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     0.001\r
  19 \r
  20 #define ACC_SNS_DEFAULT   0.01 // 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 AnalogOut  a2dOutput(PTE30);\r
  93 \r
  94 DigitalOut led1(LED1);\r
  95 DigitalOut led2(LED2);\r
  96 \r
  97 Serial     serial(USBTX, USBRX);\r
  98 Ticker     clock1;\r
  99 \r
 100 // Global Variables\r
 101 // Initial interval: in seconds\r
 102 float accTmr = ACC_SNS_DEFAULT;\r
 103 float magTmr = MAG_SNS_DEFAULT;\r
 104 float tchTmr = TCH_SNS_DEFAULT;\r
 105 float lgtTmr = LGT_SNS_DEFAULT;\r
 106 float a2dTmr = A2D_SNS_DEFAULT;\r
 107 float ledTmr = LED_OUT_DEFAULT;\r
 108 \r
 109 bool accEnable = false;\r
 110 bool magEnable = false;\r
 111 bool lgtEnable = false;\r
 112 bool tchEnable = false;\r
 113 bool a2dEnable = true;\r
 114 bool ledEnable = true;\r
 115 \r
 116 bool useStr = false;\r
 117 bool useHex = false;\r
 118 bool useBin = true;\r
 119 \r
 120 uint8_t txFrame[MAX_FRAME_SIZE];\r
 121 uint8_t rxFrame[MAX_FRAME_SIZE];\r
 122 \r
 123 // Prototypes\r
 124 void clock1_interrupt(void);\r
 125 void serialRx_interrupt(void);\r
 126 \r
 127 void runCommand(control_t *cmd);\r
 128 \r
 129 void sendAccInfo(void);\r
 130 void sendMagInfo(void);\r
 131 void sendLgtInfo(void);\r
 132 void sendTchInfo(void);\r
 133 void sendA2dInfo(void);\r
 134 \r
 135 int  calDataSize(uint8_t);\r
 136 int  packToFrame(uint8_t *frame, sns_t snsType, type_t dataType, int dataNum, void *data);\r
 137 \r
 138 void printStr(const char *str, ...);\r
 139 void printHex(uint8_t *frame, int len);\r
 140 void printBin(uint8_t *frame, int len);\r
 141 \r
 142 /********\r
 143  * Main *\r
 144  ********/\r
 145 \r
 146 int main(void) {\r
 147     // Initialization\r
 148     // Interruption Declarations\r
 149     //clock1.attach(&clock1_interrupt, TIME_ACCURACY);    // maximun accuracy be 0.1s\r
 150     serial.attach(&serialRx_interrupt, Serial::RxIrq);  // receive interrupt for serialS\r
 151     serial.baud(115200);\r
 152     magSensor.begin();\r
 153 \r
 154     sdma_setup(UART0, 0);\r
 155 \r
 156     printStr("\r\n============= Start of the program ============\r\n");\r
 157 \r
 158     int ticks = 0, tocks = 0;\r
 159     while(1){\r
 160         ticks = us_ticker_read() * TIME_ACCURACY;\r
 161         if (tocks < ticks) {\r
 162                 clock1_interrupt();\r
 163                 tocks++;\r
 164         }\r
 165     }\r
 166 }\r
 167 \r
 168 /**********************\r
 169  * Interrupt handlers *\r
 170  **********************/\r
 171 \r
 172 void serialRx_interrupt(void) {                     // Byte version\r
 173     static int state  = 0;\r
 174     static int index  = 0;\r
 175     static int length = 0;\r
 176 \r
 177     control_t *cmd = (control_t*)rxFrame;\r
 178 \r
 179     while (serial.readable()) {\r
 180         rxFrame[index++] = serial.getc();\r
 181         switch (state) {\r
 182             case 0: // Header\r
 183                 if (cmd->header == HEADER)\r
 184                     state = 1;\r
 185                 else\r
 186                     index = 0;\r
 187                 break;\r
 188             case 1: // Bits\r
 189                 if (cmd->bits.sns >= SNS_NUM ||\r
 190                     cmd->bits.cmd >= CMD_NUM) {\r
 191                     state = index = 0;\r
 192                 } else if (cmd->bits.cmd == CMD_RATE) {\r
 193                     length = 4;\r
 194                     state  = 2;\r
 195                 } else {\r
 196                     state  = 3;\r
 197                 }\r
 198                 break;\r
 199             case 2: // Data\r
 200                 if (--length == 0)\r
 201                     state = 3;\r
 202                 break;\r
 203             case 3: // Tail\r
 204                 if (rxFrame[index-1] == TAIL)\r
 205                     runCommand(cmd);\r
 206                 state = 0;\r
 207                 index = 0;\r
 208                 break;\r
 209         }\r
 210     }\r
 211 }\r
 212 \r
 213 void clock1_interrupt(void){\r
 214     static int accCnt;\r
 215     static int magCnt;\r
 216     static int lgtCnt;\r
 217     static int tchCnt;\r
 218     static int a2dCnt;\r
 219     static int ledCnt;\r
 220 \r
 221     accCnt++;\r
 222     magCnt++;\r
 223     lgtCnt++;\r
 224     tchCnt++;\r
 225     a2dCnt++;\r
 226     ledCnt++;\r
 227 \r
 228     // Write A2D output sine wave\r
 229     a2dOutput.write(sin(a2dCnt * TIME_ACCURACY * (2*PI) * 0.1));\r
 230 \r
 231     // Send data through Serial\r
 232     if (accEnable && (accCnt<0 || accCnt>=accTmr/TIME_ACCURACY)){\r
 233         sendAccInfo();\r
 234         accCnt = 0;\r
 235     }\r
 236     if (magEnable && (magCnt<0 || magCnt>=magTmr/TIME_ACCURACY)){\r
 237         sendMagInfo();\r
 238         magCnt = 0;\r
 239     }\r
 240     if (lgtEnable && (lgtCnt<0 || lgtCnt>=lgtTmr/TIME_ACCURACY)){\r
 241         sendLgtInfo();\r
 242         lgtCnt = 0;\r
 243     }\r
 244     if (tchEnable && (tchCnt<0 || tchCnt>=tchTmr/TIME_ACCURACY)){\r
 245         sendTchInfo();\r
 246         tchCnt = 0;\r
 247     }\r
 248     if (a2dEnable && (a2dCnt<0 || a2dCnt>=a2dTmr/TIME_ACCURACY)){\r
 249         sendA2dInfo();\r
 250         a2dCnt = 0;\r
 251     }\r
 252 \r
 253     // Toggel LED for debugging\r
 254     if (ledEnable && (ledCnt<0 || ledCnt>=ledTmr/TIME_ACCURACY)){\r
 255         led1   = !led1;\r
 256         ledCnt = 0;\r
 257     }\r
 258 \r
 259     sdma_flush();\r
 260 }\r
 261 \r
 262 /*******************\r
 263  * Command handler *\r
 264  *******************/\r
 265 \r
 266 void runCommand(control_t *cmd)\r
 267 {\r
 268     // Validate interval\r
 269     sns_t snsType = (sns_t)cmd->bits.sns;\r
 270     cmd_t cmdType = (cmd_t)cmd->bits.cmd;\r
 271     float interval = CLAMP(cmd->interval, MIN_RATE, MAX_RATE);\r
 272 \r
 273     // Save value to global data\r
 274     switch(snsType){\r
 275         case SNS_ACC:\r
 276             switch(cmdType){\r
 277                 case CMD_STOP:   accEnable = false; break;\r
 278                 case CMD_START:  accEnable = true;  break;\r
 279                 case CMD_RATE:   accTmr = interval; break;\r
 280             }\r
 281             break;\r
 282 \r
 283         case SNS_MAG:\r
 284             switch(cmdType){\r
 285                 case CMD_STOP:   magEnable = false; break;\r
 286                 case CMD_START:  magEnable = true;  break;\r
 287                 case CMD_RATE:   magTmr = interval; break;\r
 288             }\r
 289             break;\r
 290 \r
 291         case SNS_LGT:\r
 292             switch(cmdType){\r
 293                 case CMD_STOP:   lgtEnable = false; break;\r
 294                 case CMD_START:  lgtEnable = true;  break;\r
 295                 case CMD_RATE:   lgtTmr = interval; break;\r
 296             }\r
 297             break;\r
 298 \r
 299         case SNS_TCH:\r
 300             switch(cmdType){\r
 301                 case CMD_STOP:   tchEnable = false; break;\r
 302                 case CMD_START:  tchEnable = true;  break;\r
 303                 case CMD_RATE:   tchTmr = interval; break;\r
 304             }\r
 305             break;\r
 306 \r
 307         case SNS_A2D:\r
 308             switch(cmdType){\r
 309                 case CMD_STOP:   a2dEnable = false; break;\r
 310                 case CMD_START:  a2dEnable = true;  break;\r
 311                 case CMD_RATE:   a2dTmr = interval; break;\r
 312             }\r
 313             break;\r
 314     }\r
 315 }\r
 316 \r
 317 /*******************\r
 318  * Sensors reading *\r
 319  *******************/\r
 320 \r
 321 void sendAccInfo(void){\r
 322     float accData[3];\r
 323     accData[0] = accSensor.getAccX();\r
 324     accData[1] = accSensor.getAccY();\r
 325     accData[2] = accSensor.getAccZ();\r
 326     int len = packToFrame(txFrame, SNS_ACC, TYP_F32, 3, accData);\r
 327 \r
 328     printStr("[ACC] accX=%-2.4f accY=%-2.4f accZ=%-2.4f\r\n",\r
 329                     accData[0], accData[1], accData[2]);\r
 330     printHex(txFrame, len);\r
 331     printBin(txFrame, len);\r
 332 }\r
 333 \r
 334 void sendMagInfo(void){\r
 335     // magSensor uses the wrong types,\r
 336     // so we have to convert it\r
 337     int tmp[3];\r
 338     magSensor.getValues(&tmp[0], &tmp[1], &tmp[2]);\r
 339     uint16_t magData[3];\r
 340     magData[0] = tmp[0];\r
 341     magData[1] = tmp[1];\r
 342     magData[2] = tmp[2];\r
 343     int len = packToFrame(txFrame, SNS_MAG, TYP_S16, 3, magData);\r
 344 \r
 345     printStr("[MAG] magX=%hd magY=%hd magZ=%hd %d\r\n",\r
 346                     magData[0], magData[1], magData[2], sizeof(int));\r
 347     printHex(txFrame, len);\r
 348     printBin(txFrame, len);\r
 349 }\r
 350 \r
 351 void sendLgtInfo(void){\r
 352     float lgtData = lgtSensor.read();\r
 353     int len = packToFrame(txFrame, SNS_LGT, TYP_F32, 1, &lgtData);\r
 354 \r
 355     printStr("[LGT] intensity=%f\r\n",\r
 356                     lgtSensor.read());\r
 357     printHex(txFrame, len);\r
 358     printBin(txFrame, len);\r
 359 }\r
 360 \r
 361 void sendTchInfo(void){\r
 362     float tchData[2];\r
 363     tchData[0] = tchSensor.readPercentage();\r
 364     tchData[1] = tchSensor.readDistance();\r
 365     int len = packToFrame(txFrame, SNS_TCH, TYP_F32, 2, tchData);\r
 366 \r
 367     printStr("[TCH] force=%0.4f distance=%2.2f\r\n",\r
 368                     tchData[0], tchData[1]);\r
 369     printHex(txFrame, len);\r
 370     printBin(txFrame, len);\r
 371 }\r
 372 \r
 373 void sendA2dInfo(void){\r
 374     float a2dData[6];\r
 375     a2dData[0] = a2dSensor.read();\r
 376     a2dData[1] = 0;\r
 377     a2dData[2] = 0;\r
 378     a2dData[3] = 0;\r
 379     a2dData[4] = 0;\r
 380     a2dData[5] = 0;\r
 381     int len = packToFrame(txFrame, SNS_A2D, TYP_F32, 6, a2dData);\r
 382 \r
 383     printStr("[A2D] data=%2.2f %2.2f %2.2f %2.2f %2.2f %2.2f\r\n",\r
 384                 a2dData[0], a2dData[1], a2dData[2],\r
 385                 a2dData[3], a2dData[4], a2dData[5]);\r
 386     printHex(txFrame, len);\r
 387     printBin(txFrame, len);\r
 388 }\r
 389 \r
 390 /********************\r
 391  * Helper functions *\r
 392  ********************/\r
 393 \r
 394 int calDataSize(type_t dataType){\r
 395     switch(dataType){\r
 396         case TYP_S8:  return 1;\r
 397         case TYP_S16: return 2;\r
 398         case TYP_S32: return 4;\r
 399         case TYP_U8:  return 1;\r
 400         case TYP_U16: return 2;\r
 401         case TYP_U32: return 4;\r
 402         case TYP_F32: return 4;\r
 403         case TYP_F64: return 8;\r
 404     }\r
 405     return 4;\r
 406 }\r
 407 \r
 408 /*******************\r
 409  * Frame functions *\r
 410  *******************/\r
 411 \r
 412 int packToFrame(uint8_t *frame, sns_t snsType, type_t dataType, int dataNum, void *data){\r
 413     //const char pattern[] = "\x80\x81\x82\x83"\r
 414     //                       "\x84\x85\x86\x87"\r
 415     //                       "\x88\x89\x8A\x8B"\r
 416     //                       "\x8C\x8D\x8E\x8F";\r
 417 \r
 418     int      size  = dataNum * calDataSize(dataType);\r
 419     state_t *state = (state_t*)frame;\r
 420     uint8_t *tail  = &state->data[size];\r
 421 \r
 422     state->header    = HEADER;\r
 423     state->bits.sns  = snsType;\r
 424     state->bits.type = dataType;\r
 425     state->count     = dataNum;;\r
 426     memcpy(&state->data, data, size);\r
 427     tail[0]          = TAIL;\r
 428     tail[1]          = '\0';\r
 429 \r
 430     return (3 + size + 1);\r
 431 }\r
 432 \r
 433 /*******************\r
 434  * Print functions *\r
 435  *******************/\r
 436 \r
 437 void printHex(uint8_t *frame, int len){\r
 438     if (!useHex)\r
 439         return;\r
 440 \r
 441     sdma_printf("      ");\r
 442     for (int i=0; i<len; i++)\r
 443         sdma_printf("%02hx ", frame[i]);\r
 444     sdma_printf("\r\n");\r
 445 }\r
 446 \r
 447 void printStr(const char *fmt, ...){\r
 448     if (!useStr)\r
 449         return;\r
 450 \r
 451     va_list ap;\r
 452     va_start(ap, fmt);\r
 453     sdma_vprintf(fmt, ap);\r
 454     va_end(ap);\r
 455 }\r
 456 \r
 457 void printBin(uint8_t *frame, int len){\r
 458     if (!useBin)\r
 459         return;\r
 460 \r
 461     sdma_write(frame, len);\r
 462 }\r