added lpf filter, pwm output
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mculoop/filter.c
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26
mculoop/filter.c
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@@ -0,0 +1,26 @@
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/*
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* Copyright 2022 Oleg Borodin <borodin@unix7.org>
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*/
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#include <math.h>
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#include <filter.h>
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void lpf_init(lpf_t *lpf, double freq) {
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lpf->x0 = 0.0;
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lpf->x1 = 0.0;
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double order = 1.5;
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double n = 1 / sqrt(pow(2, 1.0 / order) - 1);
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lpf->rc = 1 / (2 * n * M_PI * freq);
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}
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double lpf_apply(lpf_t *lpf, double x2, double dt) {
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double k = dt / (lpf->rc + dt);
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lpf->x1 = lpf->x1 + k * (x2 - lpf->x1);
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lpf->x0 = lpf->x0 + k * (lpf->x1 - lpf->x0);
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||||||
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return lpf->x0;
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||||||
|
}
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18
mculoop/filter.h
Normal file
18
mculoop/filter.h
Normal file
@@ -0,0 +1,18 @@
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/*
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|
* Copyright 2022 Oleg Borodin <borodin@unix7.org>
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*/
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#ifndef FILTER_H_QWERTY
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#define FILTER_H_QWERTY
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typedef struct {
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double x0;
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double x1;
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double rc;
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} lpf_t;
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void lpf_init(lpf_t *lpf, double freq);
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|
double lpf_apply(lpf_t *lpf, double x2, double dt);
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||||||
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||||||
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#endif
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||||||
214
mculoop/main.c
214
mculoop/main.c
@@ -11,6 +11,8 @@
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|||||||
#include <libopencm3/stm32/gpio.h>
|
#include <libopencm3/stm32/gpio.h>
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||||||
#include <libopencm3/stm32/usart.h>
|
#include <libopencm3/stm32/usart.h>
|
||||||
#include <libopencm3/stm32/i2c.h>
|
#include <libopencm3/stm32/i2c.h>
|
||||||
|
#include <libopencm3/stm32/timer.h>
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||||||
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||||||
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||||||
#include <stdlib.h>
|
#include <stdlib.h>
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||||||
#include <stdio.h>
|
#include <stdio.h>
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||||||
@@ -23,8 +25,12 @@
|
|||||||
#include <geometry.h>
|
#include <geometry.h>
|
||||||
#include <madgwick.h>
|
#include <madgwick.h>
|
||||||
#include <pidcont.h>
|
#include <pidcont.h>
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||||||
|
#include <filter.h>
|
||||||
|
#include <misc.h>
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const uint32_t g_systick_freq = 100 * 1000;
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||||||
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||||||
|
const uint32_t g_systick_freq = 50 * 1000;
|
||||||
uint32_t g_sys_tick_counter;
|
uint32_t g_sys_tick_counter;
|
||||||
|
|
||||||
//static void _delay(uint32_t n) {
|
//static void _delay(uint32_t n) {
|
||||||
@@ -38,7 +44,8 @@ static void clock_setup(void) {
|
|||||||
rcc_periph_clock_enable(RCC_GPIOB);
|
rcc_periph_clock_enable(RCC_GPIOB);
|
||||||
rcc_periph_clock_enable(RCC_USART1);
|
rcc_periph_clock_enable(RCC_USART1);
|
||||||
rcc_periph_clock_enable(RCC_I2C1);
|
rcc_periph_clock_enable(RCC_I2C1);
|
||||||
|
rcc_periph_clock_enable(RCC_TIM2);
|
||||||
|
rcc_periph_clock_enable(RCC_TIM5);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
static void usart_setup(uint32_t usart, uint32_t gpioport, uint32_t gpiopins, uint32_t baudrate) {
|
static void usart_setup(uint32_t usart, uint32_t gpioport, uint32_t gpiopins, uint32_t baudrate) {
|
||||||
@@ -59,17 +66,6 @@ static void usart_setup(uint32_t usart, uint32_t gpioport, uint32_t gpiopins, ui
|
|||||||
usart_enable(usart);
|
usart_enable(usart);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
static void systick_setup(uint32_t systic_freq) {
|
|
||||||
g_sys_tick_counter = 0;
|
|
||||||
|
|
||||||
//gpio_mode_setup(GPIOB, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO6);
|
|
||||||
//gpio_set_output_options(GPIOB, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_100MHZ, GPIO6);
|
|
||||||
|
|
||||||
systick_set_frequency(systic_freq, rcc_ahb_frequency);
|
|
||||||
systick_interrupt_enable();
|
|
||||||
systick_counter_enable();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
static void i2c_setup(uint32_t i2c, uint32_t gpioport, uint32_t gpiopins) {
|
static void i2c_setup(uint32_t i2c, uint32_t gpioport, uint32_t gpiopins) {
|
||||||
gpio_mode_setup(gpioport, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, gpiopins);
|
gpio_mode_setup(gpioport, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, gpiopins);
|
||||||
gpio_set_output_options(gpioport, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_100MHZ, gpiopins);
|
gpio_set_output_options(gpioport, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_100MHZ, gpiopins);
|
||||||
@@ -81,6 +77,19 @@ static void i2c_setup(uint32_t i2c, uint32_t gpioport, uint32_t gpiopins) {
|
|||||||
i2c_peripheral_enable(i2c);
|
i2c_peripheral_enable(i2c);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
static void systick_setup(uint32_t systic_freq) {
|
||||||
|
g_sys_tick_counter = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
//gpio_mode_setup(GPIOB, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO6);
|
||||||
|
//gpio_set_output_options(GPIOB, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_100MHZ, GPIO6);
|
||||||
|
|
||||||
|
systick_set_frequency(systic_freq, rcc_ahb_frequency);
|
||||||
|
systick_interrupt_enable();
|
||||||
|
systick_counter_enable();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
void sys_tick_handler(void) {
|
void sys_tick_handler(void) {
|
||||||
g_sys_tick_counter++;
|
g_sys_tick_counter++;
|
||||||
//gpio_toggle(GPIOB, GPIO6);
|
//gpio_toggle(GPIOB, GPIO6);
|
||||||
@@ -91,37 +100,177 @@ uint32_t sys_tick_counter(void) {
|
|||||||
return val;
|
return val;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
#define PWM100 9999
|
||||||
|
#define PWM150 6666
|
||||||
|
#define PWM200 4999
|
||||||
|
#define PWM250 3999
|
||||||
|
#define PWM300 3333
|
||||||
|
#define PWM330 3030
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
static void timer_init(uint32_t timer) {
|
||||||
|
|
||||||
|
int prescale = rcc_ahb_frequency / (2 * 1000 * 1000) - 1;
|
||||||
|
int period = PWM330;
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||||||
|
|
||||||
|
timer_disable_counter(timer);
|
||||||
|
timer_set_mode(timer, TIM_CR1_CKD_CK_INT, TIM_CR1_CMS_EDGE, TIM_CR1_DIR_UP);
|
||||||
|
timer_disable_preload(timer);
|
||||||
|
timer_continuous_mode(timer);
|
||||||
|
timer_set_prescaler(timer, prescale);
|
||||||
|
timer_set_period(timer, period);
|
||||||
|
timer_set_repetition_counter(timer, 0);
|
||||||
|
timer_enable_break_main_output(timer);
|
||||||
|
timer_enable_counter(timer);
|
||||||
|
}
|
||||||
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||||||
|
static void tc_init(uint32_t timer, uint32_t channel) {
|
||||||
|
|
||||||
|
timer_disable_oc_output(timer, channel);
|
||||||
|
timer_set_oc_value(timer, channel, 0);
|
||||||
|
timer_disable_oc_clear(timer, channel);
|
||||||
|
timer_enable_oc_preload(timer, channel);
|
||||||
|
timer_set_oc_slow_mode(timer, channel);
|
||||||
|
timer_set_oc_mode(timer, channel, TIM_OCM_PWM1);
|
||||||
|
|
||||||
|
timer_set_oc_polarity_high(timer, channel);
|
||||||
|
timer_set_oc_idle_state_set(timer, channel);
|
||||||
|
|
||||||
|
timer_set_oc_value(timer, channel, 20000);
|
||||||
|
timer_enable_oc_output(timer, channel);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void tc_setratio(uint32_t timer, uint32_t channel, uint32_t ratio) {
|
||||||
|
uint32_t period = TIM_ARR(timer);
|
||||||
|
uint32_t value = (period * ratio) / 1000;
|
||||||
|
timer_set_oc_value(timer, channel, value);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static void timer_gpio_setup(uint32_t gpio_port, uint32_t gpio_af, uint32_t gpio_pin) {
|
||||||
|
gpio_mode_setup(gpio_port, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, gpio_pin);
|
||||||
|
gpio_set_af(gpio_port, gpio_af, gpio_pin);
|
||||||
|
gpio_set_output_options(gpio_port, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, gpio_pin);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
//typedef struct {
|
||||||
|
// double k;
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||||||
|
// double l;
|
||||||
|
//} lpf_t;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
//void lpf_init(lpf_t* lpf, double k) {
|
||||||
|
// lpf->k = k;
|
||||||
|
// lpf->l = 0;
|
||||||
|
//}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
//double simplp (double *x, double *y, int M, double xm1) {
|
||||||
|
// int n;
|
||||||
|
// y[0] = x[0] + xm1;
|
||||||
|
// for (n = 1; n < M ; n++) {
|
||||||
|
// y[n] = x[n] + x[n-1];
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// return x[M-1];
|
||||||
|
//}
|
||||||
|
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|
|
||||||
|
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||||||
|
typedef struct {
|
||||||
|
double start;
|
||||||
|
double freq;
|
||||||
|
} systimer_t;
|
||||||
|
|
||||||
|
void systimer_init(systimer_t* timer, double freq, double start) {
|
||||||
|
timer->start = start;
|
||||||
|
timer->freq = freq;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double systimer_next(systimer_t* timer, double timestamp) {
|
||||||
|
double difftime = (timestamp - timer->start) / timer->freq;
|
||||||
|
timer->start = timestamp;
|
||||||
|
return difftime;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
int main(void) {
|
int main(void) {
|
||||||
|
|
||||||
clock_setup();
|
clock_setup();
|
||||||
usart_setup(USART1, GPIOA, GPIO9 | GPIO10, 460800);
|
usart_setup(USART1, GPIOA, GPIO9 | GPIO10, 460800);
|
||||||
|
|
||||||
i2c_setup(I2C1, GPIOB, GPIO8 | GPIO9);
|
i2c_setup(I2C1, GPIOB, GPIO8 | GPIO9);
|
||||||
systick_setup(g_systick_freq);
|
systick_setup(g_systick_freq);
|
||||||
|
|
||||||
|
timer_gpio_setup(GPIOA, GPIO_AF1, GPIO0);
|
||||||
|
timer_gpio_setup(GPIOA, GPIO_AF1, GPIO1);
|
||||||
|
timer_gpio_setup(GPIOA, GPIO_AF1, GPIO2);
|
||||||
|
timer_gpio_setup(GPIOA, GPIO_AF1, GPIO3);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t timer = TIM2;
|
||||||
|
timer_init(timer);
|
||||||
|
tc_init(timer, TIM_OC1);
|
||||||
|
tc_init(timer, TIM_OC2);
|
||||||
|
tc_init(timer, TIM_OC3);
|
||||||
|
tc_init(timer, TIM_OC4);
|
||||||
|
|
||||||
|
tc_setratio(timer, TIM_OC1, 10);
|
||||||
|
tc_setratio(timer, TIM_OC2, 30);
|
||||||
|
tc_setratio(timer, TIM_OC3, 50);
|
||||||
|
tc_setratio(timer, TIM_OC4, 70);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
imu_t imu;
|
imu_t imu;
|
||||||
printf("==== imu initialize ====\r\n");
|
|
||||||
imu_setup(&imu, I2C1, 0x68);
|
imu_setup(&imu, I2C1, 0x68);
|
||||||
imu_calibrate(&imu, 1000);
|
imu_calibrate(&imu, 100);
|
||||||
printf("==== imu started ====\r\n");
|
|
||||||
|
printf("start\r\n");
|
||||||
|
|
||||||
imuvec_t mval;
|
imuvec_t mval;
|
||||||
quaternion_t q;
|
quaternion_t q;
|
||||||
quaternion_init(&q);
|
quaternion_init(&q);
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t prev_ts = 0;
|
|
||||||
uint32_t last_ts = 0;
|
|
||||||
|
|
||||||
pidcont_t p;
|
pidcont_t p;
|
||||||
pidcont_init(&p);
|
pidcont_init(&p);
|
||||||
pidcont_setup(&p, 100, 0, 0);
|
|
||||||
|
double kp = 0;
|
||||||
|
double ki = 4000.0;
|
||||||
|
|
||||||
|
pidcont_setup(&p, kp, ki, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
double ak = 50.0;
|
||||||
|
lpf_t lpfax;
|
||||||
|
lpf_t lpfay;
|
||||||
|
lpf_t lpfaz;
|
||||||
|
|
||||||
|
lpf_init(&lpfax, ak);
|
||||||
|
lpf_init(&lpfay, ak);
|
||||||
|
lpf_init(&lpfaz, ak);
|
||||||
|
|
||||||
|
lpf_t lpfgx;
|
||||||
|
lpf_t lpfgy;
|
||||||
|
lpf_t lpfgz;
|
||||||
|
|
||||||
|
lpf_init(&lpfgx, ak);
|
||||||
|
lpf_init(&lpfgy, ak);
|
||||||
|
lpf_init(&lpfgz, ak);
|
||||||
|
|
||||||
|
systimer_t systimer;
|
||||||
|
systimer_init(&systimer, (double)g_systick_freq, (double)g_sys_tick_counter);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
while (true) {
|
while (true) {
|
||||||
imu_getvec(&imu, &mval);
|
imu_getvec(&imu, &mval);
|
||||||
|
|
||||||
last_ts = g_sys_tick_counter;
|
double dt = systimer_next(&systimer, g_sys_tick_counter);
|
||||||
double dt = (float)(last_ts - prev_ts) / (float)g_systick_freq;
|
|
||||||
prev_ts = last_ts;
|
mval.ax = lpf_apply(&lpfax, mval.ax, dt);
|
||||||
|
mval.ay = lpf_apply(&lpfay, mval.ay, dt);
|
||||||
|
mval.az = lpf_apply(&lpfaz, mval.az, dt);
|
||||||
|
|
||||||
|
mval.gx = lpf_apply(&lpfgx, mval.gx, dt);
|
||||||
|
mval.gy = lpf_apply(&lpfgy, mval.gy, dt);
|
||||||
|
mval.gz = lpf_apply(&lpfgz, mval.gz, dt);
|
||||||
|
|
||||||
madgwick(dt, &q, &mval);
|
madgwick(dt, &q, &mval);
|
||||||
|
|
||||||
@@ -129,10 +278,23 @@ int main(void) {
|
|||||||
quaternion_toeuler(&q, &a);
|
quaternion_toeuler(&q, &a);
|
||||||
eulerangle_todegress(&a);
|
eulerangle_todegress(&a);
|
||||||
|
|
||||||
//printf("dt=%.6f roll=%8.3f pitch=%8.3f yaw=%8.3f\r\n", dt, a.roll, a.pitch, a.yaw);
|
double pmin = -90.0;
|
||||||
|
double pmax = 90.0;
|
||||||
|
|
||||||
|
double omin = 150.0;
|
||||||
|
double omax = 850.0;
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t out1 = (uint32_t)mapval(pmin, pmax, omin, omax, a.y, true);
|
||||||
|
uint32_t out2 = (uint32_t)mapval(pmin, pmax, omin, omax, a.y, false);
|
||||||
|
|
||||||
|
tc_setratio(timer, TIM_OC1, out1);
|
||||||
|
tc_setratio(timer, TIM_OC2, out2);
|
||||||
|
|
||||||
|
printf("dt=%.6f %lu <-pitch=%8.3f roll=%8.3f yaw=%8.3f\r\n", dt, out1, a.y, a.x, a.z);
|
||||||
|
|
||||||
|
//double out = pidcont_next(&p, 0, a.pitch, dt);
|
||||||
|
//printf("dt=%.6f pitch=%8.3f out=%10.3f %10.6f \r\n", dt, a.pitch, out, p.integ);
|
||||||
|
|
||||||
double out = pidcont_next(&p, 0, a.pitch, dt);
|
|
||||||
printf("dt=%.6f pitch=%8.3f out=%10.3f \r\n", dt, a.pitch, out);
|
|
||||||
|
|
||||||
//double b2 = 0.0;
|
//double b2 = 0.0;
|
||||||
//double K = 0.01;
|
//double K = 0.01;
|
||||||
|
|||||||
18
mculoop/misc.c
Normal file
18
mculoop/misc.c
Normal file
@@ -0,0 +1,18 @@
|
|||||||
|
/*
|
||||||
|
* Copyright 2022 Oleg Borodin <borodin@unix7.org>
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <stdbool.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
double mapval(double imin, double imax, double omin, double omax, double in, bool inv) {
|
||||||
|
double odiap = (omax - omin);
|
||||||
|
double k = 1.0 / (imax - imin);
|
||||||
|
double out = 0.0;
|
||||||
|
if (inv) {
|
||||||
|
out = (omax - odiap/2.0) - in * k * odiap;
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
out = in * k * odiap + (odiap/2.0 + omin);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return out;
|
||||||
|
}
|
||||||
10
mculoop/misc.h
Normal file
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mculoop/misc.h
Normal file
@@ -0,0 +1,10 @@
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* Copyright 2022 Oleg Borodin <borodin@unix7.org>
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#ifndef MISC_H_QWERTY
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#define MISC_H_QWERTY
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double mapval(double imin, double imax, double omin, double omax, double in, bool inv);
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#endif
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@@ -31,13 +31,12 @@ double pidcont_next(pidcont_t* p, double target, double actual, double dt) {
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double integ = 0.0;
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double integ = 0.0;
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double output = 0.0;
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double output = 0.0;
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const double kk = 100;
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error = target - actual;
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integ += error * dt;
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error = (target - actual);
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deriv = error - p->perror;
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integ += (error * dt);
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deriv = (error - p->perror) * dt;
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output = (p->kp * error / kk) + (p->ki * integ / kk) + (p->kd * deriv / kk);
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output = (p->kp * error) + (p->ki * integ) + (p->kd * deriv);
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p->perror = error;
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p->perror = error;
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p->integ = integ;
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p->integ = integ;
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