Setti inn allar skrár frá Project 3 og bætti við overlay í samræmi við controlloerinn og pin out.
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,50 @@
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@startuml
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' skinparam linetype ortho
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' skinparam nodesep 100
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skinparam ranksep 80
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skinparam state {
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BackgroundColor LightBlue
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}
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[*] --> Initialization
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state Initialization
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Initialization : Entry / Stop motor
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Initialization : Entry / Initialize internal parameters
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Initialization : Entry / Reset speed measurement
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Initialization : Do / Wait 2 seconds
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Initialization : Exit / Send Boot-up message
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state PreOperational
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PreOperational : Entry / Stop motor
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PreOperational : Do / Blink LED at 1 Hz
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PreOperational : Do / Accept Kp and Ti configuration
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PreOperational : Do / Select P or PI controller [c]
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PreOperational : Exit / LED off
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state Operational
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Operational : Entry / LED on
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Operational : Do / Run speed controller
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Operational : Exit / Stop motor and LED off
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state Stopped
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Stopped : Entry / Stop motor
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Stopped : Do / Blink LED at 2 Hz
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Stopped : Exit / LED off
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Initialization -r-> PreOperational : initialization\n complete
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' Initialization -d-> Operational : initialization\n complete
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PreOperational -d-> Operational : set operational [o]
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PreOperational -l--> Initialization : reset [r]
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Operational -u-> PreOperational : set pre-operational [p]
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Operational -> Initialization : reset [r]
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Operational --> Stopped : fault detected
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Stopped -l-> Initialization : reset [r]
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Stopped -> Operational : set operational [o]
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Stopped -u-> PreOperational : set pre-operational [p]
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@enduml
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@@ -0,0 +1,14 @@
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|
#ifndef DIGITAL_IN_H
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#define DIGITAL_IN_H
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#include <stdint.h>
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|
struct Digital_in {
|
||||||
|
uint8_t pin_mask;
|
||||||
|
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|
Digital_in(uint8_t pin);
|
||||||
|
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|
void init();
|
||||||
|
bool is_hi();
|
||||||
|
bool is_lo();
|
||||||
|
};
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,15 @@
|
|||||||
|
#ifndef DIGITAL_OUT_H
|
||||||
|
#define DIGITAL_OUT_H
|
||||||
|
#include<stdint.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
struct Digital_out {
|
||||||
|
uint8_t pin_mask;
|
||||||
|
|
||||||
|
Digital_out(uint8_t pin);
|
||||||
|
|
||||||
|
void init();
|
||||||
|
void toggle();
|
||||||
|
void set_hi();
|
||||||
|
void set_lo();
|
||||||
|
};
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,24 @@
|
|||||||
|
#ifndef INITIALIZATION_STATE_H
|
||||||
|
#define INITIALIZATION_STATE_H
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "state.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class InitializationState : public State
|
||||||
|
{
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
static const unsigned long WAIT_MS = 2000;
|
||||||
|
|
||||||
|
unsigned long enter_time_ms = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
void enter() override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void update() override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void command(char c) override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void exit() override;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,95 @@
|
|||||||
|
#ifndef MOTOR_CONTROLLER_H
|
||||||
|
#define MOTOR_CONTROLLER_H
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "rotary_encoder_driver.h"
|
||||||
|
#include "motor_driver.h"
|
||||||
|
#include "p_controller.h"
|
||||||
|
#include "digital_out.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
class State;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class MotorController
|
||||||
|
{
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
static constexpr double DEFAULT_REFERENCE_RPM = 40.0;
|
||||||
|
static constexpr double PWM_PER_PERCENT = 255.0 / 100.0;
|
||||||
|
static const uint8_t LED_PIN = 5; // PB5 = D13 = LED_BUILTIN
|
||||||
|
|
||||||
|
State* current_state;
|
||||||
|
|
||||||
|
State& initialization_state;
|
||||||
|
State& pre_operational_state;
|
||||||
|
State& operational_state;
|
||||||
|
State& stopped_state;
|
||||||
|
|
||||||
|
RotaryEncoderDriver& encoder;
|
||||||
|
MotorDriver& motor;
|
||||||
|
P_controller* controller;
|
||||||
|
|
||||||
|
Digital_out led;
|
||||||
|
|
||||||
|
double reference_rpm;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Síðasta sýni, notað fyrir CSV-útprentun
|
||||||
|
double last_actual_rpm;
|
||||||
|
double last_pwm;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
MotorController(
|
||||||
|
RotaryEncoderDriver& encoder,
|
||||||
|
MotorDriver& motor,
|
||||||
|
P_controller& controller,
|
||||||
|
State& initialization,
|
||||||
|
State& pre_operational,
|
||||||
|
State& operational,
|
||||||
|
State& stopped
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void begin();
|
||||||
|
|
||||||
|
void update();
|
||||||
|
|
||||||
|
void command(char c);
|
||||||
|
|
||||||
|
void transition_to(State& new_state);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void to_initialization();
|
||||||
|
|
||||||
|
void to_pre_operational();
|
||||||
|
|
||||||
|
void to_operational();
|
||||||
|
|
||||||
|
void to_stopped();
|
||||||
|
|
||||||
|
bool fault_active();
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Skilar true þegar nýtt sýni var keyrt í gegnum stýringuna
|
||||||
|
bool run_speed_controller();
|
||||||
|
|
||||||
|
double get_reference_rpm() const { return reference_rpm; }
|
||||||
|
double get_actual_rpm() const { return last_actual_rpm; }
|
||||||
|
double get_pwm() const { return last_pwm; }
|
||||||
|
|
||||||
|
void stop_motor();
|
||||||
|
|
||||||
|
void reset_speed_measurement();
|
||||||
|
|
||||||
|
void reset_controller();
|
||||||
|
|
||||||
|
void set_Kp(double value);
|
||||||
|
|
||||||
|
void set_Ti(double value);
|
||||||
|
|
||||||
|
void set_controller(P_controller& new_controller);
|
||||||
|
|
||||||
|
void led_on();
|
||||||
|
|
||||||
|
void led_off();
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,22 @@
|
|||||||
|
#ifndef MOTOR_DRIVER_H
|
||||||
|
#define MOTOR_DRIVER_H
|
||||||
|
|
||||||
|
class MotorDriver
|
||||||
|
{
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
MotorDriver();
|
||||||
|
|
||||||
|
void begin();
|
||||||
|
|
||||||
|
void forward();
|
||||||
|
|
||||||
|
void reverse();
|
||||||
|
|
||||||
|
void stop();
|
||||||
|
|
||||||
|
void set(double pwm);
|
||||||
|
|
||||||
|
bool fault_active(); // Fault detection for part 2
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,29 @@
|
|||||||
|
#ifndef OPERATIONAL_STATE_H
|
||||||
|
#define OPERATIONAL_STATE_H
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "state.h"
|
||||||
|
#include <stdint.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
// Sett á 1 til að prenta CSV (time_ms,ref_rpm,actual_rpm,pwm) í Operational,
|
||||||
|
// t.d. fyrir step og load response. Einnig hægt með build_flags = -D LOG_CSV=1
|
||||||
|
#ifndef LOG_CSV
|
||||||
|
#define LOG_CSV 0
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class OperationalState : public State
|
||||||
|
{
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
uint32_t sample_count = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
void enter() override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void update() override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void command(char c) override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void exit() override;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,26 @@
|
|||||||
|
#ifndef P_CONTROLLER_H
|
||||||
|
#define P_CONTROLLER_H
|
||||||
|
|
||||||
|
class P_controller
|
||||||
|
{
|
||||||
|
protected:
|
||||||
|
double Kp;
|
||||||
|
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
P_controller(double Kp);
|
||||||
|
virtual ~P_controller() {}
|
||||||
|
virtual double update(double ref, double actual);
|
||||||
|
virtual void reset() {}
|
||||||
|
|
||||||
|
virtual void set_Kp(double value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Kp = value;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
virtual void set_Ti(double value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// P controller does not use Ti
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,23 @@
|
|||||||
|
#ifndef PI_CONTROLLER_H
|
||||||
|
#define PI_CONTROLLER_H
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "p_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
class PI_controller : public P_controller
|
||||||
|
{
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
static constexpr double U_MAX = 100.0; // %
|
||||||
|
static constexpr double U_MIN = -100.0; // %
|
||||||
|
|
||||||
|
double Ti;
|
||||||
|
double T;
|
||||||
|
double integral;
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
PI_controller(double Kp, double Ti, double T);
|
||||||
|
double update(double ref, double actual) override;
|
||||||
|
void reset() override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void set_Ti(double value) override;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,43 @@
|
|||||||
|
#ifndef PRE_OPERATIONAL_STATE_H
|
||||||
|
#define PRE_OPERATIONAL_STATE_H
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "state.h"
|
||||||
|
#include "stdint.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
class P_controller;
|
||||||
|
|
||||||
|
class PreOperationalState : public State
|
||||||
|
{
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
P_controller& p_controller;
|
||||||
|
P_controller& pi_controller;
|
||||||
|
bool pi_selected;
|
||||||
|
|
||||||
|
unsigned long previous_time;
|
||||||
|
bool led_state;
|
||||||
|
|
||||||
|
//bool waiting_for_kp;
|
||||||
|
//bool waiting_for_ti;
|
||||||
|
|
||||||
|
enum InputMode
|
||||||
|
{
|
||||||
|
NONE,
|
||||||
|
ENTER_KP,
|
||||||
|
ENTER_TI
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
InputMode input_mode;
|
||||||
|
|
||||||
|
char input_buffer[16];
|
||||||
|
uint8_t input_index;
|
||||||
|
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
PreOperationalState(P_controller& p_controller, P_controller& pi_controller);
|
||||||
|
|
||||||
|
void enter() override;
|
||||||
|
void update() override;
|
||||||
|
void command(char c) override;
|
||||||
|
void exit() override;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,49 @@
|
|||||||
|
#ifndef ROTARY_ENCODER_DRIVER_H
|
||||||
|
#define ROTARY_ENCODER_DRIVER_H
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <stdint.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "digital_in.h"
|
||||||
|
#include "timer_usec.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
class RotaryEncoderDriver {
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
static constexpr uint16_t SAMPLE_PERIOD_US = 4000; // Ts = 4 ms
|
||||||
|
static constexpr float COUNTS_PER_REV = 1050.0f;
|
||||||
|
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
static const uint8_t HIST_LEN = 4; // 4 x Ts = 16 ms gluggi fyrir rpm-utreikning
|
||||||
|
|
||||||
|
volatile int32_t count;
|
||||||
|
volatile int16_t delta;
|
||||||
|
volatile bool speed_ready;
|
||||||
|
|
||||||
|
volatile int32_t history[HIST_LEN];
|
||||||
|
volatile uint8_t hist_idx;
|
||||||
|
|
||||||
|
Digital_in eA;
|
||||||
|
Digital_in eB;
|
||||||
|
|
||||||
|
Timer_usec timer;
|
||||||
|
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
RotaryEncoderDriver();
|
||||||
|
|
||||||
|
void begin();
|
||||||
|
|
||||||
|
void update();
|
||||||
|
|
||||||
|
int32_t position();
|
||||||
|
|
||||||
|
void update_delta();
|
||||||
|
|
||||||
|
float count_per_sec();
|
||||||
|
|
||||||
|
float rpm();
|
||||||
|
|
||||||
|
bool new_speed_available();
|
||||||
|
|
||||||
|
void reset_speed_measurement();
|
||||||
|
|
||||||
|
};
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,32 @@
|
|||||||
|
#ifndef STATE_H
|
||||||
|
#define STATE_H
|
||||||
|
|
||||||
|
class MotorController;
|
||||||
|
|
||||||
|
class State
|
||||||
|
{
|
||||||
|
protected:
|
||||||
|
MotorController* context = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
virtual ~State()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void set_context(MotorController* context)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
this->context = context;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
virtual void enter() = 0; // LED ON
|
||||||
|
|
||||||
|
virtual void update() = 0; // run motor controller
|
||||||
|
|
||||||
|
virtual void command(char c) = 0; // Listen for reset
|
||||||
|
|
||||||
|
virtual void exit() = 0; // Stop motor
|
||||||
|
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,25 @@
|
|||||||
|
#ifndef STOPPED_STATE_H
|
||||||
|
#define STOPPED_STATE_H
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "state.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
class StoppedState : public State
|
||||||
|
{
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
unsigned long previous_time; // Used for blinking LED
|
||||||
|
bool led_state; // Ditto
|
||||||
|
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
StoppedState();
|
||||||
|
|
||||||
|
void enter() override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void update() override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void command(char c) override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void exit() override;
|
||||||
|
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,9 @@
|
|||||||
|
#ifndef TIMER_USEC_H
|
||||||
|
#define TIMER_USEC_H
|
||||||
|
#include <avr/io.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
struct Timer_usec {
|
||||||
|
Timer_usec();
|
||||||
|
void init(uint16_t period_us);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,14 @@
|
|||||||
|
#include <avr/io.h>
|
||||||
|
#include "digital_in.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
Digital_in::Digital_in(uint8_t pin) : pin_mask(1<<pin) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void Digital_in::init() {
|
||||||
|
DDRD &= ~pin_mask;
|
||||||
|
PORTD |= pin_mask;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
bool Digital_in::is_hi() { return PIND & pin_mask; }
|
||||||
|
bool Digital_in::is_lo() { return !is_hi(); }
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -0,0 +1,9 @@
|
|||||||
|
#include "digital_out.h"
|
||||||
|
#include <avr/io.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
Digital_out::Digital_out(uint8_t pin) : pin_mask(1<<pin) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void Digital_out::init() { DDRB |= pin_mask; }
|
||||||
|
void Digital_out::toggle() { PORTB ^= pin_mask; }
|
||||||
|
void Digital_out::set_hi() { PORTB |= pin_mask; }
|
||||||
|
void Digital_out::set_lo() { PORTB &= ~pin_mask; }
|
||||||
@@ -0,0 +1,41 @@
|
|||||||
|
#include "initialization_state.h"
|
||||||
|
#include "motor_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <Arduino.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void InitializationState::enter()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println();
|
||||||
|
Serial.println("State: Initialization");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
|
||||||
|
context->stop_motor();
|
||||||
|
|
||||||
|
context->reset_speed_measurement();
|
||||||
|
|
||||||
|
enter_time_ms = millis();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void InitializationState::update()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Non-blocking bið svo aðallykkjan haldi áfram að keyra
|
||||||
|
if (millis() - enter_time_ms >= WAIT_MS)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->to_pre_operational();
|
||||||
|
// context->to_operational();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void InitializationState::command(char c)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void InitializationState::exit()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Boot-up");
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -0,0 +1,84 @@
|
|||||||
|
// main.cpp er sleppt i test-build (pio test) svo setup()/loop() rekist ekki a prof
|
||||||
|
#ifndef PIO_UNIT_TESTING
|
||||||
|
|
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|
#include <Arduino.h>
|
||||||
|
#include <avr/interrupt.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "rotary_encoder_driver.h"
|
||||||
|
#include "motor_driver.h"
|
||||||
|
#include "pi_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "motor_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "initialization_state.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "pre_operational_state.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "operational_state.h"
|
||||||
|
#include "stopped_state.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
RotaryEncoderDriver encoder;
|
||||||
|
|
||||||
|
MotorDriver motor;
|
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|
|
||||||
|
const double Kp_P = 10.0; // P-controller from Project 2
|
||||||
|
|
||||||
|
const double Kp = 10.125; // Ziegler-Nichols PI
|
||||||
|
const double Ti = 0.0334;
|
||||||
|
const double T = 0.004;
|
||||||
|
|
||||||
|
P_controller p_controller(Kp_P);
|
||||||
|
PI_controller pi_controller(Kp, Ti, T);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
InitializationState initialization_state;
|
||||||
|
// Pre-operational velur á milli stýringanna með 'c'
|
||||||
|
PreOperationalState pre_operational_state(p_controller, pi_controller);
|
||||||
|
OperationalState operational_state;
|
||||||
|
StoppedState stopped_state;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Stöðurnar verða að vera skilgreindar á undan motor_controller
|
||||||
|
MotorController motor_controller(
|
||||||
|
encoder,
|
||||||
|
motor,
|
||||||
|
pi_controller, // Sjálfgefin stýring
|
||||||
|
initialization_state,
|
||||||
|
pre_operational_state,
|
||||||
|
operational_state,
|
||||||
|
stopped_state
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
int main()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
init();
|
||||||
|
Serial.begin(115200);
|
||||||
|
cli();
|
||||||
|
|
||||||
|
encoder.begin();
|
||||||
|
motor.begin();
|
||||||
|
|
||||||
|
sei();
|
||||||
|
|
||||||
|
motor_controller.begin();
|
||||||
|
|
||||||
|
while (true)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (Serial.available() > 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
char c = Serial.read();
|
||||||
|
|
||||||
|
motor_controller.command(c);
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
motor_controller.update();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,191 @@
|
|||||||
|
#include "motor_controller.h"
|
||||||
|
#include "state.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <Arduino.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
MotorController::MotorController(
|
||||||
|
RotaryEncoderDriver& encoder,
|
||||||
|
MotorDriver& motor,
|
||||||
|
P_controller& controller,
|
||||||
|
State& initialization,
|
||||||
|
State& pre_operational,
|
||||||
|
State& operational,
|
||||||
|
State& stopped
|
||||||
|
)
|
||||||
|
: current_state(nullptr),
|
||||||
|
initialization_state(initialization),
|
||||||
|
pre_operational_state(pre_operational),
|
||||||
|
operational_state(operational),
|
||||||
|
stopped_state(stopped),
|
||||||
|
encoder(encoder),
|
||||||
|
motor(motor),
|
||||||
|
controller(&controller),
|
||||||
|
led(LED_PIN),
|
||||||
|
reference_rpm(DEFAULT_REFERENCE_RPM),
|
||||||
|
last_actual_rpm(0.0),
|
||||||
|
last_pwm(0.0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
initialization_state.set_context(this);
|
||||||
|
pre_operational_state.set_context(this);
|
||||||
|
operational_state.set_context(this);
|
||||||
|
stopped_state.set_context(this);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// void MotorController::set_states(
|
||||||
|
// State* initialization,
|
||||||
|
// State* operational,
|
||||||
|
// State* stopped
|
||||||
|
// )
|
||||||
|
|
||||||
|
// initialization_state = initialization;
|
||||||
|
// operational_state = operational;
|
||||||
|
// stopped_state = stopped;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::begin()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
led.init();
|
||||||
|
led.set_lo();
|
||||||
|
|
||||||
|
transition_to(initialization_state);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::transition_to(State& new_state)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (current_state != nullptr)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
current_state->exit();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
current_state = &new_state;
|
||||||
|
|
||||||
|
current_state->enter();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::update()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (current_state != nullptr)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
current_state->update();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::command(char c)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (current_state != nullptr)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
current_state->command(c);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::to_initialization()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
transition_to(initialization_state);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::to_pre_operational()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
transition_to(pre_operational_state);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::to_operational()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
transition_to(operational_state);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
bool MotorController::run_speed_controller()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (!encoder.new_speed_available())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double actual = encoder.rpm();
|
||||||
|
|
||||||
|
double pwm_percent =
|
||||||
|
controller->update(reference_rpm, actual);
|
||||||
|
|
||||||
|
double pwm =
|
||||||
|
pwm_percent * PWM_PER_PERCENT;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Klippt hér svo last_pwm sé nákvæmlega það sem fer á mótorinn
|
||||||
|
if (pwm > 255.0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
pwm = 255.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (pwm < -255.0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
pwm = -255.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
motor.set(pwm);
|
||||||
|
|
||||||
|
last_actual_rpm = actual;
|
||||||
|
last_pwm = pwm;
|
||||||
|
|
||||||
|
return true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::stop_motor()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
motor.stop();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::reset_speed_measurement()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
encoder.reset_speed_measurement();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::reset_controller()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
controller->reset();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::set_Kp(double value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
controller->set_Kp(value);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::set_Ti(double value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
controller->set_Ti(value);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::set_controller(P_controller& new_controller)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
controller = &new_controller;
|
||||||
|
|
||||||
|
controller->reset();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::to_stopped()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
transition_to(stopped_state);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
bool MotorController::fault_active()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return motor.fault_active();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::led_on()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
led.set_hi();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::led_off()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
led.set_lo();
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -0,0 +1,130 @@
|
|||||||
|
#include "motor_driver.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <avr/io.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Í Fast PWM gefur OCR = 0 samt einn stuttan púls í hverri lotu.
|
||||||
|
// Til að pinni sé alveg LOW er hann aftengdur frá timernum (COM-bitar)
|
||||||
|
// og keyrður LOW gegnum PORT-registerið.
|
||||||
|
|
||||||
|
static void ain1_off() // D3 = PD3 = OC2B
|
||||||
|
{
|
||||||
|
TCCR2A &= ~(1 << COM2B1);
|
||||||
|
PORTD &= ~(1 << PORTD3);
|
||||||
|
OCR2B = 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void ain2_off() // D11 = PB3 = OC2A
|
||||||
|
{
|
||||||
|
TCCR2A &= ~(1 << COM2A1);
|
||||||
|
PORTB &= ~(1 << PORTB3);
|
||||||
|
OCR2A = 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void ain1_pwm(uint8_t duty)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
OCR2B = duty;
|
||||||
|
TCCR2A |= (1 << COM2B1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void ain2_pwm(uint8_t duty)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
OCR2A = duty;
|
||||||
|
TCCR2A |= (1 << COM2A1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
MotorDriver::MotorDriver()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorDriver::begin()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Arduino D3 = PD3 = AIN1
|
||||||
|
// Arduino D11 = PB3 = AIN2
|
||||||
|
// Arduino D4 = PD4 = FLT
|
||||||
|
|
||||||
|
DDRD |= (1 << DDD3);
|
||||||
|
DDRB |= (1 << DDB3);
|
||||||
|
|
||||||
|
DDRD &= ~(1 << DDD4);
|
||||||
|
|
||||||
|
PORTD |= (1 << PORTD4); // Enable pull-up resistor on D4 for part 2
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Timer2 Fast PWM
|
||||||
|
TCCR2A = 0;
|
||||||
|
TCCR2B = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Fast PWM mode
|
||||||
|
TCCR2A |= (1 << WGM20);
|
||||||
|
TCCR2A |= (1 << WGM21);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Timer2 prescaler = 32
|
||||||
|
TCCR2B |= (1 << CS21);
|
||||||
|
TCCR2B |= (1 << CS20);
|
||||||
|
|
||||||
|
// PWM-úttök eru tengd í set() eftir þörfum
|
||||||
|
stop();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorDriver::forward()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
set(255.0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorDriver::reverse()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
set(-255.0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorDriver::stop()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Both LOW
|
||||||
|
ain1_off();
|
||||||
|
ain2_off();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorDriver::set(double pwm)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Limit PWM command
|
||||||
|
if (pwm > 255.0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
pwm = 255.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (pwm < -255.0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
pwm = -255.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t duty = (uint8_t)(pwm > 0 ? pwm : -pwm);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (duty == 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
stop();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (pwm > 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Forward
|
||||||
|
ain2_off();
|
||||||
|
ain1_pwm(duty);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Reverse
|
||||||
|
ain1_off();
|
||||||
|
ain2_pwm(duty);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
bool MotorDriver::fault_active()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return !(PIND & (1 << PIND4));
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -0,0 +1,83 @@
|
|||||||
|
#include "operational_state.h"
|
||||||
|
#include "motor_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <Arduino.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void OperationalState::enter()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("State: Operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->reset_controller();
|
||||||
|
|
||||||
|
context->led_on();
|
||||||
|
|
||||||
|
sample_count = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
#if LOG_CSV
|
||||||
|
Serial.println("time_ms,ref_rpm,actual_rpm,pwm");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Part 1
|
||||||
|
|
||||||
|
//void OperationalState::update()
|
||||||
|
//{
|
||||||
|
// context->run_speed_controller();
|
||||||
|
//}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Part 2
|
||||||
|
|
||||||
|
void OperationalState::update()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (context->fault_active())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Fault detected");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_stopped();
|
||||||
|
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (context->run_speed_controller())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
sample_count++;
|
||||||
|
|
||||||
|
#if LOG_CSV
|
||||||
|
// 4 ms á milli sýna, tíminn byrjar á 0 við hverja innkomu í Operational
|
||||||
|
Serial.print(sample_count * 4UL);
|
||||||
|
Serial.print(',');
|
||||||
|
Serial.print(context->get_reference_rpm(), 1);
|
||||||
|
Serial.print(',');
|
||||||
|
Serial.print(context->get_actual_rpm(), 2);
|
||||||
|
Serial.print(',');
|
||||||
|
Serial.println(context->get_pwm(), 1);
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void OperationalState::command(char c)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (c == 'r' || c == 'R')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: reset");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_initialization();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
else if (c == 'p' || c == 'P')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: set pre-operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_pre_operational();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void OperationalState::exit()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->stop_motor();
|
||||||
|
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -0,0 +1,13 @@
|
|||||||
|
#include "p_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
P_controller::P_controller(double Kp)
|
||||||
|
: Kp(Kp)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double P_controller::update(double ref, double actual)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double error = ref - actual;
|
||||||
|
|
||||||
|
return Kp * error;
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -0,0 +1,37 @@
|
|||||||
|
#include "pi_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
PI_controller::PI_controller(double Kp, double Ti, double T) : P_controller(Kp), Ti(Ti), T(T), integral(0.0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double PI_controller::update(double ref, double actual)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double e = ref - actual;
|
||||||
|
double new_integral = integral + e * T;
|
||||||
|
double u = Kp * (e + new_integral / Ti);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (u > U_MAX)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
u = U_MAX;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (u < U_MIN)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
u = U_MIN;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
integral = new_integral;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return u;
|
||||||
|
// return 0.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void PI_controller::reset()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
integral = 0.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void PI_controller::set_Ti(double value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Ti = value;
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -0,0 +1,161 @@
|
|||||||
|
#include "pre_operational_state.h"
|
||||||
|
#include "motor_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <Arduino.h>
|
||||||
|
#include <stdlib.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
PreOperationalState::PreOperationalState(P_controller& p_controller, P_controller& pi_controller)
|
||||||
|
: p_controller(p_controller),
|
||||||
|
pi_controller(pi_controller),
|
||||||
|
pi_selected(true),
|
||||||
|
previous_time(0),
|
||||||
|
led_state(false),
|
||||||
|
//waiting_for_kp(false),
|
||||||
|
//waiting_for_ti(false),
|
||||||
|
input_mode(NONE),
|
||||||
|
input_index(0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void PreOperationalState::enter()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("State: Pre-operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->stop_motor();
|
||||||
|
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
|
||||||
|
led_state = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
previous_time = millis();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void PreOperationalState::update()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
unsigned long current_time = millis();
|
||||||
|
|
||||||
|
if (current_time - previous_time >= 500)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
previous_time = current_time;
|
||||||
|
|
||||||
|
led_state = !led_state;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (led_state)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->led_on();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void PreOperationalState::command(char c)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// We are currently entering a Kp or Ti value
|
||||||
|
if (input_mode != NONE)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Enter pressed
|
||||||
|
if (c == '\n' || c == '\r')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (input_index > 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// End the string
|
||||||
|
input_buffer[input_index] = '\0';
|
||||||
|
|
||||||
|
// Convert text to a number
|
||||||
|
double value = atof(input_buffer);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (input_mode == ENTER_KP)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->set_Kp(value);
|
||||||
|
|
||||||
|
Serial.print("Kp set to: ");
|
||||||
|
Serial.println(value);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (input_mode == ENTER_TI)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->set_Ti(value);
|
||||||
|
|
||||||
|
Serial.print("Ti set to: ");
|
||||||
|
Serial.println(value);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Finished entering a value
|
||||||
|
input_index = 0;
|
||||||
|
input_mode = NONE;
|
||||||
|
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Store number characters
|
||||||
|
if ((c >= '0' && c <= '9') ||
|
||||||
|
c == '.' ||
|
||||||
|
c == '-')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (input_index < sizeof(input_buffer) - 1)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
input_buffer[input_index] = c;
|
||||||
|
input_index++;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Normal state commands
|
||||||
|
if (c == 'o' || c == 'O')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: set operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_operational();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
else if (c == 'r' || c == 'R')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: reset");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_initialization();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
else if (c == 'k' || c == 'K')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
input_mode = ENTER_KP;
|
||||||
|
input_index = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
Serial.println("Enter Kp and press Enter:");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
else if (c == 't' || c == 'T')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
input_mode = ENTER_TI;
|
||||||
|
input_index = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
Serial.println("Enter Ti and press Enter:");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Select controller algorithm, the controller is passed to the motor controller
|
||||||
|
else if (c == 'c' || c == 'C')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
pi_selected = !pi_selected;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (pi_selected)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->set_controller(pi_controller);
|
||||||
|
Serial.println("Controller: PI");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->set_controller(p_controller);
|
||||||
|
Serial.println("Controller: P");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void PreOperationalState::exit()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -0,0 +1,132 @@
|
|||||||
|
#include "rotary_encoder_driver.h"
|
||||||
|
#include <avr/interrupt.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
static RotaryEncoderDriver* driver = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
RotaryEncoderDriver::RotaryEncoderDriver()
|
||||||
|
: count(0)
|
||||||
|
, delta(0)
|
||||||
|
, speed_ready(false)
|
||||||
|
, hist_idx(0)
|
||||||
|
, eA(2)
|
||||||
|
, eB(5)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
for (uint8_t i = 0; i < HIST_LEN; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
history[i] = 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void RotaryEncoderDriver::begin()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
driver = this;
|
||||||
|
|
||||||
|
eA.init();
|
||||||
|
eB.init();
|
||||||
|
|
||||||
|
EICRA |= (1<<ISC01) | (1<<ISC00);
|
||||||
|
EIMSK |= (1<<INT0);
|
||||||
|
|
||||||
|
timer.init(SAMPLE_PERIOD_US);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void RotaryEncoderDriver::update()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
count += eB.is_hi() ? 1 : -1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int32_t RotaryEncoderDriver::position()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t oldSREG = SREG;
|
||||||
|
|
||||||
|
cli();
|
||||||
|
|
||||||
|
int32_t local_count = count;
|
||||||
|
|
||||||
|
SREG = oldSREG;
|
||||||
|
|
||||||
|
return local_count;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void RotaryEncoderDriver::update_delta()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
|
||||||
|
int32_t oldest = history[hist_idx];
|
||||||
|
|
||||||
|
history[hist_idx] = count;
|
||||||
|
|
||||||
|
hist_idx = (hist_idx + 1) % HIST_LEN;
|
||||||
|
|
||||||
|
delta = (int16_t)(count - oldest); // breyting yfir HIST_LEN * Ts (16 ms) glugga
|
||||||
|
|
||||||
|
speed_ready = true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
float RotaryEncoderDriver::count_per_sec()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t oldSREG = SREG;
|
||||||
|
|
||||||
|
cli();
|
||||||
|
|
||||||
|
int16_t local_delta = delta;
|
||||||
|
|
||||||
|
SREG = oldSREG;
|
||||||
|
|
||||||
|
return local_delta / (HIST_LEN * SAMPLE_PERIOD_US * 1e-6f);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
float RotaryEncoderDriver::rpm()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return count_per_sec() * 60.0f / COUNTS_PER_REV;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
bool RotaryEncoderDriver::new_speed_available()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
uint8_t oldSREG = SREG;
|
||||||
|
|
||||||
|
cli();
|
||||||
|
|
||||||
|
bool ready = speed_ready;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (ready)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
speed_ready = false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SREG = oldSREG;
|
||||||
|
|
||||||
|
return ready;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void RotaryEncoderDriver::reset_speed_measurement()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
uint8_t oldSREG = SREG;
|
||||||
|
|
||||||
|
cli();
|
||||||
|
|
||||||
|
delta = 0;
|
||||||
|
speed_ready = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (uint8_t i = 0; i < HIST_LEN; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
history[i] = count;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
hist_idx = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
SREG = oldSREG;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
ISR(INT0_vect)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
driver->update();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
ISR(TIMER1_COMPA_vect)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
driver->update_delta();
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -0,0 +1,81 @@
|
|||||||
|
#include "stopped_state.h"
|
||||||
|
#include "motor_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <Arduino.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
StoppedState::StoppedState()
|
||||||
|
: previous_time(0),
|
||||||
|
led_state(false)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void StoppedState::enter()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("State: Stopped");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->stop_motor();
|
||||||
|
|
||||||
|
led_state = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
|
||||||
|
previous_time = millis();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Controlling the blinking of the LED @ 2Hz
|
||||||
|
|
||||||
|
void StoppedState::update()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
unsigned long current_time = millis();
|
||||||
|
|
||||||
|
if (current_time - previous_time >= 250)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
previous_time = current_time;
|
||||||
|
|
||||||
|
led_state = !led_state;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (led_state)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->led_on();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Commands for Stopped [ r = reset and o for operational]
|
||||||
|
|
||||||
|
void StoppedState::command(char c)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (c == 'r' || c == 'R')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: reset");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_initialization();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
else if (c == 'o' || c == 'O')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: set operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_operational();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
else if (c == 'p' || c == 'P')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: set pre-operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_pre_operational();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void StoppedState::exit()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -0,0 +1,14 @@
|
|||||||
|
#include "timer_usec.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
Timer_usec::Timer_usec() = default;
|
||||||
|
|
||||||
|
void Timer_usec::init(uint16_t period_us) { // for custom duty cycle duration in ms in part 1
|
||||||
|
TCCR1A = 0;
|
||||||
|
TCCR1B = 0;
|
||||||
|
TCNT1 = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
OCR1A = period_us * 2 - 1;
|
||||||
|
TCCR1B |= (1<<WGM12);
|
||||||
|
TIMSK1 |= (1<<OCIE1A);
|
||||||
|
TCCR1B |= (1<<CS11);
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -0,0 +1,150 @@
|
|||||||
|
#include <unity.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
// #ifdef ARDUINO
|
||||||
|
#include <Arduino.h>
|
||||||
|
// #endif
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "p_controller.h"
|
||||||
|
#include "pi_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
static const double KP = 2.0;
|
||||||
|
static const double TI = 1.0;
|
||||||
|
static const double T = 0.1;
|
||||||
|
static const double TOL = 1e-4; // double er 32-bita float a AVR
|
||||||
|
|
||||||
|
// void setUp(void) {}
|
||||||
|
// void tearDown(void) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Normal flow: engin villa -> ekkert úttak
|
||||||
|
void test_zero_error_gives_zero_output(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 0.0, c.update(10.0, 10.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Normal flow: fyrsta skref u = Kp * (e + e*T/Ti)
|
||||||
|
void test_first_step(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
double e = 5.0;
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + e * T / TI), c.update(e, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Normal flow: stöðug villa safnast upp, u_n = Kp * (e + n*e*T/Ti)
|
||||||
|
void test_integral_accumulates(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
double e = 5.0;
|
||||||
|
double u = 0.0;
|
||||||
|
for (int n = 1; n <= 5; n++)
|
||||||
|
{
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||||||
|
u = c.update(e, 0.0);
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||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + n * e * T / TI), u);
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||||||
|
}
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||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
// Normal flow: þegar villan er orðin 0 heldur integralið úttakinu uppi
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void test_output_held_when_error_zero(void)
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||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
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||||||
|
double e = 5.0;
|
||||||
|
for (int n = 0; n < 5; n++)
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||||||
|
{
|
||||||
|
c.update(e, 0.0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
double E = 5 * e * T;
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * E / TI, c.update(0.0, 0.0));
|
||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
|
// Alt flow: villa langt utan getu -> mettun í +100 %
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void test_saturates_high(void)
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|
{
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||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 100.0, c.update(10000.0, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Alt flow: mettun í -100 %
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||||||
|
void test_saturates_low(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, -100.0, c.update(-10000.0, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Alt flow: anti-windup. Eftir langa mettun á lítil neikvæð villa
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// strax að gefa úttak undir mettun (integralið óx ekki)
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void test_no_integral_windup(void)
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|
{
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||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
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||||||
|
for (int n = 0; n < 1000; n++)
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||||||
|
{
|
||||||
|
c.update(10000.0, 0.0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
double u = c.update(0.0, 1.0); // e = -1
|
||||||
|
TEST_ASSERT_TRUE(u < 0.0);
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||||||
|
}
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||||||
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|
// Alt flow: reset (stopped -> operational) hreinsar integralið
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void test_reset_clears_integral(void)
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||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
for (int n = 0; n < 5; n++)
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||||||
|
{
|
||||||
|
c.update(5.0, 0.0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
c.reset();
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 0.0, c.update(0.0, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Polymorphism: kall í gegnum P_controller& gefur PI hegðun
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|
void test_polymorphic_update(void)
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|
{
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||||||
|
PI_controller pi(KP, TI, T);
|
||||||
|
P_controller& c = pi;
|
||||||
|
double e = 5.0;
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + e * T / TI), c.update(e, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// P_controller hegðar sér óbreytt
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||||||
|
void test_p_controller_unchanged(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
P_controller c(KP);
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * 5.0, c.update(5.0, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void setup()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// init();
|
||||||
|
delay(2000);
|
||||||
|
UNITY_BEGIN();
|
||||||
|
RUN_TEST(test_zero_error_gives_zero_output);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_first_step);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_integral_accumulates);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_output_held_when_error_zero);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_saturates_high);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_saturates_low);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_no_integral_windup);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_reset_clears_integral);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_polymorphic_update);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_p_controller_unchanged);
|
||||||
|
// return UNITY_END();
|
||||||
|
UNITY_END();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void loop() {}
|
||||||
|
|
||||||
|
// #ifdef ARDUINO
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|
// void setup()
|
||||||
|
// {
|
||||||
|
// delay(2000); // bida eftir serial tengingu eftir reset
|
||||||
|
// run_tests();
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
|
||||||
|
// void loop()
|
||||||
|
// {
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// #else
|
||||||
|
// int main(int argc, char** argv)
|
||||||
|
// {
|
||||||
|
// return run_tests();
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// #endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,49 @@
|
|||||||
|
#include <zephyr/dt-bindings/gpio/gpio.h>
|
||||||
|
#include <zephyr/dt-bindings/pwm/pwm.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
/ {
|
||||||
|
aliases {
|
||||||
|
encoder-c1 = &encoder_c1;
|
||||||
|
encoder-c2 = &encoder_c2;
|
||||||
|
|
||||||
|
motor-bin1-pwm = &motor_bin1_pwm;
|
||||||
|
motor-bin2 = &motor_bin2;
|
||||||
|
motor-flt = &motor_flt;
|
||||||
|
motor-slp = &motor_slp;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
encoder_c1: encoder_c1 {
|
||||||
|
gpios = <&gpiob 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* D4, PB7 */
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
encoder_c2: encoder_c2 {
|
||||||
|
gpios = <&gpiob 6 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* D5, PB6 */
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
motor_bin1_pwm: motor_bin1_pwm {
|
||||||
|
pwms = <&pwm1 1 PWM_USEC(50) 0>; /* D9, PA8; 20 kHz */
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
motor_bin2: motor_bin2 {
|
||||||
|
gpios = <&gpiob 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* D6, PB1 */
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
motor_flt: motor_flt {
|
||||||
|
gpios = <&gpioa 0 (GPIO_ACTIVE_LOW | GPIO_PULL_UP)>; /* A0, PA0 */
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
motor_slp: motor_slp {
|
||||||
|
gpios = <&gpioa 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* A1, PA1 */
|
||||||
|
};
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
&timers1 {
|
||||||
|
status = "okay";
|
||||||
|
st,prescaler = <79>;
|
||||||
|
|
||||||
|
pwm1: pwm {
|
||||||
|
status = "okay";
|
||||||
|
pinctrl-0 = <&tim1_ch1_pa8>;
|
||||||
|
pinctrl-names = "default";
|
||||||
|
};
|
||||||
|
};
|
||||||
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