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