src/Time/TimeManager.cxx

   1 // TimeManager.cxx -- simulation-wide time management
   2 //
   3 // Written by James Turner, started July 2010.
   4 //
   5 // Copyright (C) 2010  Curtis L. Olson  - http://www.flightgear.org/~curt
   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 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  22 # include "config.h"
  23 #endif
  24
  25 #include "TimeManager.hxx"
  26
  27 #ifdef _WIN32
  28 #  define WIN32_LEAN_AND_MEAN
  29 #  include <windows.h> // for Sleep()
  30 #else
  31 #  include <unistd.h> // for usleep()
  32 #endif
  33
  34 #include <simgear/timing/sg_time.hxx>
  35 #include <simgear/structure/event_mgr.hxx>
  36 #include <simgear/misc/sg_path.hxx>
  37 #include <simgear/timing/lowleveltime.h>
  38
  39 #include <Main/fg_props.hxx>
  40 #include <Main/globals.hxx>
  41 #include <Time/sunsolver.hxx>
  42
  43 TimeManager::TimeManager() :
  44   _inited(false),
  45   _impl(NULL)
  46 {
  47
  48 }
  49
  50 void TimeManager::init()
  51 {
  52   if (_inited) {
  53     // time manager has to be initialised early, so needs to be defensive
  54     // about multiple initialisation
  55     return;
  56   }
  57
  58   _firstUpdate = true;
  59   _inited = true;
  60   _dtRemainder = 0.0;
  61
  62   _maxDtPerFrame = fgGetNode("/sim/max-simtime-per-frame", true);
  63   _clockFreeze = fgGetNode("/sim/freeze/clock", true);
  64   _timeOverride = fgGetNode("/sim/time/cur-time-override", true);
  65
  66   _longitudeDeg = fgGetNode("/position/longitude-deg", true);
  67   _latitudeDeg = fgGetNode("/position/latitude-deg", true);
  68
  69   SGPath zone(globals->get_fg_root());
  70   zone.append("Timezone");
  71   double lon = _longitudeDeg->getDoubleValue() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
  72   double lat = _latitudeDeg->getDoubleValue() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
  73   _impl = new SGTime(lon, lat, zone.str(), _timeOverride->getLongValue());
  74
  75   globals->set_warp_delta(0);
  76
  77   globals->get_event_mgr()->addTask("updateLocalTime", this,
  78                             &TimeManager::updateLocalTime, 30*60 );
  79   updateLocalTime();
  80
  81   _impl->update(lon, lat, _timeOverride->getLongValue(),
  82                globals->get_warp());
  83   globals->set_time_params(_impl);
  84
  85 // frame/update-rate counters
  86   _frameRate = fgGetNode("/sim/frame-rate", true);
  87   _lastFrameTime = _impl->get_cur_time();
  88   _frameCount = 0;
  89 }
  90
  91 void TimeManager::postinit()
  92 {
  93   initTimeOffset();
  94 }
  95
  96 void TimeManager::reinit()
  97 {
  98   globals->set_time_params(NULL);
  99   delete _impl;
 100   _inited = false;
 101   globals->get_event_mgr()->removeTask("updateLocalTime");
 102
 103   init();
 104   postinit();
 105 }
 106
 107 void TimeManager::computeTimeDeltas(double& simDt, double& realDt)
 108 {
 109   // Update the elapsed time.
 110   if (_firstUpdate) {
 111     _lastStamp.stamp();
 112     _firstUpdate = false;
 113     _lastClockFreeze = _clockFreeze->getBoolValue();
 114   }
 115
 116   bool scenery_loaded = fgGetBool("sim/sceneryloaded");
 117   bool wait_for_scenery = !(scenery_loaded || fgGetBool("sim/sceneryloaded-override"));
 118
 119   if (!wait_for_scenery) {
 120     throttleUpdateRate();
 121   }
 122
 123   SGTimeStamp currentStamp;
 124   currentStamp.stamp();
 125   double dt = (currentStamp - _lastStamp).toSecs();
 126
 127 // Limit the time we need to spend in simulation loops
 128 // That means, if the /sim/max-simtime-per-frame value is strictly positive
 129 // you can limit the maximum amount of time you will do simulations for
 130 // one frame to display. The cpu time spent in simulations code is roughly
 131 // at least O(real_delta_time_sec). If this is (due to running debug
 132 // builds or valgrind or something different blowing up execution times)
 133 // larger than the real time you will no longer get any response
 134 // from flightgear. This limits that effect. Just set to property from
 135 // your .fgfsrc or commandline ...
 136   double dtMax = _maxDtPerFrame->getDoubleValue();
 137   if (0 < dtMax && dtMax < dt) {
 138     dt = dtMax;
 139   }
 140
 141   int model_hz = fgGetInt("/sim/model-hz");
 142
 143   SGSubsystemGroup* fdmGroup =
 144     globals->get_subsystem_mgr()->get_group(SGSubsystemMgr::FDM);
 145   fdmGroup->set_fixed_update_time(1.0 / model_hz);
 146
 147 // round the real time down to a multiple of 1/model-hz.
 148 // this way all systems are updated the _same_ amount of dt.
 149   dt += _dtRemainder;
 150   int multiLoop = long(floor(dt * model_hz));
 151   multiLoop = SGMisc<long>::max(0, multiLoop);
 152   _dtRemainder = dt - double(multiLoop)/double(model_hz);
 153   dt = double(multiLoop)/double(model_hz);
 154
 155   realDt = dt;
 156   if (_clockFreeze->getBoolValue() || wait_for_scenery) {
 157     simDt = 0;
 158   } else {
 159     simDt = dt;
 160   }
 161
 162   _lastStamp = currentStamp;
 163   globals->inc_sim_time_sec(simDt);
 164
 165 // These are useful, especially for Nasal scripts.
 166   fgSetDouble("/sim/time/delta-realtime-sec", realDt);
 167   fgSetDouble("/sim/time/delta-sec", simDt);
 168 }
 169
 170 void TimeManager::update(double dt)
 171 {
 172   bool freeze = _clockFreeze->getBoolValue();
 173   if (freeze) {
 174     // clock freeze requested
 175     if (_timeOverride->getLongValue() == 0) {
 176       fgSetLong( "/sim/time/cur-time-override", _impl->get_cur_time());
 177       globals->set_warp(0);
 178     }
 179   } else {
 180     // no clock freeze requested
 181     if (_lastClockFreeze) {
 182     // clock just unfroze, let's set warp as the difference
 183     // between frozen time and current time so we don't get a
 184     // time jump (and corresponding sky object and lighting
 185     // jump.)
 186       globals->set_warp(_timeOverride->getLongValue() - time(NULL));
 187       fgSetLong( "/sim/time/cur-time-override", 0 );
 188     }
 189
 190     if ( globals->get_warp_delta() != 0 ) {
 191       globals->inc_warp( globals->get_warp_delta() );
 192     }
 193   }
 194
 195   _lastClockFreeze = freeze;
 196   double lon = _longitudeDeg->getDoubleValue() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
 197   double lat = _latitudeDeg->getDoubleValue() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
 198   _impl->update(lon, lat,
 199                _timeOverride->getLongValue(),
 200                globals->get_warp());
 201
 202   computeFrameRate();
 203 }
 204
 205 void TimeManager::computeFrameRate()
 206 {
 207   // Calculate frame rate average
 208   if ((_impl->get_cur_time() != _lastFrameTime) && (_lastFrameTime > 0)) {
 209     _frameRate->setIntValue(_frameCount);
 210     _frameCount = 0;
 211   }
 212
 213   _lastFrameTime = _impl->get_cur_time();
 214   ++_frameCount;
 215 }
 216
 217 void TimeManager::throttleUpdateRate()
 218 {
 219   double throttle_hz = fgGetDouble("/sim/frame-rate-throttle-hz", 0.0);
 220   SGTimeStamp currentStamp;
 221
 222   // common case, no throttle requested
 223   if (throttle_hz <= 0.0) {
 224     return; // no-op
 225   }
 226
 227   double frame_us = 1000000.0 / throttle_hz;
 228 #define FG_SLEEP_BASED_TIMING 1
 229 #if defined(FG_SLEEP_BASED_TIMING)
 230   // sleep based timing loop.
 231   //
 232   // Calling sleep, even usleep() on linux is less accurate than
 233   // we like, but it does free up the cpu for other tasks during
 234   // the sleep so it is desirable.  Because of the way sleep()
 235   // is implemented in consumer operating systems like windows
 236   // and linux, you almost always sleep a little longer than the
 237   // requested amount.
 238   //
 239   // To combat the problem of sleeping too long, we calculate the
 240   // desired wait time and shorten it by 2000us (2ms) to avoid
 241   // [hopefully] over-sleep'ing.  The 2ms value was arrived at
 242   // via experimentation.  We follow this up at the end with a
 243   // simple busy-wait loop to get the final pause timing exactly
 244   // right.
 245   //
 246   // Assuming we don't oversleep by more than 2000us, this
 247   // should be a reasonable compromise between sleep based
 248   // waiting, and busy waiting.
 249
 250   // sleep() will always overshoot by a bit so undersleep by
 251   // 2000us in the hopes of never oversleeping.
 252   frame_us -= 2000.0;
 253   if ( frame_us < 0.0 ) {
 254       frame_us = 0.0;
 255   }
 256
 257   currentStamp.stamp();
 258
 259   double elapsed_us = (currentStamp - _lastStamp).toUSecs();
 260   if ( elapsed_us < frame_us ) {
 261     double requested_us = frame_us - elapsed_us;
 262
 263 #ifdef _WIN32
 264     Sleep ((int)(requested_us / 1000.0)) ;
 265 #else
 266     usleep(requested_us) ;
 267 #endif
 268   }
 269 #endif
 270
 271   // busy wait timing loop.
 272   //
 273   // This yields the most accurate timing.  If the previous
 274   // ulMilliSecondSleep() call is omitted this will peg the cpu
 275   // (which is just fine if FG is the only app you care about.)
 276   currentStamp.stamp();
 277   SGTimeStamp next_time_stamp = _lastStamp;
 278   next_time_stamp += SGTimeStamp::fromSec(1e-6*frame_us);
 279   while ( currentStamp < next_time_stamp ) {
 280       currentStamp.stamp();
 281   }
 282 }
 283
 284 // periodic time updater wrapper
 285 void TimeManager::updateLocalTime()
 286 {
 287   SGPath zone(globals->get_fg_root());
 288   zone.append("Timezone");
 289
 290   double lon = _longitudeDeg->getDoubleValue() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
 291   double lat = _latitudeDeg->getDoubleValue() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
 292
 293   SG_LOG(SG_GENERAL, SG_INFO, "updateLocal(" << lon << ", " << lat << ", " << zone.str() << ")");
 294   _impl->updateLocal(lon, lat, zone.str());
 295 }
 296
 297 void TimeManager::initTimeOffset()
 298 {
 299   // Handle potential user specified time offsets
 300   int orig_warp = globals->get_warp();
 301   time_t cur_time = _impl->get_cur_time();
 302   time_t currGMT = sgTimeGetGMT( gmtime(&cur_time) );
 303   time_t systemLocalTime = sgTimeGetGMT( localtime(&cur_time) );
 304   time_t aircraftLocalTime =
 305       sgTimeGetGMT( fgLocaltime(&cur_time, _impl->get_zonename() ) );
 306
 307   // Okay, we now have several possible scenarios
 308   int offset = fgGetInt("/sim/startup/time-offset");
 309   string offset_type = fgGetString("/sim/startup/time-offset-type");
 310   double lon = _longitudeDeg->getDoubleValue() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
 311   double lat = _latitudeDeg->getDoubleValue() * SG_DEGREES_TO_RADIANS;
 312   int warp = 0;
 313
 314   if ( offset_type == "real" ) {
 315       warp = 0;
 316   } else if ( offset_type == "dawn" ) {
 317       warp = fgTimeSecondsUntilSunAngle( cur_time, lon, lat, 90.0, true );
 318   } else if ( offset_type == "morning" ) {
 319      warp = fgTimeSecondsUntilSunAngle( cur_time, lon, lat, 75.0, true );
 320   } else if ( offset_type == "noon" ) {
 321      warp = fgTimeSecondsUntilSunAngle( cur_time, lon, lat, 0.0, true );
 322   } else if ( offset_type == "afternoon" ) {
 323     warp = fgTimeSecondsUntilSunAngle( cur_time, lon, lat, 60.0, false );
 324   } else if ( offset_type == "dusk" ) {
 325     warp = fgTimeSecondsUntilSunAngle( cur_time, lon, lat, 90.0, false );
 326   } else if ( offset_type == "evening" ) {
 327     warp = fgTimeSecondsUntilSunAngle( cur_time, lon, lat, 100.0, false );
 328   } else if ( offset_type == "midnight" ) {
 329     warp = fgTimeSecondsUntilSunAngle( cur_time, lon, lat, 180.0, false );
 330   } else if ( offset_type == "system-offset" ) {
 331     warp = offset;
 332     orig_warp = 0;
 333   } else if ( offset_type == "gmt-offset" ) {
 334     warp = offset - (currGMT - systemLocalTime);
 335     orig_warp = 0;
 336   } else if ( offset_type == "latitude-offset" ) {
 337     warp = offset - (aircraftLocalTime - systemLocalTime);
 338     orig_warp = 0;
 339   } else if ( offset_type == "system" ) {
 340     warp = offset - (systemLocalTime - currGMT) - cur_time;
 341   } else if ( offset_type == "gmt" ) {
 342       warp = offset - cur_time;
 343   } else if ( offset_type == "latitude" ) {
 344       warp = offset - (aircraftLocalTime - currGMT)- cur_time;
 345   } else {
 346     SG_LOG( SG_GENERAL, SG_ALERT,
 347           "TimeManager::initTimeOffset: unsupported offset: " << offset_type );
 348      warp = 0;
 349   }
 350
 351   globals->set_warp( orig_warp + warp );
 352   _impl->update(lon, lat, _timeOverride->getLongValue(),
 353                globals->get_warp() );
 354
 355   SG_LOG( SG_GENERAL, SG_INFO, "After fgInitTimeOffset(): warp = "
 356             << globals->get_warp() );
 357 }