src/Network/ray.cxx

   1 // ray.cxx -- "RayWoodworth" motion chair support
   2 //
   3 // Written by Alexander Perry, started May 2000
   4 //
   5 // Copyright (C) 2000, Alexander Perry, alex.perry@ieee.org
   6 //
   7 // This program is free software; you can redistribute it and/or
   8 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
   9 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  10 // License, or (at your option) any later version.
  11 //
  12 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  13 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15 // General Public License for more details.
  16 //
  17 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  18 // along with this program; if not, write to the Free Software
  19 // Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  20 //
  21 // $Id$
  22
  23
  24 #include <simgear/constants.h>
  25 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
  26 #include <simgear/io/iochannel.hxx>
  27 #include <simgear/math/fg_geodesy.hxx>
  28
  29 #include <FDM/flight.hxx>
  30
  31 #include "ray.hxx"
  32
  33
  34 FGRAY::FGRAY() {
  35         chair_rising = 0.0;
  36         chair_height = 0.0;
  37         chair_heading = 0.0;
  38         chair_vertical[0] = 0.0;
  39         chair_vertical[1] = 0.0;
  40 //      chair_FILE = stderr;
  41         chair_FILE = 0;
  42 }
  43
  44
  45 FGRAY::~FGRAY() {
  46 }
  47
  48
  49 // Ray Woodworth (949) 262-9118 has a three axis motion chair.
  50 //
  51 // It expects +/- 5V signals for full scale.  In channel order, axes are:
  52 //      roll, pitch, yaw, sway, surge, heave
  53 // The drivers are capable of generating (in the same order)
  54 //      +/- 30deg, 30deg, 30deg, 12in, 12in, 12in
  55 // The signs of the motion are such that positive volts gives
  56 //      head right, head back, feet right, body right, body back, body up
  57 //
  58 // In this code implementation, the voltage outputs are generated
  59 // using a ComputerBoards DDA06/Jr card and the associated Linux driver.
  60 // Data is written to the device /dev/dda06jr-A as byte triplets;
  61 // The first byte is the channel number (0-5 respectively) and
  62 // the remaining two bytes are an unsigned short for the signal.
  63
  64
  65 bool FGRAY::gen_message() {
  66     // cout << "generating RayWoodworth message" << endl;
  67     FGInterface *f = cur_fdm_state;
  68     int axis, subaxis;
  69     const double fullscale[6] = { -0.5, -0.5, -0.5, /* radians */
  70                                   -0.3, -0.3, -0.15  /* meters */ };
  71
  72     /* Figure out how big our timesteps are */
  73     double dt = 0.05; /* seconds */
  74
  75     /* get basic information about gravity */
  76     double grav_acc = -9.81;
  77     double vert_acc = f->get_A_Z_pilot() * 0.3;
  78     if ( -3.0 < vert_acc )
  79         vert_acc = -3.0;
  80
  81     for ( axis = 0; axis < 3; axis++ )
  82     {   /* Compute each angular axis together with the linear
  83            axis which is coupled by smooth coordinated flight
  84         */
  85         double ang_pos;
  86         double lin_pos, lin_acc;
  87
  88         /* Retrieve the desired components */
  89         switch ( axis ) {
  90         case 0: ang_pos = f->get_Phi();
  91                 lin_acc = f->get_A_Y_pilot() * 0.3;
  92                 break;
  93         case 1: ang_pos = f->get_Theta();
  94                 lin_acc = f->get_A_X_pilot() * 0.3;
  95                 break;
  96         case 2: ang_pos = f->get_Psi();
  97                 lin_acc = grav_acc - vert_acc;
  98                 break;
  99         default:
 100                 ang_pos = 0.0;
 101                 lin_acc = 0.0;
 102                 break;
 103         }
 104
 105         /* Make sure the angles are reasonable onscale */
 106         /* We use an asymmetric mapping so that the chair behaves
 107            reasonably when upside down.  Otherwise it oscillates. */
 108         while ( ang_pos < -2*FG_PI/3 ) {
 109                 ang_pos += 2 * FG_PI;
 110         }
 111         while ( ang_pos >  4*FG_PI/3 ) {
 112                 ang_pos -= 2 * FG_PI;
 113         }
 114
 115         /* Tell interested parties what the situation is */
 116         if (chair_FILE) {
 117             fprintf ( chair_FILE, "RAY %s, %8.3f rad %8.3f m/s/s  =>",
 118                       ((axis==0)?"Roll ":((axis==1)?"Pitch":"Yaw  ")),
 119                       ang_pos, lin_acc );
 120         }
 121
 122         /* The upward direction and axis are special cases */
 123         if ( axis == 2 )
 124         {
 125         /* heave */
 126                 /* Integrate vertical acceleration into velocity,
 127                    diluted by 50% and with a 0.2 second high pass */
 128                 chair_rising += ( lin_acc - chair_rising ) * dt * 0.5;
 129                 /* Integrate velocity into position, 0.2 sec high pass */
 130                 chair_height += ( chair_rising - chair_height ) * dt * 0.5;
 131                 lin_pos = chair_height;
 132
 133         /* yaw */
 134                 /* Make sure that we walk through North cleanly */
 135                 if ( fabs ( ang_pos - chair_heading ) > FG_PI )
 136                 {       /* Need to swing chair by 360 degrees */
 137                         if ( ang_pos < chair_heading )
 138                                 chair_heading -= 2 * FG_PI;
 139                         else    chair_heading += 2 * FG_PI;
 140                 }
 141                 /* Remove the chair heading from the true heading */
 142                 ang_pos -= chair_heading;
 143                 /* Wash out the error at 5 sec timeconstant because
 144                    a standard rate turn is 3 deg/sec and the chair
 145                    can just about represent 30 degrees full scale.  */
 146                 chair_heading += ang_pos * dt * 0.2;
 147                 /* If they turn fast, at 90 deg error subtract 30 deg */
 148                 if ( fabs(ang_pos) > FG_PI / 2 )
 149                         chair_heading += ang_pos / 3;
 150
 151         } else
 152         {       /* 3 second low pass to find attitude and gravity vector */
 153                 chair_vertical[axis] += ( dt / 3 ) *
 154                         ( lin_acc / vert_acc + ang_pos
 155                                 - chair_vertical[axis] );
 156                 /* find out how much linear acceleration is left */
 157                 lin_acc -= chair_vertical[axis] * vert_acc;
 158                 /* reposition the pilot tilt relative to the chair */
 159                 ang_pos -= chair_vertical[axis];
 160                 /* integrate linear acceleration into a position */
 161                 lin_pos = lin_acc; /* HACK */
 162         }
 163
 164         /* Tell interested parties what we'll do */
 165         if ( chair_FILE ) {
 166             fprintf ( chair_FILE, "  %8.3f deg %8.3f cm.\n",
 167                       ang_pos * 60.0, lin_pos * 100.0 );
 168         }
 169
 170         /* Write the resulting numbers to the command buffer */
 171         /* The first pass number is linear, second pass is angle */
 172         for ( subaxis = axis; subaxis < 6; subaxis += 3 )
 173         {       unsigned short *dac;
 174                 /* Select the DAC in the command buffer */
 175                 buf [ 3*subaxis ] = subaxis;
 176                 dac = (unsigned short *) ( buf + 1 + 3*subaxis );
 177                 /* Select the relevant number to put there */
 178                 double propose = ( subaxis < 3 ) ? ang_pos : lin_pos;
 179                 /* Scale to the hardware's full scale range */
 180                 propose /= fullscale [ subaxis ];
 181                 /* Use a sine shaped washout on all axes */
 182                 if ( propose < -FG_PI / 2 ) *dac = 0x0000; else
 183                 if ( propose >  FG_PI / 2 ) *dac = 0xFFFF; else
 184                    *dac = (unsigned short) ( 32767 *
 185                                 ( 1.0 + sin ( propose ) ) );
 186         }
 187
 188         /* That concludes the per-axis calculations */
 189     }
 190
 191     /* Tell the caller what we did */
 192     length = 18;
 193
 194     return true;
 195 }
 196
 197
 198 // parse RUL message
 199 bool FGRAY::parse_message() {
 200     FG_LOG( FG_IO, FG_ALERT, "RAY input not supported" );
 201
 202     return false;
 203 }
 204
 205
 206 // process work for this port
 207 bool FGRAY::process() {
 208     SGIOChannel *io = get_io_channel();
 209
 210     if ( get_direction() == SG_IO_OUT ) {
 211         gen_message();
 212         if ( ! io->write( buf, length ) ) {
 213             FG_LOG( FG_IO, FG_ALERT, "Error writing data." );
 214             return false;
 215         }
 216     } else if ( get_direction() == SG_IO_IN ) {
 217         FG_LOG( FG_IO, FG_ALERT, "in direction not supported for RAY." );
 218         return false;
 219     }
 220
 221     return true;
 222 }