\r
 435 }\r
 436 \r
 437 void printStr(const char *fmt, ...){\r
 438     if (!useStr)\r
 439         return;\r
 440 \r
 441     va_list ap;\r
 442     va_start(ap, fmt);\r
 443     sdma_vprintf(fmt, ap);\r
 444     va_end(ap);\r
 445 }\r
 446 \r
 447 void printBin(uint8_t *frame, int len){\r
 448     if (!useBin)\r
 449         return;\r
 450 \r
 451     sdma_write(frame, len);\r
 452 }\r