Some refactor. Clean up. Add comments.
[bertos.git] / bertos / drv / dc_motor.c
index 1df0083e7a95c0c9150d929c653b13e552b916a2..34cc56bd31ae524827f5bf1c277c9e9b5a74466d 100644 (file)
  *
  * Thi module provide a simple api to controll a DC motor in direction and
  * speed, to allow this we use a  Back-EMF technique.
- *
- * TODO: write a brief..
+ * This technique is basid on the capability of the DC motor to became generator
+ * of voltage when we turn off its supply. This happend every time we turn off the
+ * DC motor supply, and it continue to rotate for a short time thanks its mechanical
+ * energy. Using this idea we can turn off the motor for a very short time, and
+ * going to read the volage value from DC motor supply pins. This voltage say to us
+ * the actual speed of the motor.
+ * Sampling the DC motor speed we are able to controll its speed.
  *
  * \author Daniele Basile <asterix@develer.com>
  */
 
 #include "dc_motor.h"
-#include "hw_dc_motor.h"
+#include "hw/hw_dc_motor.h"
+
+// Define logging setting (for cfg/log.h module).
+#define LOG_LEVEL         DC_MOTOR_LOG_LEVEL
+#define LOG_VERBOSITY     DC_MOTOR_LOG_FORMAT
+
+#include <cfg/log.h>
+#include <cfg/debug.h>
 
 #include <algo/pid_control.h>
 
 #include <drv/timer.h>
-#include <drv/adc.h>
-
-#include <cfg/debug.h>
 
 #include <kern/proc.h>
 
-#define DC_MOTOR_TARGET_TRIM 0
+#include <string.h>
+
+/**
+ * Define status bit for DC motor device.
+ */
+#define DC_MOTOR_ACTIVE           BV(0)     ///< DC motor enable or disable flag.
+#define DC_MOTOR_DIR              BV(1)     ///< Spin direction of DC motor.
+
+/*
+ * Some utility macro for motor directions
+ */
+#define POS_DIR                   1
+#define NEG_DIR                   0
+#define DC_MOTOR_POS_DIR(x)       ((x) |= DC_MOTOR_DIR)   // Set directions status positive
+#define DC_MOTOR_NEG_DIR(x)       ((x) &= ~DC_MOTOR_DIR)  // Set directions status negative
+
+// Update the status with current direction
+#define DC_MOTOR_SET_STATUS_DIR(status, dir) \
+               (dir == POS_DIR ? DC_MOTOR_POS_DIR(status) : DC_MOTOR_NEG_DIR(status))
 
-#if DC_MOTOR_TARGET_TRIM
-       #define DC_MOTOR_TARGET_TRIM_SAMPLE_PER 50
-       static int tgt_sample_period = 0;
-#endif
 
 /**
  * DC motor definition.
  */
 static DCMotor dcm_all[CONFIG_NUM_DC_MOTOR];
+static int dcm_registered_num;
 
-/// Stack process for DC motor poll.
-static cpustack_t dc_motor_poll_stack[200];
+// Stack process for DC motor poll.
+static PROC_DEFINE_STACK(dc_motor_poll_stack, 400);
 
-///< Sample period for all DC motor.
+// Sample period for all DC motor.
 static mtime_t sample_period;
 
 // Only for Debug
-// static int debug_msg_delay = 0;
+LOG_INFOB(static int debug_msg_delay = 0;);
+
+
+INLINE dc_speed_t dc_motor_readSpeed(int index)
+{
+       DCMotor *dcm = &dcm_all[index];
+       LOG_INFO("DC motor[%d]\n", index);
+
+       return HW_DC_MOTOR_READ_VALUE(dcm->cfg->adc_ch, dcm->cfg->adc_min, dcm->cfg->adc_max);
+}
+
+/**
+ * Read the target speed from select device.
+ */
+dc_speed_t dc_motor_readTargetSpeed(int index)
+{
+       DCMotor *dcm = &dcm_all[index];
+       LOG_INFO("DC motor[%d]\n", index);
+
+       return HW_DC_MOTOR_READ_VALUE(dcm->cfg->speed_dev_id, CONFIG_DC_MOTOR_MIN_SPEED, CONFIG_DC_MOTOR_MAX_SPEED);
+
+}
+
+
+/*
+ * Sampling a signal on DC motor and compute
+ * a new value of speed according with PID control.
+ */
+static void dc_motor_do(int index)
+{
+       DCMotor *dcm = &dcm_all[index];
+
+       dc_speed_t curr_pos = 0;
+       pwm_duty_t new_pid;
+
+       //If select DC motor is not active we return
+       if (!(dcm->status & DC_MOTOR_ACTIVE))
+               return;
+
+
+       //Compute next value for reaching target speed from current position
+       if (dcm->cfg->pid_enable)
+       {
+               curr_pos = dc_motor_readSpeed(index);
+               new_pid = pid_control_update(&dcm->pid_ctx, dcm->tgt_speed, curr_pos);
+       }
+       else
+               new_pid = dcm->tgt_speed;
+
+       LOG_INFOB(if (debug_msg_delay == 20)
+       {
+               LOG_INFO("DC Motor[%d]: curr_speed[%d],curr_pos[%d],tgt[%d]\n", dcm->index,
+                                                       curr_pos, curr_pos, dcm->tgt_speed);
+               debug_msg_delay = 0;
+       }
+       debug_msg_delay++;
+       kputs("\n"););
+
+       //Apply the compute duty value
+       pwm_setDuty(dcm->cfg->pwm_dev, new_pid);
+
+       //Restart dc motor
+       pwm_enable(dcm->cfg->pwm_dev, true);
+
+       DC_MOTOR_ENABLE(dcm->index);
+}
+
+
+/*
+ * Check if the DC motor run time is expired, if this happend
+ * we turn off motor and reset status.
+ */
+INLINE bool check_timerIsExpired(int index)
+{
+       if (((dcm_all[index].expire_time - timer_clock()) < 0) &&
+                       (dcm_all[index].expire_time != DC_MOTOR_NO_EXPIRE))
+       {
+               dc_motor_enable(index, false, DC_MOTOR_IDLE_MODE);
+               dcm_all[index].expire_time = DC_MOTOR_NO_EXPIRE;
+               return false;
+       }
 
-//Forward declaration
-static void dc_motor_do(int index);
+       return true;
+}
 
 /**
  * Process to poll DC motor status.
@@ -101,17 +205,30 @@ static void NORETURN dc_motor_poll(void)
                 * For all DC motor we read and process output singal,
                 * and choose the max value to off time
                 */
-               for (i = 0; i < CONFIG_NUM_DC_MOTOR; i++)
+               for (i = 0; i < dcm_registered_num; i++)
                {
-                       dc_motor_do(i);
-                       max_sample_delay = MAX(max_sample_delay, dcm_all[i].cfg->sample_delay);
+                       if (check_timerIsExpired(i))
+                       {
+                               dc_motor_do(i);
+                               max_sample_delay = MAX(max_sample_delay, dcm_all[i].cfg->sample_delay);
+                       }
+
+                       /*
+                        * If we read speed from trimmer we update the target
+                        * speed value when motor is running so we can make
+                        * dc motor speed regulation.
+                        */
+                       if (dcm_all[i].cfg->enable_dev_speed)
+                               dc_motor_setSpeed(i, dc_motor_readTargetSpeed(i));
                }
 
                //Wait for next sampling
                timer_delay(sample_period - max_sample_delay);
 
-               for (i = 0; i < CONFIG_NUM_DC_MOTOR; i++)
+               for (i = 0; i < dcm_registered_num; i++)
                {
+                       check_timerIsExpired(i);
+
                        if (dcm_all[i].status & DC_MOTOR_ACTIVE)
                        {
                                DC_MOTOR_DISABLE(dcm_all[i].index);
@@ -121,67 +238,9 @@ static void NORETURN dc_motor_poll(void)
 
                //Wait some time to allow signal to stabilize before sampling
                timer_delay(max_sample_delay);
-
-#if DC_MOTOR_TARGET_TRIM
-               if (tgt_sample_period == DC_MOTOR_TARGET_TRIM_SAMPLE_PER)
-               {
-                       dc_speed_t tgt_speed = ADC_RANGECONV(adc_read(6), 0, 65535);
-
-                       for (i = 0; i < CONFIG_NUM_DC_MOTOR; i++)
-                       {
-                               if ((dcm_all[i].tgt_speed >= tgt_speed - 100) && (dcm_all[i].tgt_speed <= tgt_speed + 100))
-                                       TRACEMSG("DCmt[%d]> tgt[%d]", i, tgt_speed);
-
-                               dc_motor_setSpeed(i, tgt_speed);
-                       }
-                       tgt_sample_period = 0;
-               }
-               tgt_sample_period++;
-#endif
        }
 }
 
-/*
- * Sampling a signal on DC motor and compute
- * a new value of speed according with PID control.
- */
-static void dc_motor_do(int index)
-{
-       DCMotor *dcm = &dcm_all[index];
-
-       dc_speed_t curr_pos;
-       pwm_duty_t new_pid;
-
-       //If select DC motor is not active we return
-       if (!(dcm->status & DC_MOTOR_ACTIVE))
-               return;
-
-       //Acquire the output signal
-       curr_pos = ADC_RANGECONV(adc_read(dcm->cfg->adc_ch), dcm->cfg->adc_min, dcm->cfg->adc_max);
-
-       //Compute next value for reaching target speed from current position
-       new_pid = pid_control_update(&dcm->pid_ctx, dcm->tgt_speed, curr_pos);
-
-//TODO: Add a multilevel debug..
-//     if (debug_msg_delay == 20)
-//     {
-//             TRACEMSG("DCmt[%d]>curr_speed[%d],tgt[%d],err[%f],P[%f],I[%f],D[%f]", dcm->index, curr_pos, dcm->tgt_speed);
-//             kprintf("%d,", curr_pos);
-//             debug_msg_delay = 0;
-//     }
-//     debug_msg_delay++;
-
-//     TRACEMSG("tg[%d], new_pid[%d], pos[%d]", dcm->tgt_speed, new_pid, curr_pos);
-
-       //Apply the compute duty value
-       pwm_setDuty(dcm->cfg->pwm_dev, new_pid);
-
-       //Restart dc motor
-       pwm_enable(dcm->cfg->pwm_dev, true);
-
-       DC_MOTOR_ENABLE(dcm->index);
-}
-
 /**
  * Set spin direction of DC motor.
  *
@@ -192,14 +251,13 @@ void dc_motor_setDir(int index, bool dir)
 {
        DCMotor *dcm = &dcm_all[index];
 
-       if (dir != (dcm->status & DC_MOTOR_DIR))
-       {
-               //Reset previous direction flag, and set new
-               dcm->status &= ~DC_MOTOR_DIR;
-               dcm->status |= DC_MOTOR_DIR;
-               DC_MOTOR_SET_DIR(index, dir);
-       }
-
+       /*
+        * To set dc motor direction we must also set the
+        * PWM polarity according with dc motor driver chip
+        */
+       pwm_setPolarity(dcm->cfg->pwm_dev, dir);
+       DC_MOTOR_SET_DIR(dcm->index, dir);
+       DC_MOTOR_SET_STATUS_DIR(dcm->status, dir);
 }
 
 
@@ -208,18 +266,42 @@ void dc_motor_setDir(int index, bool dir)
  */
 void dc_motor_setSpeed(int index, dc_speed_t speed)
 {
-       dcm_all[index].tgt_speed = speed;
+       DCMotor *dcm = &dcm_all[index];
+
+       dcm->tgt_speed = speed;
+
+       LOG_INFO("DC Motor[%d]: Tspeed[%d]\n", index, dcm->tgt_speed);
 }
 
 /**
- * Enable or disable dc motor
+ * Set among of time that dc motor should run.
+ */
+ void dc_motor_setTimer(int index, mtime_t on_time)
+ {
+        dcm_all[index].expire_time = DC_MOTOR_NO_EXPIRE;
+        if (on_time != DC_MOTOR_NO_EXPIRE)
+               dcm_all[index].expire_time = timer_clock() + ms_to_ticks(on_time);
+ }
+
+/**
+ * Enable or disable dc motor.
+ *
+ * There are two \a mode to disable the dc motor:
+ *  - DC_MOTOR_DISABLE_MODE
+ *  - DC_MOTOR_IDLE
+ *
+ * The DC_MOTOR_DISABLE_MODE shut down the DC motor and
+ * leave it floating to rotate.
+ * The DC_MOTOR_IDLE does not shut down DC motor, but put
+ * its supply pin in short circuite, in this way the motor result
+ * braked from intentional rotation.
  */
-void dc_motor_enable(int index, bool state)
+void dc_motor_enable(int index, bool state, int mode)
 {
        DCMotor *dcm = &dcm_all[index];
 
        /*
-        * Clean all PID stutus variable, becouse 
+        * Clean all PID stutus variable, becouse
         * we start with new one.
         */
        pid_control_reset(&dcm->pid_ctx);
@@ -231,9 +313,12 @@ void dc_motor_enable(int index, bool state)
        else
        {
                pwm_enable(dcm->cfg->pwm_dev, false);
-               DC_MOTOR_DISABLE(dcm->index);
-
                dcm->status &= ~DC_MOTOR_ACTIVE;
+
+               if (mode == DC_MOTOR_DISABLE_MODE)
+                       DC_MOTOR_DISABLE(dcm->index);
+               else /* DC_MOTOR_IDLE_MODE */
+                       DC_MOTOR_IDLE(dcm->index);
        }
 }
 
@@ -251,7 +336,18 @@ void dc_motor_setup(int index, DCMotorConfig *dcm_conf)
         */
        dcm->index = index;
 
-       DC_MOTOR_INIT(dcm->index);
+       /*
+        * By default the motor run forever..
+        */
+       dcm->expire_time = DC_MOTOR_NO_EXPIRE;
+
+       /*
+        * Clear the status.
+        */
+       dcm->status = 0;
+
+       // Update registered motors.
+       dcm_registered_num++;
 
        pwm_setFrequency(dcm->cfg->pwm_dev, dcm->cfg->freq);
        pwm_enable(dcm->cfg->pwm_dev, false);
@@ -277,28 +373,40 @@ void dc_motor_setup(int index, DCMotorConfig *dcm_conf)
 
        //Set default direction for DC motor
        DC_MOTOR_SET_DIR(dcm->index, dcm->cfg->dir);
+       DC_MOTOR_SET_STATUS_DIR(dcm->status, dcm->cfg->dir);
 
-       TRACEMSG("DC motort[%d]> kp[%f],ki[%f],kd[%f]", dcm->index, dcm_conf->pid_cfg.kp, dcm_conf->pid_cfg.ki, dcm_conf->pid_cfg.kd);
-       TRACEMSG("               > pwm_dev[%d], freq[%ld], sample[%ld]", dcm_conf->pwm_dev, dcm_conf->freq, dcm_conf->sample_delay);
-       TRACEMSG("               > adc_ch[%d], adc_max[%d], adc_min[%d]", dcm_conf->adc_ch, dcm_conf->adc_max, dcm_conf->adc_min);
-       TRACEMSG("               > dir[%d]", dcm->cfg->dir);
+       LOG_INFO("DC motor[%d]:\n", dcm->index);
+       LOG_INFO("> PID: kp[%f],ki[%f],kd[%f]\n", dcm->cfg->pid_cfg.kp, dcm->cfg->pid_cfg.ki, dcm->cfg->pid_cfg.kd);
+       LOG_INFO("> PWM: pwm_dev[%d], freq[%ld], sample[%ld]\n", dcm->cfg->pwm_dev, dcm->cfg->freq, dcm->cfg->sample_delay);
+       LOG_INFO("> ADC: adc_ch[%d], adc_max[%d], adc_min[%d]\n", dcm->cfg->adc_ch, dcm->cfg->adc_max, dcm->cfg->adc_min);
+       LOG_INFO("> DC: dir[%d], speed[%d]\n", dcm->cfg->dir, dcm->cfg->speed);
 
 }
 
 
 /**
- * Init DC motor
+ * Init DC motor.
+ * \a priority: sets the dc motor process priority.
  */
-void dc_motor_init(void)
+void dc_motor_init(int priority)
 {
-       for (int i = 0; i < CONFIG_NUM_DC_MOTOR; i++)
-               dcm_all[i].status &= ~DC_MOTOR_ACTIVE;
+       ASSERT(CONFIG_KERN);
 
-       //Init a sample period
+       struct Process *dc_motor;
+
+       memset(dcm_all, 0, sizeof(dcm_all));
+
+       // Init a sample period
        sample_period = 0;
 
+       // Count how much motor we have to manage.
+       dcm_registered_num = 0;
+
+       MOTOR_DC_INIT();
+
        //Create a dc motor poll process
-       proc_new(dc_motor_poll, NULL, sizeof(dc_motor_poll_stack), dc_motor_poll_stack);
+       dc_motor = proc_new_with_name("DC_Motor", dc_motor_poll, NULL, sizeof(dc_motor_poll_stack), dc_motor_poll_stack);
+       proc_setPri(dc_motor, priority);
 
 }