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
  28 #include <FDM/flight.hxx>
  29
  30 #include "ray.hxx"
  31
  32
  33 FGRAY::FGRAY() {
  34         chair_rising = 0.0;
  35         chair_height = 0.0;
  36         chair_heading = 0.0;
  37         chair_vertical[0] = 0.0;
  38         chair_vertical[1] = 0.0;
  39 //      chair_FILE = stderr;
  40         chair_FILE = 0;
  41 }
  42
  43
  44 FGRAY::~FGRAY() {
  45 }
  46
  47
  48 // Ray Woodworth (949) 262-9118 has a three axis motion chair.
  49 //
  50 // It expects +/- 5V signals for full scale.  In channel order, axes are:
  51 //      roll, pitch, yaw, sway, surge, heave
  52 // The drivers are capable of generating (in the same order)
  53 //      +/- 30deg, 30deg, 30deg, 12in, 12in, 12in
  54 // The signs of the motion are such that positive volts gives
  55 //      head right, head back, feet right, body right, body back, body up
  56 //
  57 // In this code implementation, the voltage outputs are generated
  58 // using a ComputerBoards DDA06/Jr card and the associated Linux driver.
  59 // Data is written to the device /dev/dda06jr-A as byte triplets;
  60 // The first byte is the channel number (0-5 respectively) and
  61 // the remaining two bytes are an unsigned short for the signal.
  62
  63
  64 bool FGRAY::gen_message() {
  65     // cout << "generating RayWoodworth message" << endl;
  66     FGInterface *f = cur_fdm_state;
  67     int axis, subaxis;
  68     const double fullscale[6] = { -0.5, -0.5, -0.5, /* radians */
  69                                   -0.3, -0.3, -0.15  /* meters */ };
  70
  71     /* Figure out how big our timesteps are */
  72     double dt = 0.05; /* seconds */
  73
  74     /* get basic information about gravity */
  75     double grav_acc = -9.81;
  76     double vert_acc = f->get_A_Z_pilot() * 0.3;
  77     if ( -3.0 < vert_acc )
  78         vert_acc = -3.0;
  79
  80     for ( axis = 0; axis < 3; axis++ )
  81     {   /* Compute each angular axis together with the linear
  82            axis which is coupled by smooth coordinated flight
  83         */
  84         double ang_pos;
  85         double lin_pos, lin_acc;
  86
  87         /* Retrieve the desired components */
  88         switch ( axis ) {
  89         case 0: ang_pos = f->get_Phi();
  90                 lin_acc = f->get_A_Y_pilot() * 0.3;
  91                 break;
  92         case 1: ang_pos = f->get_Theta();
  93                 lin_acc = f->get_A_X_pilot() * 0.3;
  94                 break;
  95         case 2: ang_pos = f->get_Psi();
  96                 lin_acc = grav_acc - vert_acc;
  97                 break;
  98         default:
  99                 ang_pos = 0.0;
 100                 lin_acc = 0.0;
 101                 break;
 102         }
 103
 104         /* Make sure the angles are reasonable onscale */
 105         /* We use an asymmetric mapping so that the chair behaves
 106            reasonably when upside down.  Otherwise it oscillates. */
 107         while ( ang_pos < -2*SGD_PI/3 ) {
 108                 ang_pos += 2 * SGD_PI;
 109         }
 110         while ( ang_pos >  4*SGD_PI/3 ) {
 111                 ang_pos -= 2 * SGD_PI;
 112         }
 113
 114         /* Tell interested parties what the situation is */
 115         if (chair_FILE) {
 116             fprintf ( chair_FILE, "RAY %s, %8.3f rad %8.3f m/s/s  =>",
 117                       ((axis==0)?"Roll ":((axis==1)?"Pitch":"Yaw  ")),
 118                       ang_pos, lin_acc );
 119         }
 120
 121         /* The upward direction and axis are special cases */
 122         if ( axis == 2 )
 123         {
 124         /* heave */
 125                 /* Integrate vertical acceleration into velocity,
 126                    diluted by 50% and with a 0.2 second high pass */
 127                 chair_rising += ( lin_acc - chair_rising ) * dt * 0.5;
 128                 /* Integrate velocity into position, 0.2 sec high pass */
 129                 chair_height += ( chair_rising - chair_height ) * dt * 0.5;
 130                 lin_pos = chair_height;
 131
 132         /* yaw */
 133                 /* Make sure that we walk through North cleanly */
 134                 if ( fabs ( ang_pos - chair_heading ) > SGD_PI )
 135                 {       /* Need to swing chair by 360 degrees */
 136                         if ( ang_pos < chair_heading )
 137                                 chair_heading -= 2 * SGD_PI;
 138                         else    chair_heading += 2 * SGD_PI;
 139                 }
 140                 /* Remove the chair heading from the true heading */
 141                 ang_pos -= chair_heading;
 142                 /* Wash out the error at 5 sec timeconstant because
 143                    a standard rate turn is 3 deg/sec and the chair
 144                    can just about represent 30 degrees full scale.  */
 145                 chair_heading += ang_pos * dt * 0.2;
 146                 /* If they turn fast, at 90 deg error subtract 30 deg */
 147                 if ( fabs(ang_pos) > SGD_PI / 2 )
 148                         chair_heading += ang_pos / 3;
 149
 150         } else
 151         {       /* 3 second low pass to find attitude and gravity vector */
 152                 chair_vertical[axis] += ( dt / 3 ) *
 153                         ( lin_acc / vert_acc + ang_pos
 154                                 - chair_vertical[axis] );
 155                 /* find out how much linear acceleration is left */
 156                 lin_acc -= chair_vertical[axis] * vert_acc;
 157                 /* reposition the pilot tilt relative to the chair */
 158                 ang_pos -= chair_vertical[axis];
 159                 /* integrate linear acceleration into a position */
 160                 lin_pos = lin_acc; /* HACK */
 161         }
 162
 163         /* Tell interested parties what we'll do */
 164         if ( chair_FILE ) {
 165             fprintf ( chair_FILE, "  %8.3f deg %8.3f cm.\n",
 166                       ang_pos * 60.0, lin_pos * 100.0 );
 167         }
 168
 169         /* Write the resulting numbers to the command buffer */
 170         /* The first pass number is linear, second pass is angle */
 171         for ( subaxis = axis; subaxis < 6; subaxis += 3 )
 172         {       unsigned short *dac;
 173                 /* Select the DAC in the command buffer */
 174                 buf [ 3*subaxis ] = subaxis;
 175                 dac = (unsigned short *) ( buf + 1 + 3*subaxis );
 176                 /* Select the relevant number to put there */
 177                 double propose = ( subaxis < 3 ) ? ang_pos : lin_pos;
 178                 /* Scale to the hardware's full scale range */
 179                 propose /= fullscale [ subaxis ];
 180                 /* Use a sine shaped washout on all axes */
 181                 if ( propose < -SGD_PI / 2 ) *dac = 0x0000; else
 182                 if ( propose >  SGD_PI / 2 ) *dac = 0xFFFF; else
 183                    *dac = (unsigned short) ( 32767 *
 184                                 ( 1.0 + sin ( propose ) ) );
 185         }
 186
 187         /* That concludes the per-axis calculations */
 188     }
 189
 190     /* Tell the caller what we did */
 191     length = 18;
 192
 193     return true;
 194 }
 195
 196
 197 // parse RUL message
 198 bool FGRAY::parse_message() {
 199     SG_LOG( SG_IO, SG_ALERT, "RAY input not supported" );
 200
 201     return false;
 202 }
 203
 204
 205 // process work for this port
 206 bool FGRAY::process() {
 207     SGIOChannel *io = get_io_channel();
 208
 209     if ( get_direction() == SG_IO_OUT ) {
 210         gen_message();
 211         if ( ! io->write( buf, length ) ) {
 212             SG_LOG( SG_IO, SG_ALERT, "Error writing data." );
 213             return false;
 214         }
 215     } else if ( get_direction() == SG_IO_IN ) {
 216         SG_LOG( SG_IO, SG_ALERT, "in direction not supported for RAY." );
 217         return false;
 218     }
 219
 220     return true;
 221 }