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53091f68df
...
Isak_part1
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
|
|
1341c423cb | ||
|
|
6d384265eb | ||
|
|
b90b84d94c | ||
|
|
1250860efe | ||
|
|
782feb2d04 | ||
|
|
edd5e40e15 | ||
|
|
c2d8780478 |
@@ -3,3 +3,6 @@
|
||||
.vscode/c_cpp_properties.json
|
||||
.vscode/launch.json
|
||||
.vscode/ipch
|
||||
scripts
|
||||
__pycache__/
|
||||
*.typ
|
||||
@@ -1,3 +1,3 @@
|
||||
# ESP_Project4_H26
|
||||
|
||||
A repository for project 3, done in the Embedded System Programming class in Reykjavík University in the Fall semester of 2026
|
||||
A repository for project 4, done in the Embedded System Programming class in Reykjavík University in the Fall semester of 2026
|
||||
+20
-3
@@ -1,14 +1,31 @@
|
||||
#ifndef DIGITAL_IN_H
|
||||
#define DIGITAL_IN_H
|
||||
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
#include <zephyr/drivers/gpio.h>
|
||||
|
||||
struct Digital_in {
|
||||
uint8_t pin_mask;
|
||||
class Digital_in {
|
||||
public:
|
||||
enum : uint8_t {
|
||||
ENCODER_C1 = 0,
|
||||
ENCODER_C2 = 1
|
||||
};
|
||||
|
||||
Digital_in(uint8_t pin);
|
||||
explicit Digital_in(uint8_t pin_id);
|
||||
|
||||
void init();
|
||||
bool is_hi();
|
||||
bool is_lo();
|
||||
|
||||
// Calls handler on every rising edge of the pin. The caller owns the
|
||||
// gpio_callback struct so it can find its own object with CONTAINER_OF.
|
||||
// Returns 0 on success, or a negative Zephyr error code.
|
||||
int enable_rising_edge_interrupt(
|
||||
struct gpio_callback *callback,
|
||||
gpio_callback_handler_t handler);
|
||||
|
||||
private:
|
||||
const struct gpio_dt_spec *gpio;
|
||||
};
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
+10
-2
@@ -1,15 +1,23 @@
|
||||
#ifndef DIGITAL_OUT_H
|
||||
#define DIGITAL_OUT_H
|
||||
|
||||
#include<stdint.h>
|
||||
#include <zephyr/drivers/gpio.h>
|
||||
|
||||
struct Digital_out {
|
||||
uint8_t pin_mask;
|
||||
enum : uint8_t {
|
||||
STATUS_LED = 0
|
||||
};
|
||||
|
||||
Digital_out(uint8_t pin);
|
||||
explicit Digital_out(uint8_t pin_id);
|
||||
|
||||
void init();
|
||||
void toggle();
|
||||
void set_hi();
|
||||
void set_lo();
|
||||
|
||||
private:
|
||||
const struct gpio_dt_spec *gpio;
|
||||
};
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
@@ -1,15 +1,18 @@
|
||||
#ifndef INITIALIZATION_STATE_H
|
||||
#define INITIALIZATION_STATE_H
|
||||
|
||||
#include "state.h"
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
|
||||
#include "state.h"
|
||||
|
||||
class InitializationState : public State
|
||||
{
|
||||
private:
|
||||
static const unsigned long WAIT_MS = 2000;
|
||||
|
||||
unsigned long enter_time_ms = 0;
|
||||
|
||||
static constexpr int64_t WAIT_MS = 2000;
|
||||
int64_t enter_time_ms = 0;
|
||||
|
||||
|
||||
public:
|
||||
void enter() override;
|
||||
|
||||
+16
-14
@@ -1,6 +1,8 @@
|
||||
#ifndef MOTOR_CONTROLLER_H
|
||||
#define MOTOR_CONTROLLER_H
|
||||
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
|
||||
#include "rotary_encoder_driver.h"
|
||||
#include "motor_driver.h"
|
||||
#include "p_controller.h"
|
||||
@@ -12,9 +14,9 @@ class State;
|
||||
class MotorController
|
||||
{
|
||||
private:
|
||||
static constexpr double DEFAULT_REFERENCE_RPM = 40.0;
|
||||
static constexpr double DEFAULT_REFERENCE_RPM = 25.0;
|
||||
static constexpr double PWM_PER_PERCENT = 255.0 / 100.0;
|
||||
static const uint8_t LED_PIN = 5; // PB5 = D13 = LED_BUILTIN
|
||||
static constexpr uint8_t LED_PIN = Digital_out::STATUS_LED;
|
||||
|
||||
State* current_state;
|
||||
|
||||
@@ -23,9 +25,9 @@ private:
|
||||
State& operational_state;
|
||||
State& stopped_state;
|
||||
|
||||
RotaryEncoderDriver& encoder;
|
||||
MotorDriver& motor;
|
||||
P_controller* controller;
|
||||
RotaryEncoderDriver &encoder;
|
||||
MotorDriver &motor;
|
||||
P_controller *controller;
|
||||
|
||||
Digital_out led;
|
||||
|
||||
@@ -38,13 +40,13 @@ private:
|
||||
|
||||
public:
|
||||
MotorController(
|
||||
RotaryEncoderDriver& encoder,
|
||||
MotorDriver& motor,
|
||||
P_controller& controller,
|
||||
State& initialization,
|
||||
State& pre_operational,
|
||||
State& operational,
|
||||
State& stopped
|
||||
RotaryEncoderDriver &encoder,
|
||||
MotorDriver &motor,
|
||||
P_controller &controller,
|
||||
State &initialization,
|
||||
State &pre_operational,
|
||||
State &operational,
|
||||
State &stopped
|
||||
);
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -54,7 +56,7 @@ public:
|
||||
|
||||
void command(char c);
|
||||
|
||||
void transition_to(State& new_state);
|
||||
void transition_to(State &new_state);
|
||||
|
||||
|
||||
void to_initialization();
|
||||
@@ -85,7 +87,7 @@ public:
|
||||
|
||||
void set_Ti(double value);
|
||||
|
||||
void set_controller(P_controller& new_controller);
|
||||
void set_controller(P_controller &new_controller);
|
||||
|
||||
void led_on();
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -17,6 +17,9 @@ public:
|
||||
void set(double pwm);
|
||||
|
||||
bool fault_active(); // Fault detection for part 2
|
||||
|
||||
private:
|
||||
bool initialized; // Flag that ignores motor commands if setup fails
|
||||
};
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
@@ -9,15 +9,13 @@ class P_controller;
|
||||
class PreOperationalState : public State
|
||||
{
|
||||
private:
|
||||
P_controller& p_controller;
|
||||
P_controller& pi_controller;
|
||||
P_controller &p_controller;
|
||||
P_controller &pi_controller;
|
||||
bool pi_selected;
|
||||
|
||||
unsigned long previous_time;
|
||||
int64_t previous_time;
|
||||
bool led_state;
|
||||
|
||||
//bool waiting_for_kp;
|
||||
//bool waiting_for_ti;
|
||||
|
||||
enum InputMode
|
||||
{
|
||||
|
||||
@@ -2,6 +2,8 @@
|
||||
#define ROTARY_ENCODER_DRIVER_H
|
||||
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
#include <zephyr/drivers/gpio.h>
|
||||
#include <zephyr/kernel.h>
|
||||
|
||||
#include "digital_in.h"
|
||||
#include "timer_usec.h"
|
||||
@@ -11,6 +13,23 @@ public:
|
||||
static constexpr uint16_t SAMPLE_PERIOD_US = 4000; // Ts = 4 ms
|
||||
static constexpr float COUNTS_PER_REV = 1050.0f;
|
||||
|
||||
RotaryEncoderDriver();
|
||||
|
||||
// Returns 0 on success, or a negative Zephyr error code.
|
||||
int begin();
|
||||
|
||||
void update();
|
||||
int32_t position();
|
||||
void update_delta();
|
||||
float count_per_sec();
|
||||
float rpm();
|
||||
bool new_speed_available();
|
||||
void reset_speed_measurement();
|
||||
|
||||
// Blocks until the next speed sample, or until the timeout expires.
|
||||
// Lets the main loop run in step with the 4 ms sampling.
|
||||
void wait_for_sample(k_timeout_t timeout);
|
||||
|
||||
private:
|
||||
static const uint8_t HIST_LEN = 4; // 4 x Ts = 16 ms gluggi fyrir rpm-utreikning
|
||||
|
||||
@@ -24,26 +43,16 @@ private:
|
||||
Digital_in eA;
|
||||
Digital_in eB;
|
||||
|
||||
struct gpio_callback encoder_c1_callback;
|
||||
struct k_sem sample_sem;
|
||||
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();
|
||||
static void gpio_edge_handler(
|
||||
const struct device *dev,
|
||||
struct gpio_callback *callback,
|
||||
uint32_t pins);
|
||||
|
||||
static void timer_expired(void *context);
|
||||
};
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
@@ -11,7 +11,6 @@ protected:
|
||||
public:
|
||||
virtual ~State()
|
||||
{
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
void set_context(MotorController* context)
|
||||
@@ -26,7 +25,6 @@ public:
|
||||
virtual void command(char c) = 0; // Listen for reset
|
||||
|
||||
virtual void exit() = 0; // Stop motor
|
||||
|
||||
};
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
@@ -1,13 +1,15 @@
|
||||
#ifndef STOPPED_STATE_H
|
||||
#define STOPPED_STATE_H
|
||||
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
|
||||
#include "state.h"
|
||||
|
||||
class StoppedState : public State
|
||||
{
|
||||
private:
|
||||
unsigned long previous_time; // Used for blinking LED
|
||||
bool led_state; // Ditto
|
||||
int64_t previous_time;
|
||||
bool led_state;
|
||||
|
||||
public:
|
||||
StoppedState();
|
||||
@@ -19,7 +21,6 @@ public:
|
||||
void command(char c) override;
|
||||
|
||||
void exit() override;
|
||||
|
||||
};
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
+17
-2
@@ -1,9 +1,24 @@
|
||||
#ifndef TIMER_USEC_H
|
||||
#define TIMER_USEC_H
|
||||
#include <avr/io.h>
|
||||
|
||||
struct Timer_usec {
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
#include <zephyr/kernel.h>
|
||||
|
||||
class Timer_usec {
|
||||
public:
|
||||
using callback_t = void (*)(void *context);
|
||||
|
||||
Timer_usec();
|
||||
|
||||
void set_callback(void (*callback)(void *), void *user_data);
|
||||
void init(uint16_t period_us);
|
||||
|
||||
private:
|
||||
struct k_timer timer;
|
||||
callback_t callback;
|
||||
void *callback_context;
|
||||
|
||||
static void expiry_handler(struct k_timer *timer);
|
||||
};
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
@@ -13,6 +13,11 @@ platform = ststm32
|
||||
board = nucleo_l432kc
|
||||
framework = zephyr
|
||||
|
||||
monitor_speed = 115200
|
||||
|
||||
upload_flags =
|
||||
-c
|
||||
reset_config srst_only srst_nogate connect_assert_srst
|
||||
|
||||
; CSV-útprentun í Operational fyrir step/load response (sjá capture_serial.py)
|
||||
; build_flags = -D LOG_CSV=1
|
||||
|
||||
+115
@@ -0,0 +1,115 @@
|
||||
|
||||
#include <zephyr/device.h>
|
||||
#include <zephyr/devicetree.h>
|
||||
#include <zephyr/drivers/uart.h>
|
||||
#include <zephyr/kernel.h>
|
||||
#include <zephyr/sys/printk.h>
|
||||
|
||||
#include "rotary_encoder_driver.h"
|
||||
#include "motor_driver.h"
|
||||
#include "pi_controller.h"
|
||||
#include "p_controller.h"
|
||||
#include "motor_controller.h"
|
||||
|
||||
#include "initialization_state.h"
|
||||
|
||||
#include "pre_operational_state.h"
|
||||
|
||||
#include "operational_state.h"
|
||||
#include "stopped_state.h"
|
||||
|
||||
static RotaryEncoderDriver encoder;
|
||||
|
||||
static MotorDriver motor;
|
||||
|
||||
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;
|
||||
|
||||
static P_controller p_controller(Kp_P);
|
||||
static PI_controller pi_controller(Kp, Ti, T);
|
||||
|
||||
|
||||
static InitializationState initialization_state;
|
||||
// Pre-operational velur á milli stýringanna með 'c'
|
||||
static PreOperationalState pre_operational_state(p_controller, pi_controller);
|
||||
static OperationalState operational_state;
|
||||
static StoppedState stopped_state;
|
||||
|
||||
// Stöðurnar verða að vera skilgreindar á undan motor_controller
|
||||
static MotorController motor_controller(
|
||||
encoder,
|
||||
motor,
|
||||
pi_controller, // Sjálfgefin stýring
|
||||
initialization_state,
|
||||
pre_operational_state,
|
||||
operational_state,
|
||||
stopped_state
|
||||
);
|
||||
|
||||
|
||||
static const struct device *const console_dev =
|
||||
DEVICE_DT_GET(DT_CHOSEN(zephyr_console));
|
||||
|
||||
// Received characters are queued by the UART ISR, like the RX buffer that
|
||||
// Arduino's Serial had. The USART has a single receive register, so
|
||||
// polling it from the main loop loses characters that arrive in a burst.
|
||||
K_MSGQ_DEFINE(rx_queue, sizeof(char), 64, 1);
|
||||
|
||||
static void uart_rx_isr(const struct device *dev, void *user_data)
|
||||
{
|
||||
(void)user_data;
|
||||
|
||||
if (!uart_irq_update(dev)) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
while (uart_irq_rx_ready(dev)) {
|
||||
unsigned char c;
|
||||
|
||||
if (uart_fifo_read(dev, &c, 1) != 1) {
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Drop the character if the queue is full.
|
||||
(void)k_msgq_put(&rx_queue, &c, K_NO_WAIT);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
extern "C" void motor_application_main(void)
|
||||
{
|
||||
if (!device_is_ready(console_dev)) {
|
||||
printk("Console UART is not ready\n");
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
uart_irq_callback_user_data_set(console_dev, uart_rx_isr, nullptr);
|
||||
uart_irq_rx_enable(console_dev);
|
||||
|
||||
const int encoder_result = encoder.begin();
|
||||
if (encoder_result < 0) {
|
||||
printk("Encoder setup failed: %d\n", encoder_result);
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
motor.begin();
|
||||
motor_controller.begin();
|
||||
|
||||
while (true) {
|
||||
char received_char;
|
||||
|
||||
// Handle every character the ISR has queued since the last pass.
|
||||
while (k_msgq_get(&rx_queue, &received_char, K_NO_WAIT) == 0) {
|
||||
motor_controller.command(received_char);
|
||||
}
|
||||
|
||||
motor_controller.update();
|
||||
|
||||
// Sleep until the encoder has a new speed sample (every 4 ms), so
|
||||
// the controller runs right after sampling. The timeout only
|
||||
// matters if the timer stops; the thread is idle while it waits.
|
||||
encoder.wait_for_sample(K_MSEC(10));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
+67
-7
@@ -1,14 +1,74 @@
|
||||
#include <avr/io.h>
|
||||
#include "digital_in.h"
|
||||
|
||||
Digital_in::Digital_in(uint8_t pin) : pin_mask(1<<pin) {}
|
||||
#include <errno.h>
|
||||
#include <zephyr/devicetree.h>
|
||||
#include <zephyr/sys/util.h>
|
||||
|
||||
void Digital_in::init() {
|
||||
DDRD &= ~pin_mask;
|
||||
PORTD |= pin_mask;
|
||||
static const struct gpio_dt_spec encoder_c1_gpio =
|
||||
GPIO_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(encoder_c1), gpios);
|
||||
|
||||
static const struct gpio_dt_spec encoder_c2_gpio =
|
||||
GPIO_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(encoder_c2), gpios);
|
||||
|
||||
Digital_in::Digital_in(uint8_t pin_id)
|
||||
: gpio(nullptr)
|
||||
{
|
||||
switch (pin_id) {
|
||||
case ENCODER_C1:
|
||||
gpio = &encoder_c1_gpio;
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case ENCODER_C2:
|
||||
gpio = &encoder_c2_gpio;
|
||||
break;
|
||||
|
||||
default:
|
||||
gpio = nullptr;
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool Digital_in::is_hi() { return PIND & pin_mask; }
|
||||
bool Digital_in::is_lo() { return !is_hi(); }
|
||||
void Digital_in::init()
|
||||
{
|
||||
if (gpio == nullptr || !gpio_is_ready_dt(gpio)) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// The overlay supplies the pin's GPIO flags.
|
||||
gpio_pin_configure_dt(gpio, GPIO_INPUT);
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool Digital_in::is_hi()
|
||||
{
|
||||
if (gpio == nullptr) {
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Read the physical pin level: high is true, low is false.
|
||||
return gpio_pin_get_raw(gpio->port, gpio->pin) > 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool Digital_in::is_lo()
|
||||
{
|
||||
return !is_hi();
|
||||
}
|
||||
|
||||
int Digital_in::enable_rising_edge_interrupt(
|
||||
struct gpio_callback *callback,
|
||||
gpio_callback_handler_t handler)
|
||||
{
|
||||
if (gpio == nullptr || !gpio_is_ready_dt(gpio)) {
|
||||
return -ENODEV;
|
||||
}
|
||||
|
||||
gpio_init_callback(callback, handler, BIT(gpio->pin));
|
||||
|
||||
const int ret = gpio_add_callback(gpio->port, callback);
|
||||
if (ret < 0) {
|
||||
return ret;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Physical rising edge, independent of the active level in the overlay.
|
||||
return gpio_pin_interrupt_configure(
|
||||
gpio->port, gpio->pin, GPIO_INT_EDGE_RISING);
|
||||
}
|
||||
|
||||
+38
-6
@@ -1,9 +1,41 @@
|
||||
#include "digital_out.h"
|
||||
#include <avr/io.h>
|
||||
|
||||
Digital_out::Digital_out(uint8_t pin) : pin_mask(1<<pin) {}
|
||||
#include <zephyr/devicetree.h>
|
||||
|
||||
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; }
|
||||
static const struct gpio_dt_spec status_led_gpio =
|
||||
GPIO_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(led0), gpios);
|
||||
|
||||
Digital_out::Digital_out(uint8_t pin_id)
|
||||
: gpio(pin_id == STATUS_LED ? &status_led_gpio : nullptr)
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
|
||||
void Digital_out::init()
|
||||
{
|
||||
if (gpio == nullptr || !gpio_is_ready_dt(gpio)) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
gpio_pin_configure_dt(gpio, GPIO_OUTPUT_INACTIVE);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void Digital_out::toggle()
|
||||
{
|
||||
if (gpio != nullptr) {
|
||||
gpio_pin_toggle_dt(gpio);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void Digital_out::set_hi()
|
||||
{
|
||||
if (gpio != nullptr) {
|
||||
gpio_pin_set_dt(gpio, 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void Digital_out::set_lo()
|
||||
{
|
||||
if (gpio != nullptr) {
|
||||
gpio_pin_set_dt(gpio, 0);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -1,41 +1,37 @@
|
||||
#include "initialization_state.h"
|
||||
#include "motor_controller.h"
|
||||
|
||||
#include <Arduino.h>
|
||||
|
||||
#include <zephyr/kernel.h>
|
||||
#include <zephyr/sys/printk.h>
|
||||
|
||||
void InitializationState::enter()
|
||||
{
|
||||
Serial.println();
|
||||
Serial.println("State: Initialization");
|
||||
printk("\nState: Initialization\n");
|
||||
|
||||
context->led_off();
|
||||
|
||||
context->stop_motor();
|
||||
|
||||
context->reset_speed_measurement();
|
||||
|
||||
enter_time_ms = millis();
|
||||
enter_time_ms = k_uptime_get();
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void InitializationState::update()
|
||||
{
|
||||
// Non-blocking bið svo aðallykkjan haldi áfram að keyra
|
||||
if (millis() - enter_time_ms >= WAIT_MS)
|
||||
{
|
||||
// Check the time without blocking the application.
|
||||
if ((k_uptime_get() - enter_time_ms) >= WAIT_MS) {
|
||||
context->to_pre_operational();
|
||||
// context->to_operational();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void InitializationState::command(char c)
|
||||
{
|
||||
(void)c;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void InitializationState::exit()
|
||||
{
|
||||
Serial.println("Boot-up");
|
||||
printk("Boot-up\n");
|
||||
}
|
||||
|
||||
+5
-1
@@ -1,5 +1,9 @@
|
||||
#include <zephyr/kernel.h>
|
||||
|
||||
void main(void)
|
||||
void motor_application_main(void);
|
||||
|
||||
int main(void)
|
||||
{
|
||||
motor_application_main();
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -1,84 +0,0 @@
|
||||
// main.cpp er sleppt i test-build (pio test) svo setup()/loop() rekist ekki a prof
|
||||
#ifndef PIO_UNIT_TESTING
|
||||
|
||||
#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;
|
||||
|
||||
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
|
||||
+11
-28
@@ -1,17 +1,14 @@
|
||||
#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
|
||||
RotaryEncoderDriver &encoder,
|
||||
MotorDriver &motor,
|
||||
P_controller &controller,
|
||||
State &initialization,
|
||||
State &pre_operational,
|
||||
State &operational,
|
||||
State &stopped
|
||||
)
|
||||
: current_state(nullptr),
|
||||
initialization_state(initialization),
|
||||
@@ -33,18 +30,6 @@ MotorController::MotorController(
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
// void MotorController::set_states(
|
||||
// State* initialization,
|
||||
// State* operational,
|
||||
// State* stopped
|
||||
// )
|
||||
|
||||
// initialization_state = initialization;
|
||||
// operational_state = operational;
|
||||
// stopped_state = stopped;
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
void MotorController::begin()
|
||||
{
|
||||
led.init();
|
||||
@@ -54,15 +39,13 @@ void MotorController::begin()
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void MotorController::transition_to(State& new_state)
|
||||
void MotorController::transition_to(State &new_state)
|
||||
{
|
||||
if (current_state != nullptr)
|
||||
{
|
||||
if (current_state != nullptr) {
|
||||
current_state->exit();
|
||||
}
|
||||
|
||||
current_state = &new_state;
|
||||
|
||||
current_state->enter();
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -109,9 +92,9 @@ bool MotorController::run_speed_controller()
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
|
||||
double actual = encoder.rpm();
|
||||
const double actual = encoder.rpm();
|
||||
|
||||
double pwm_percent =
|
||||
const double pwm_percent =
|
||||
controller->update(reference_rpm, actual);
|
||||
|
||||
double pwm =
|
||||
|
||||
+98
-72
@@ -1,71 +1,59 @@
|
||||
#include "motor_driver.h"
|
||||
|
||||
#include <avr/io.h>
|
||||
#include <zephyr/devicetree.h>
|
||||
#include <zephyr/drivers/gpio.h>
|
||||
#include <zephyr/drivers/pwm.h>
|
||||
|
||||
static const struct pwm_dt_spec bin1_pwm =
|
||||
PWM_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(motor_bin1_pwm));
|
||||
|
||||
// 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 const struct pwm_dt_spec bin2_pwm =
|
||||
PWM_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(motor_bin2_pwm));
|
||||
|
||||
static void ain1_off() // D3 = PD3 = OC2B
|
||||
{
|
||||
TCCR2A &= ~(1 << COM2B1);
|
||||
PORTD &= ~(1 << PORTD3);
|
||||
OCR2B = 0;
|
||||
}
|
||||
static const struct gpio_dt_spec motor_flt =
|
||||
GPIO_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(motor_flt), gpios);
|
||||
|
||||
static void ain2_off() // D11 = PB3 = OC2A
|
||||
{
|
||||
TCCR2A &= ~(1 << COM2A1);
|
||||
PORTB &= ~(1 << PORTB3);
|
||||
OCR2A = 0;
|
||||
}
|
||||
static const struct gpio_dt_spec fault_test_button =
|
||||
GPIO_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(fault_test_button), gpios);
|
||||
|
||||
static void ain1_pwm(uint8_t duty)
|
||||
{
|
||||
OCR2B = duty;
|
||||
TCCR2A |= (1 << COM2B1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
static void ain2_pwm(uint8_t duty)
|
||||
{
|
||||
OCR2A = duty;
|
||||
TCCR2A |= (1 << COM2A1);
|
||||
}
|
||||
static const struct gpio_dt_spec motor_slp =
|
||||
GPIO_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(motor_slp), gpios);
|
||||
|
||||
|
||||
MotorDriver::MotorDriver()
|
||||
: initialized(false)
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void MotorDriver::begin()
|
||||
{
|
||||
// Arduino D3 = PD3 = AIN1
|
||||
// Arduino D11 = PB3 = AIN2
|
||||
// Arduino D4 = PD4 = FLT
|
||||
initialized = false;
|
||||
|
||||
DDRD |= (1 << DDD3);
|
||||
DDRB |= (1 << DDB3);
|
||||
if (!pwm_is_ready_dt(&bin1_pwm) ||
|
||||
!pwm_is_ready_dt(&bin2_pwm) ||
|
||||
!gpio_is_ready_dt(&motor_flt) ||
|
||||
!gpio_is_ready_dt(&fault_test_button) ||
|
||||
!gpio_is_ready_dt(&motor_slp)) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
DDRD &= ~(1 << DDD4);
|
||||
if (gpio_pin_configure_dt(&motor_flt, GPIO_INPUT) < 0 ||
|
||||
gpio_pin_configure_dt(&fault_test_button, GPIO_INPUT) < 0 ||
|
||||
gpio_pin_configure_dt(&motor_slp, GPIO_OUTPUT_INACTIVE) < 0) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
PORTD |= (1 << PORTD4); // Enable pull-up resistor on D4 for part 2
|
||||
// SLP is active high, so drive it high to enable the DRV8833.
|
||||
if (gpio_pin_set_dt(&motor_slp, 1) < 0) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
// 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
|
||||
if (pwm_set_dt(&bin1_pwm, bin1_pwm.period, 0) < 0 ||
|
||||
pwm_set_dt(&bin2_pwm, bin2_pwm.period, 0) < 0) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
initialized = true;
|
||||
stop();
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -84,47 +72,85 @@ void MotorDriver::reverse()
|
||||
|
||||
void MotorDriver::stop()
|
||||
{
|
||||
// Both LOW
|
||||
ain1_off();
|
||||
ain2_off();
|
||||
if (!initialized) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// BIN1 low and BIN2 low puts the DRV8833 in coast mode.
|
||||
pwm_set_dt(&bin1_pwm, bin1_pwm.period, 0);
|
||||
pwm_set_dt(&bin2_pwm, bin2_pwm.period, 0);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void MotorDriver::set(double pwm)
|
||||
{
|
||||
if (!initialized) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Limit PWM command
|
||||
if (pwm > 255.0)
|
||||
{
|
||||
pwm = 255.0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (pwm < -255.0)
|
||||
{
|
||||
} else if (pwm < -255.0) {
|
||||
pwm = -255.0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
uint8_t duty = (uint8_t)(pwm > 0 ? pwm : -pwm);
|
||||
|
||||
if (duty == 0)
|
||||
{
|
||||
if (pwm == 0.0) {
|
||||
stop();
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
else if (pwm > 0)
|
||||
{
|
||||
// Forward
|
||||
ain2_off();
|
||||
ain1_pwm(duty);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
// Reverse
|
||||
ain1_off();
|
||||
ain2_pwm(duty);
|
||||
|
||||
|
||||
const double magnitude = pwm > 0.0 ? pwm : -pwm;
|
||||
|
||||
// Pulse width in nanoseconds, kept as a double until the end so the
|
||||
// 4000-count timer resolution is not lost to integer truncation.
|
||||
const uint32_t pulse = static_cast<uint32_t>(
|
||||
static_cast<double>(bin1_pwm.period) * magnitude / 255.0);
|
||||
|
||||
// Same PWM scheme as Project 3: one input PWM, the other input low,
|
||||
// so both directions use fast decay (coast during the off time).
|
||||
// The idle input is set low first; both channels share TIM1 with
|
||||
// preloaded compare registers, so the change takes effect together
|
||||
// at the next timer update.
|
||||
if (pwm > 0.0) {
|
||||
// Forward: BIN1 PWM, BIN2 low.
|
||||
pwm_set_dt(&bin2_pwm, bin2_pwm.period, 0);
|
||||
pwm_set_dt(&bin1_pwm, bin1_pwm.period, pulse);
|
||||
} else {
|
||||
// Reverse: BIN1 low, BIN2 PWM.
|
||||
pwm_set_dt(&bin1_pwm, bin1_pwm.period, 0);
|
||||
pwm_set_dt(&bin2_pwm, bin2_pwm.period, pulse);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
// bool MotorDriver::fault_active()
|
||||
// {
|
||||
// //return !(PIND & (1 << PIND4));
|
||||
|
||||
// if (!initialized) {
|
||||
// return true; // Fail safe if the driver did not initialize.
|
||||
// }
|
||||
|
||||
// // The overlay marks FLT as active low. gpio_pin_get_dt() returns
|
||||
// // the logical active state, so 1 means a fault is active.
|
||||
// const int fault = gpio_pin_get_dt(&motor_flt);
|
||||
// return fault < 0 || fault != 0;
|
||||
// }
|
||||
|
||||
bool MotorDriver::fault_active()
|
||||
{
|
||||
return !(PIND & (1 << PIND4));
|
||||
if (!initialized) {
|
||||
return true; // Fail safe if the driver did not initialize.
|
||||
}
|
||||
|
||||
// The overlay marks FLT as active low. gpio_pin_get_dt() returns
|
||||
// the logical active state, so 1 means a fault is active.
|
||||
const int driver_fault = gpio_pin_get_dt(&motor_flt);
|
||||
const int button_fault = gpio_pin_get_dt(&fault_test_button);
|
||||
return driver_fault < 0 ||
|
||||
button_fault < 0 ||
|
||||
driver_fault != 0 ||
|
||||
button_fault != 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
+12
-23
@@ -1,12 +1,11 @@
|
||||
#include "operational_state.h"
|
||||
#include "motor_controller.h"
|
||||
|
||||
#include <Arduino.h>
|
||||
|
||||
#include <zephyr/sys/printk.h>
|
||||
|
||||
void OperationalState::enter()
|
||||
{
|
||||
Serial.println("State: Operational");
|
||||
printk("State: Operational\n");
|
||||
|
||||
context->reset_controller();
|
||||
|
||||
@@ -15,24 +14,16 @@ void OperationalState::enter()
|
||||
sample_count = 0;
|
||||
|
||||
#if LOG_CSV
|
||||
Serial.println("time_ms,ref_rpm,actual_rpm,pwm");
|
||||
printk("time_ms,ref_rpm,actual_rpm,pwm\n");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Part 1
|
||||
|
||||
//void OperationalState::update()
|
||||
//{
|
||||
// context->run_speed_controller();
|
||||
//}
|
||||
|
||||
// Part 2
|
||||
|
||||
void OperationalState::update()
|
||||
{
|
||||
if (context->fault_active())
|
||||
{
|
||||
Serial.println("Fault detected");
|
||||
printk("Fault detected\n");
|
||||
|
||||
context->to_stopped();
|
||||
|
||||
@@ -41,17 +32,15 @@ void OperationalState::update()
|
||||
|
||||
if (context->run_speed_controller())
|
||||
{
|
||||
sample_count++;
|
||||
++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);
|
||||
printk("%u,%.1f,%.2f,%.1f\n",
|
||||
static_cast<unsigned int>(sample_count * 4U),
|
||||
context->get_reference_rpm(),
|
||||
context->get_actual_rpm(),
|
||||
context->get_pwm());
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -61,14 +50,14 @@ void OperationalState::command(char c)
|
||||
{
|
||||
if (c == 'r' || c == 'R')
|
||||
{
|
||||
Serial.println("Command: reset");
|
||||
printk("Command: reset\n");
|
||||
|
||||
context->to_initialization();
|
||||
}
|
||||
|
||||
else if (c == 'p' || c == 'P')
|
||||
{
|
||||
Serial.println("Command: set pre-operational");
|
||||
printk("Command: set pre-operational\n");
|
||||
|
||||
context->to_pre_operational();
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -23,7 +23,6 @@ double PI_controller::update(double ref, double actual)
|
||||
integral = new_integral;
|
||||
}
|
||||
return u;
|
||||
// return 0.0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void PI_controller::reset()
|
||||
|
||||
@@ -1,17 +1,18 @@
|
||||
#include "pre_operational_state.h"
|
||||
#include "motor_controller.h"
|
||||
|
||||
#include <Arduino.h>
|
||||
#include <stdlib.h>
|
||||
#include "p_controller.h"
|
||||
|
||||
PreOperationalState::PreOperationalState(P_controller& p_controller, P_controller& pi_controller)
|
||||
#include <stdlib.h>
|
||||
#include <zephyr/kernel.h>
|
||||
#include <zephyr/sys/printk.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)
|
||||
{
|
||||
@@ -19,7 +20,10 @@ PreOperationalState::PreOperationalState(P_controller& p_controller, P_controlle
|
||||
|
||||
void PreOperationalState::enter()
|
||||
{
|
||||
Serial.println("State: Pre-operational");
|
||||
printk("State: Pre-operational\n");
|
||||
|
||||
// The selection survives a reset, so report it (used by capture_serial.py).
|
||||
printk("Controller: %s\n", pi_selected ? "PI" : "P");
|
||||
|
||||
context->stop_motor();
|
||||
|
||||
@@ -27,12 +31,12 @@ void PreOperationalState::enter()
|
||||
|
||||
led_state = false;
|
||||
|
||||
previous_time = millis();
|
||||
previous_time = k_uptime_get();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void PreOperationalState::update()
|
||||
{
|
||||
unsigned long current_time = millis();
|
||||
const int64_t current_time = k_uptime_get();
|
||||
|
||||
if (current_time - previous_time >= 500)
|
||||
{
|
||||
@@ -65,21 +69,19 @@ void PreOperationalState::command(char c)
|
||||
input_buffer[input_index] = '\0';
|
||||
|
||||
// Convert text to a number
|
||||
double value = atof(input_buffer);
|
||||
const double value = atof(input_buffer);
|
||||
|
||||
if (input_mode == ENTER_KP)
|
||||
{
|
||||
context->set_Kp(value);
|
||||
|
||||
Serial.print("Kp set to: ");
|
||||
Serial.println(value);
|
||||
printk("Kp set to: %.4f\n", value);
|
||||
}
|
||||
else if (input_mode == ENTER_TI)
|
||||
{
|
||||
context->set_Ti(value);
|
||||
|
||||
Serial.print("Ti set to: ");
|
||||
Serial.println(value);
|
||||
printk("Ti set to: %.4f\n", value);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -97,8 +99,7 @@ void PreOperationalState::command(char c)
|
||||
{
|
||||
if (input_index < sizeof(input_buffer) - 1)
|
||||
{
|
||||
input_buffer[input_index] = c;
|
||||
input_index++;
|
||||
input_buffer[input_index++] = c;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -109,14 +110,14 @@ void PreOperationalState::command(char c)
|
||||
// Normal state commands
|
||||
if (c == 'o' || c == 'O')
|
||||
{
|
||||
Serial.println("Command: set operational");
|
||||
printk("Command: set operational\n");
|
||||
|
||||
context->to_operational();
|
||||
}
|
||||
|
||||
else if (c == 'r' || c == 'R')
|
||||
{
|
||||
Serial.println("Command: reset");
|
||||
printk("Command: reset\n");
|
||||
|
||||
context->to_initialization();
|
||||
}
|
||||
@@ -126,7 +127,7 @@ void PreOperationalState::command(char c)
|
||||
input_mode = ENTER_KP;
|
||||
input_index = 0;
|
||||
|
||||
Serial.println("Enter Kp and press Enter:");
|
||||
printk("Enter Kp and press Enter:\n");
|
||||
}
|
||||
|
||||
else if (c == 't' || c == 'T')
|
||||
@@ -134,7 +135,7 @@ void PreOperationalState::command(char c)
|
||||
input_mode = ENTER_TI;
|
||||
input_index = 0;
|
||||
|
||||
Serial.println("Enter Ti and press Enter:");
|
||||
printk("Enter Ti and press Enter:\n");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Select controller algorithm, the controller is passed to the motor controller
|
||||
@@ -145,12 +146,12 @@ void PreOperationalState::command(char c)
|
||||
if (pi_selected)
|
||||
{
|
||||
context->set_controller(pi_controller);
|
||||
Serial.println("Controller: PI");
|
||||
printk("Controller: PI\n");
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
context->set_controller(p_controller);
|
||||
Serial.println("Controller: P");
|
||||
printk("Controller: P\n");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -1,84 +1,130 @@
|
||||
#include "rotary_encoder_driver.h"
|
||||
#include <avr/interrupt.h>
|
||||
|
||||
static RotaryEncoderDriver* driver = nullptr;
|
||||
#include <errno.h>
|
||||
#include <zephyr/kernel.h>
|
||||
#include <zephyr/sys/util.h>
|
||||
#include <zephyr/devicetree.h>
|
||||
#include <zephyr/drivers/gpio.h>
|
||||
|
||||
//#define ISR_PROBE_NODE DT_PATH(zephyr_user)
|
||||
|
||||
static const struct gpio_dt_spec isr_probe =
|
||||
GPIO_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(encoder_isr_probe), gpios);
|
||||
|
||||
RotaryEncoderDriver::RotaryEncoderDriver()
|
||||
: count(0)
|
||||
, delta(0)
|
||||
, speed_ready(false)
|
||||
, hist_idx(0)
|
||||
, eA(2)
|
||||
, eB(5)
|
||||
: count(0),
|
||||
delta(0),
|
||||
speed_ready(false),
|
||||
hist_idx(0),
|
||||
eA(Digital_in::ENCODER_C1),
|
||||
eB(Digital_in::ENCODER_C2)
|
||||
{
|
||||
for (uint8_t i = 0; i < HIST_LEN; i++)
|
||||
{
|
||||
for (uint8_t i = 0; i < HIST_LEN; ++i) {
|
||||
history[i] = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void RotaryEncoderDriver::begin()
|
||||
int RotaryEncoderDriver::begin()
|
||||
{
|
||||
driver = this;
|
||||
|
||||
eA.init();
|
||||
eB.init();
|
||||
|
||||
EICRA |= (1<<ISC01) | (1<<ISC00);
|
||||
EIMSK |= (1<<INT0);
|
||||
// Max count 1: the main loop only needs to know that a new sample
|
||||
// exists, not how many it missed.
|
||||
k_sem_init(&sample_sem, 0, 1);
|
||||
|
||||
const int ret = eA.enable_rising_edge_interrupt(
|
||||
&encoder_c1_callback,
|
||||
gpio_edge_handler);
|
||||
if (ret < 0) {
|
||||
return ret;
|
||||
}
|
||||
|
||||
timer.set_callback(timer_expired, this);
|
||||
timer.init(SAMPLE_PERIOD_US);
|
||||
reset_speed_measurement();
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void RotaryEncoderDriver::gpio_edge_handler(
|
||||
const struct device *dev,
|
||||
struct gpio_callback *callback,
|
||||
uint32_t pins)
|
||||
{
|
||||
// Zephyr only calls this handler for C1, the one pin in the callback.
|
||||
(void)dev;
|
||||
(void)pins;
|
||||
|
||||
auto *encoder = CONTAINER_OF(
|
||||
callback,
|
||||
RotaryEncoderDriver,
|
||||
encoder_c1_callback);
|
||||
|
||||
encoder->update();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void RotaryEncoderDriver::timer_expired(void *context)
|
||||
{
|
||||
auto *encoder = static_cast<RotaryEncoderDriver *>(context);
|
||||
encoder->update_delta();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void RotaryEncoderDriver::update()
|
||||
{
|
||||
count += eB.is_hi() ? 1 : -1;
|
||||
// C2's level at the C1 edge tells us the direction.
|
||||
const bool forward = eB.is_hi();
|
||||
|
||||
const unsigned int key = irq_lock();
|
||||
count += forward ? 1 : -1;
|
||||
irq_unlock(key);
|
||||
}
|
||||
|
||||
int32_t RotaryEncoderDriver::position()
|
||||
{
|
||||
const unsigned int key = irq_lock();
|
||||
const int32_t result = count;
|
||||
irq_unlock(key);
|
||||
|
||||
uint8_t oldSREG = SREG;
|
||||
|
||||
cli();
|
||||
|
||||
int32_t local_count = count;
|
||||
|
||||
SREG = oldSREG;
|
||||
|
||||
return local_count;
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void RotaryEncoderDriver::update_delta()
|
||||
{
|
||||
const unsigned int key = irq_lock();
|
||||
|
||||
int32_t oldest = history[hist_idx];
|
||||
|
||||
history[hist_idx] = count;
|
||||
const int32_t current_count = count;
|
||||
const int32_t oldest_count = history[hist_idx];
|
||||
|
||||
history[hist_idx] = current_count;
|
||||
hist_idx = (hist_idx + 1) % HIST_LEN;
|
||||
|
||||
delta = (int16_t)(count - oldest); // breyting yfir HIST_LEN * Ts (16 ms) glugga
|
||||
|
||||
delta = static_cast<int16_t>(current_count - oldest_count);
|
||||
speed_ready = true;
|
||||
|
||||
irq_unlock(key);
|
||||
|
||||
// Wake the main loop so the controller runs right after the sample.
|
||||
k_sem_give(&sample_sem);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void RotaryEncoderDriver::wait_for_sample(k_timeout_t timeout)
|
||||
{
|
||||
(void)k_sem_take(&sample_sem, timeout);
|
||||
}
|
||||
|
||||
float RotaryEncoderDriver::count_per_sec()
|
||||
{
|
||||
const unsigned int key = irq_lock();
|
||||
const int16_t local_delta = delta;
|
||||
irq_unlock(key);
|
||||
|
||||
uint8_t oldSREG = SREG;
|
||||
constexpr float window_seconds =
|
||||
HIST_LEN * SAMPLE_PERIOD_US * 1e-6f;
|
||||
|
||||
cli();
|
||||
|
||||
int16_t local_delta = delta;
|
||||
|
||||
SREG = oldSREG;
|
||||
|
||||
return local_delta / (HIST_LEN * SAMPLE_PERIOD_US * 1e-6f);
|
||||
return local_delta / window_seconds;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
float RotaryEncoderDriver::rpm()
|
||||
{
|
||||
return count_per_sec() * 60.0f / COUNTS_PER_REV;
|
||||
@@ -86,47 +132,29 @@ float RotaryEncoderDriver::rpm()
|
||||
|
||||
bool RotaryEncoderDriver::new_speed_available()
|
||||
{
|
||||
uint8_t oldSREG = SREG;
|
||||
const unsigned int key = irq_lock();
|
||||
const bool ready = speed_ready;
|
||||
|
||||
cli();
|
||||
|
||||
bool ready = speed_ready;
|
||||
|
||||
if (ready)
|
||||
{
|
||||
if (ready) {
|
||||
speed_ready = false;
|
||||
}
|
||||
|
||||
SREG = oldSREG;
|
||||
|
||||
irq_unlock(key);
|
||||
return ready;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void RotaryEncoderDriver::reset_speed_measurement()
|
||||
{
|
||||
uint8_t oldSREG = SREG;
|
||||
|
||||
cli();
|
||||
const unsigned int key = irq_lock();
|
||||
|
||||
delta = 0;
|
||||
speed_ready = false;
|
||||
|
||||
for (uint8_t i = 0; i < HIST_LEN; i++)
|
||||
{
|
||||
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();
|
||||
irq_unlock(key);
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -1,8 +1,8 @@
|
||||
#include "stopped_state.h"
|
||||
#include "motor_controller.h"
|
||||
|
||||
#include <Arduino.h>
|
||||
|
||||
#include <zephyr/kernel.h>
|
||||
#include <zephyr/sys/printk.h>
|
||||
|
||||
StoppedState::StoppedState()
|
||||
: previous_time(0),
|
||||
@@ -13,7 +13,7 @@ StoppedState::StoppedState()
|
||||
|
||||
void StoppedState::enter()
|
||||
{
|
||||
Serial.println("State: Stopped");
|
||||
printk("State: Stopped\n");
|
||||
|
||||
context->stop_motor();
|
||||
|
||||
@@ -21,14 +21,14 @@ void StoppedState::enter()
|
||||
|
||||
context->led_off();
|
||||
|
||||
previous_time = millis();
|
||||
previous_time = k_uptime_get();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Controlling the blinking of the LED @ 2Hz
|
||||
|
||||
void StoppedState::update()
|
||||
{
|
||||
unsigned long current_time = millis();
|
||||
const int64_t current_time = k_uptime_get();
|
||||
|
||||
if (current_time - previous_time >= 250)
|
||||
{
|
||||
@@ -54,21 +54,21 @@ void StoppedState::command(char c)
|
||||
{
|
||||
if (c == 'r' || c == 'R')
|
||||
{
|
||||
Serial.println("Command: reset");
|
||||
printk("Command: reset\n");
|
||||
|
||||
context->to_initialization();
|
||||
}
|
||||
|
||||
else if (c == 'o' || c == 'O')
|
||||
{
|
||||
Serial.println("Command: set operational");
|
||||
printk("Command: set operational\n");
|
||||
|
||||
context->to_operational();
|
||||
}
|
||||
|
||||
else if (c == 'p' || c == 'P')
|
||||
{
|
||||
Serial.println("Command: set pre-operational");
|
||||
printk("Command: set pre-operational\n");
|
||||
|
||||
context->to_pre_operational();
|
||||
}
|
||||
|
||||
+36
-11
@@ -1,14 +1,39 @@
|
||||
#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);
|
||||
Timer_usec::Timer_usec()
|
||||
: callback(nullptr),
|
||||
callback_context(nullptr)
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
|
||||
void Timer_usec::set_callback(
|
||||
callback_t callback_function,
|
||||
void *user_data)
|
||||
{
|
||||
callback = callback_function;
|
||||
callback_context = user_data;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void Timer_usec::init(uint16_t period_us)
|
||||
{
|
||||
if (period_us == 0) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
k_timer_init(&timer, expiry_handler, nullptr);
|
||||
k_timer_user_data_set(&timer, this);
|
||||
|
||||
// The timer fires first after period_us, then repeats every period_us.
|
||||
k_timer_start(&timer, K_USEC(period_us), K_USEC(period_us));
|
||||
}
|
||||
|
||||
void Timer_usec::expiry_handler(struct k_timer *expired_timer)
|
||||
{
|
||||
auto *self =
|
||||
static_cast<Timer_usec *>(k_timer_user_data_get(expired_timer));
|
||||
|
||||
if (self != nullptr && self->callback != nullptr) {
|
||||
self->callback(self->callback_context);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -1,150 +0,0 @@
|
||||
#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
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||||
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||||
// void setUp(void) {}
|
||||
// void tearDown(void) {}
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||||
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||||
// Normal flow: engin villa -> ekkert úttak
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||||
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)
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||||
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++)
|
||||
{
|
||||
u = c.update(e, 0.0);
|
||||
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + n * e * T / TI), u);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Normal flow: þegar villan er orðin 0 heldur integralið úttakinu uppi
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||||
void test_output_held_when_error_zero(void)
|
||||
{
|
||||
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||
double e = 5.0;
|
||||
for (int n = 0; n < 5; n++)
|
||||
{
|
||||
c.update(e, 0.0);
|
||||
}
|
||||
double E = 5 * e * T;
|
||||
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * E / TI, c.update(0.0, 0.0));
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Alt flow: villa langt utan getu -> mettun í +100 %
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||||
void test_saturates_high(void)
|
||||
{
|
||||
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 100.0, c.update(10000.0, 0.0));
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Alt flow: mettun í -100 %
|
||||
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)
|
||||
void test_no_integral_windup(void)
|
||||
{
|
||||
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||
for (int n = 0; n < 1000; n++)
|
||||
{
|
||||
c.update(10000.0, 0.0);
|
||||
}
|
||||
double u = c.update(0.0, 1.0); // e = -1
|
||||
TEST_ASSERT_TRUE(u < 0.0);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Alt flow: reset (stopped -> operational) hreinsar integralið
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||||
void test_reset_clears_integral(void)
|
||||
{
|
||||
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||
for (int n = 0; n < 5; n++)
|
||||
{
|
||||
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
|
||||
void test_polymorphic_update(void)
|
||||
{
|
||||
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
|
||||
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
|
||||
// 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
|
||||
@@ -1,5 +1,6 @@
|
||||
#include <zephyr/dt-bindings/gpio/gpio.h>
|
||||
#include <zephyr/dt-bindings/pwm/pwm.h>
|
||||
#include <zephyr/dt-bindings/pwm/stm32_pwm.h>
|
||||
|
||||
/ {
|
||||
aliases {
|
||||
@@ -7,43 +8,79 @@
|
||||
encoder-c2 = &encoder_c2;
|
||||
|
||||
motor-bin1-pwm = &motor_bin1_pwm;
|
||||
motor-bin2 = &motor_bin2;
|
||||
motor-bin2-pwm = &motor_bin2_pwm;
|
||||
motor-flt = &motor_flt;
|
||||
motor-slp = &motor_slp;
|
||||
fault-test-button = &fault_test_button;
|
||||
};
|
||||
|
||||
buttons {
|
||||
compatible = "gpio-keys";
|
||||
|
||||
encoder_c1: encoder_c1 {
|
||||
gpios = <&gpiob 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* D4, PB7 */
|
||||
label = "Encoder C1";
|
||||
};
|
||||
|
||||
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 */
|
||||
label = "Encoder C2";
|
||||
};
|
||||
|
||||
motor_flt: motor_flt {
|
||||
gpios = <&gpioa 0 (GPIO_ACTIVE_LOW | GPIO_PULL_UP)>; /* A0, PA0 */
|
||||
label = "Motor fault";
|
||||
};
|
||||
|
||||
fault_test_button: fault_test_button {
|
||||
gpios = <&gpiob 0 (GPIO_ACTIVE_LOW | GPIO_PULL_UP)>; /* D3, PB0 */
|
||||
label = "Fault test button";
|
||||
};
|
||||
};
|
||||
|
||||
motor_gpio_outputs {
|
||||
compatible = "gpio-leds";
|
||||
|
||||
motor_slp: motor_slp {
|
||||
gpios = <&gpioa 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* A1, PA1 */
|
||||
label = "Motor sleep";
|
||||
};
|
||||
|
||||
encoder_isr_probe: encoder_isr_probe {
|
||||
gpios = <&gpioa 12 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* D2, PA12 */
|
||||
label = "Encoder ISR probe";
|
||||
};
|
||||
};
|
||||
|
||||
motor_pwm_outputs {
|
||||
compatible = "pwm-leds";
|
||||
|
||||
motor_bin1_pwm: motor_bin1_pwm {
|
||||
pwms = <&pwm1 1 PWM_USEC(50) 0>; /* D9, PA8; 20 kHz */
|
||||
label = "Motor BIN1 PWM";
|
||||
};
|
||||
|
||||
/* PB1 has no regular TIM1 channel, only the complementary output
|
||||
* TIM1_CH3N. With CH3 itself disabled, CH3N outputs the
|
||||
* non-inverted CH3 reference, so it behaves like a normal channel. */
|
||||
motor_bin2_pwm: motor_bin2_pwm {
|
||||
pwms = <&pwm1 3 PWM_USEC(50) (PWM_POLARITY_NORMAL | STM32_PWM_COMPLEMENTARY)>; /* D6, PB1; 20 kHz */
|
||||
label = "Motor BIN2 PWM";
|
||||
};
|
||||
};
|
||||
zephyr,user {
|
||||
encoder-isr-probe-gpios = <&gpioa 12 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* D2, PA12 */
|
||||
};
|
||||
};
|
||||
|
||||
&timers1 {
|
||||
status = "okay";
|
||||
st,prescaler = <79>;
|
||||
/* No prescaler: 80 MHz timer clock, so a 50 us period is 4000 counts. */
|
||||
st,prescaler = <0>;
|
||||
|
||||
pwm1: pwm {
|
||||
status = "okay";
|
||||
pinctrl-0 = <&tim1_ch1_pa8>;
|
||||
pinctrl-0 = <&tim1_ch1_pa8 &tim1_ch3n_pb1>;
|
||||
pinctrl-names = "default";
|
||||
};
|
||||
};
|
||||
@@ -0,0 +1,11 @@
|
||||
CONFIG_CPP=y
|
||||
|
||||
CONFIG_GPIO=y
|
||||
CONFIG_PWM=y
|
||||
|
||||
CONFIG_SERIAL=y
|
||||
CONFIG_CONSOLE=y
|
||||
CONFIG_UART_CONSOLE=y
|
||||
CONFIG_UART_INTERRUPT_DRIVEN=y
|
||||
CONFIG_PRINTK=y
|
||||
CONFIG_CBPRINTF_FP_SUPPORT=y
|
||||
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