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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  20 //
  21 // $Id$
  22
  23 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  24 #  include <config.h>
  25 #endif
  26
  27 #include <simgear/constants.h>
  28 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
  29 #include <simgear/io/iochannel.hxx>
  30
  31 #include <FDM/flightProperties.hxx>
  32
  33 #include "ray.hxx"
  34
  35
  36 FGRAY::FGRAY() {
  37         chair_rising = 0.0;
  38         chair_height = 0.0;
  39         chair_heading = 0.0;
  40         chair_vertical[0] = 0.0;
  41         chair_vertical[1] = 0.0;
  42 //      chair_FILE = stderr;
  43         chair_FILE = 0;
  44 }
  45
  46
  47 FGRAY::~FGRAY() {
  48 }
  49
  50
  51 // Ray Woodworth (949) 262-9118 has a three axis motion chair.
  52 //
  53 // It expects +/- 5V signals for full scale.  In channel order, axes are:
  54 //      roll, pitch, yaw, sway, surge, heave
  55 // The drivers are capable of generating (in the same order)
  56 //      +/- 30deg, 30deg, 30deg, 12in, 12in, 12in
  57 // The signs of the motion are such that positive volts gives
  58 //      head right, head back, feet right, body right, body back, body up
  59 //
  60 // In this code implementation, the voltage outputs are generated
  61 // using a ComputerBoards DDA06/Jr card and the associated Linux driver.
  62 // Data is written to the device /dev/dda06jr-A as byte triplets;
  63 // The first byte is the channel number (0-5 respectively) and
  64 // the remaining two bytes are an unsigned short for the signal.
  65
  66
  67 bool FGRAY::gen_message() {
  68     // cout << "generating RayWoodworth message" << endl;
  69     FlightProperties f;
  70
  71     int axis, subaxis;
  72     const double fullscale[6] = { -0.5, -0.5, -0.5, /* radians */
  73                                   -0.3, -0.3, -0.15  /* meters */ };
  74
  75     /* Figure out how big our timesteps are */
  76     double dt = 0.05; /* seconds */
  77
  78     /* get basic information about gravity */
  79     double grav_acc = -9.81;
  80     double vert_acc = f.get_A_Z_pilot() * 0.3;
  81     if ( -3.0 < vert_acc )
  82         vert_acc = -3.0;
  83
  84     for ( axis = 0; axis < 3; axis++ )
  85     {   /* Compute each angular axis together with the linear
  86            axis which is coupled by smooth coordinated flight
  87         */
  88         double ang_pos;
  89         double lin_pos, lin_acc;
  90
  91         /* Retrieve the desired components */
  92         switch ( axis ) {
  93         case 0: ang_pos = f.get_Phi();
  94                 lin_acc = f.get_A_Y_pilot() * 0.3;
  95                 break;
  96         case 1: ang_pos = f.get_Theta();
  97                 lin_acc = f.get_A_X_pilot() * 0.3;
  98                 break;
  99         case 2: ang_pos = f.get_Psi();
 100                 lin_acc = grav_acc - vert_acc;
 101                 break;
 102         default:
 103                 ang_pos = 0.0;
 104                 lin_acc = 0.0;
 105                 break;
 106         }
 107
 108         /* Make sure the angles are reasonable onscale */
 109         /* We use an asymmetric mapping so that the chair behaves
 110            reasonably when upside down.  Otherwise it oscillates. */
 111         while ( ang_pos < -SGD_2PI/3 ) {
 112                 ang_pos += SGD_2PI;
 113         }
 114         while ( ang_pos >  2*SGD_2PI/3 ) {
 115                 ang_pos -= SGD_2PI;
 116         }
 117
 118         /* Tell interested parties what the situation is */
 119         if (chair_FILE) {
 120             fprintf ( chair_FILE, "RAY %s, %8.3f rad %8.3f m/s/s  =>",
 121                       ((axis==0)?"Roll ":((axis==1)?"Pitch":"Yaw  ")),
 122                       ang_pos, lin_acc );
 123         }
 124
 125         /* The upward direction and axis are special cases */
 126         if ( axis == 2 )
 127         {
 128         /* heave */
 129                 /* Integrate vertical acceleration into velocity,
 130                    diluted by 50% and with a 0.2 second high pass */
 131                 chair_rising += ( lin_acc - chair_rising ) * dt * 0.5;
 132                 /* Integrate velocity into position, 0.2 sec high pass */
 133                 chair_height += ( chair_rising - chair_height ) * dt * 0.5;
 134                 lin_pos = chair_height;
 135
 136         /* yaw */
 137                 /* Make sure that we walk through North cleanly */
 138                 if ( fabs ( ang_pos - chair_heading ) > SGD_PI )
 139                 {       /* Need to swing chair by 360 degrees */
 140                         if ( ang_pos < chair_heading )
 141                                 chair_heading -= SGD_2PI;
 142                         else    chair_heading +=  SGD_2PI;
 143                 }
 144                 /* Remove the chair heading from the true heading */
 145                 ang_pos -= chair_heading;
 146                 /* Wash out the error at 5 sec timeconstant because
 147                    a standard rate turn is 3 deg/sec and the chair
 148                    can just about represent 30 degrees full scale.  */
 149                 chair_heading += ang_pos * dt * 0.2;
 150                 /* If they turn fast, at 90 deg error subtract 30 deg */
 151                 if ( fabs(ang_pos) > SGD_PI_2 )
 152                         chair_heading += ang_pos / 3;
 153
 154         } else
 155         {       /* 3 second low pass to find attitude and gravity vector */
 156                 chair_vertical[axis] += ( dt / 3 ) *
 157                         ( lin_acc / vert_acc + ang_pos
 158                                 - chair_vertical[axis] );
 159                 /* find out how much linear acceleration is left */
 160                 lin_acc -= chair_vertical[axis] * vert_acc;
 161                 /* reposition the pilot tilt relative to the chair */
 162                 ang_pos -= chair_vertical[axis];
 163                 /* integrate linear acceleration into a position */
 164                 lin_pos = lin_acc; /* HACK */
 165         }
 166
 167         /* Tell interested parties what we'll do */
 168         if ( chair_FILE ) {
 169             fprintf ( chair_FILE, "  %8.3f deg %8.3f cm.\n",
 170                       ang_pos * 60.0, lin_pos * 100.0 );
 171         }
 172
 173         /* Write the resulting numbers to the command buffer */
 174         /* The first pass number is linear, second pass is angle */
 175         for ( subaxis = axis; subaxis < 6; subaxis += 3 )
 176         {       unsigned short *dac;
 177                 /* Select the DAC in the command buffer */
 178                 buf [ 3*subaxis ] = subaxis;
 179                 dac = (unsigned short *) ( buf + 1 + 3*subaxis );
 180                 /* Select the relevant number to put there */
 181                 double propose = ( subaxis < 3 ) ? ang_pos : lin_pos;
 182                 /* Scale to the hardware's full scale range */
 183                 propose /= fullscale [ subaxis ];
 184                 /* Use a sine shaped washout on all axes */
 185                 if ( propose < -SGD_PI_2 ) *dac = 0x0000; else
 186                 if ( propose >  SGD_PI_2 ) *dac = 0xFFFF; else
 187                    *dac = (unsigned short) ( 32767 *
 188                                 ( 1.0 + sin ( propose ) ) );
 189         }
 190
 191         /* That concludes the per-axis calculations */
 192     }
 193
 194     /* Tell the caller what we did */
 195     length = 18;
 196
 197     return true;
 198 }
 199
 200
 201 // parse RUL message
 202 bool FGRAY::parse_message() {
 203     SG_LOG( SG_IO, SG_ALERT, "RAY input not supported" );
 204
 205     return false;
 206 }
 207
 208
 209 // process work for this port
 210 bool FGRAY::process() {
 211     SGIOChannel *io = get_io_channel();
 212
 213     if ( get_direction() == SG_IO_OUT ) {
 214         gen_message();
 215         if ( ! io->write( buf, length ) ) {
 216             SG_LOG( SG_IO, SG_ALERT, "Error writing data." );
 217             return false;
 218         }
 219     } else if ( get_direction() == SG_IO_IN ) {
 220         SG_LOG( SG_IO, SG_ALERT, "in direction not supported for RAY." );
 221         return false;
 222     }
 223
 224     return true;
 225 }