Peter Barker
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Peter Barker
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#include "SIMState.h" |
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#if AP_SIM_ENABLED && CONFIG_HAL_BOARD != HAL_BOARD_SITL |
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/*
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* This is a very-much-cut-down AP_HAL_SITL object. We should make |
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* PA_HAL_SITL use this object - by moving a lot more code from over |
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* there into here. |
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*/ |
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#include <SITL/SIM_Multicopter.h> |
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extern const AP_HAL::HAL& hal; |
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using namespace AP_HAL; |
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#include <AP_Terrain/AP_Terrain.h> |
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void SIMState::update() |
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{ |
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static bool init_done; |
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if (!init_done) { |
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init_done = true; |
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sitl_model = SITL::MultiCopter::create("+"); |
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} |
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_fdm_input_step(); |
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} |
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/*
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setup for SITL handling |
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*/ |
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void SIMState::_sitl_setup(const char *home_str) |
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{ |
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_home_str = home_str; |
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printf("Starting SITL input\n"); |
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// find the barometer object if it exists
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_barometer = AP_Baro::get_singleton(); |
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} |
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/*
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step the FDM by one time step |
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*/ |
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void SIMState::_fdm_input_step(void) |
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{ |
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fdm_input_local(); |
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} |
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/*
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get FDM input from a local model |
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*/ |
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void SIMState::fdm_input_local(void) |
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{ |
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struct sitl_input input; |
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// construct servos structure for FDM
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_simulator_servos(input); |
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// read servo inputs from ride along flight controllers
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// ride_along.receive(input);
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// update the model
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sitl_model->update_model(input); |
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// get FDM output from the model
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if (_sitl == nullptr) { |
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_sitl = AP::sitl(); |
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} |
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if (_sitl) { |
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sitl_model->fill_fdm(_sitl->state); |
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if (_sitl->rc_fail == SITL::SIM::SITL_RCFail_None) { |
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for (uint8_t i=0; i< _sitl->state.rcin_chan_count; i++) { |
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pwm_input[i] = 1000 + _sitl->state.rcin[i]*1000; |
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} |
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} |
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} |
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// output JSON state to ride along flight controllers
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// ride_along.send(_sitl->state,sitl_model->get_position_relhome());
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#if HAL_SIM_GIMBAL_ENABLED |
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if (gimbal != nullptr) { |
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gimbal->update(); |
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} |
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#endif |
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#if HAL_SIM_ADSB_ENABLED |
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if (adsb != nullptr) { |
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adsb->update(); |
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} |
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#endif |
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if (vicon != nullptr) { |
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Quaternion attitude; |
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sitl_model->get_attitude(attitude); |
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vicon->update(sitl_model->get_location(), |
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sitl_model->get_position_relhome(), |
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sitl_model->get_velocity_ef(), |
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attitude); |
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} |
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if (benewake_tf02 != nullptr) { |
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benewake_tf02->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (benewake_tf03 != nullptr) { |
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benewake_tf03->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (benewake_tfmini != nullptr) { |
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|
benewake_tfmini->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (lightwareserial != nullptr) { |
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lightwareserial->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (lightwareserial_binary != nullptr) { |
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lightwareserial_binary->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (lanbao != nullptr) { |
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|
lanbao->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (blping != nullptr) { |
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|
blping->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (leddarone != nullptr) { |
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|
leddarone->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (USD1_v0 != nullptr) { |
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|
USD1_v0->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (USD1_v1 != nullptr) { |
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|
USD1_v1->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (maxsonarseriallv != nullptr) { |
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|
maxsonarseriallv->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (wasp != nullptr) { |
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|
wasp->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (nmea != nullptr) { |
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|
nmea->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (rf_mavlink != nullptr) { |
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|
rf_mavlink->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (gyus42v2 != nullptr) { |
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|
gyus42v2->update(sitl_model->rangefinder_range()); |
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} |
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if (efi_ms != nullptr) { |
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efi_ms->update(); |
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} |
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if (frsky_d != nullptr) { |
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frsky_d->update(); |
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} |
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// if (frsky_sport != nullptr) {
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// frsky_sport->update();
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// }
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// if (frsky_sportpassthrough != nullptr) {
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// frsky_sportpassthrough->update();
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|
// }
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#if AP_SIM_CRSF_ENABLED |
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if (crsf != nullptr) { |
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crsf->update(); |
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} |
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#endif |
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#if HAL_SIM_PS_RPLIDARA2_ENABLED |
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if (rplidara2 != nullptr) { |
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rplidara2->update(sitl_model->get_location()); |
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} |
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#endif |
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#if HAL_SIM_PS_TERARANGERTOWER_ENABLED |
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if (terarangertower != nullptr) { |
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terarangertower->update(sitl_model->get_location()); |
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} |
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#endif |
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#if HAL_SIM_PS_LIGHTWARE_SF45B_ENABLED |
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if (sf45b != nullptr) { |
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|
sf45b->update(sitl_model->get_location()); |
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|
} |
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#endif |
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if (vectornav != nullptr) { |
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vectornav->update(); |
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} |
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if (lord != nullptr) { |
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lord->update(); |
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} |
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#if HAL_SIM_AIS_ENABLED |
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if (ais != nullptr) { |
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ais->update(); |
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} |
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#endif |
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for (uint8_t i=0; i<ARRAY_SIZE(gps); i++) { |
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if (gps[i] != nullptr) { |
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gps[i]->update(); |
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} |
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} |
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// update simulation time
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if (_sitl) { |
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hal.scheduler->stop_clock(_sitl->state.timestamp_us); |
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} else { |
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hal.scheduler->stop_clock(AP_HAL::micros64()+100); |
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} |
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set_height_agl(); |
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_synthetic_clock_mode = true; |
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_update_count++; |
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} |
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/*
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create sitl_input structure for sending to FDM |
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*/ |
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void SIMState::_simulator_servos(struct sitl_input &input) |
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{ |
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// output at chosen framerate
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uint32_t now = AP_HAL::micros(); |
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// last_update_usec = now;
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float altitude = _barometer?_barometer->get_altitude():0; |
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float wind_speed = 0; |
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float wind_direction = 0; |
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float wind_dir_z = 0; |
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// give 5 seconds to calibrate airspeed sensor at 0 wind speed
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if (wind_start_delay_micros == 0) { |
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wind_start_delay_micros = now; |
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} else if (_sitl && (now - wind_start_delay_micros) > 5000000 ) { |
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// The EKF does not like step inputs so this LPF keeps it happy.
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wind_speed = _sitl->wind_speed_active = (0.95f*_sitl->wind_speed_active) + (0.05f*_sitl->wind_speed); |
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wind_direction = _sitl->wind_direction_active = (0.95f*_sitl->wind_direction_active) + (0.05f*_sitl->wind_direction); |
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|
wind_dir_z = _sitl->wind_dir_z_active = (0.95f*_sitl->wind_dir_z_active) + (0.05f*_sitl->wind_dir_z); |
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// pass wind into simulators using different wind types via param SIM_WIND_T*.
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switch (_sitl->wind_type) { |
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case SITL::SIM::WIND_TYPE_SQRT: |
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if (altitude < _sitl->wind_type_alt) { |
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wind_speed *= sqrtf(MAX(altitude / _sitl->wind_type_alt, 0)); |
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} |
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break; |
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case SITL::SIM::WIND_TYPE_COEF: |
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wind_speed += (altitude - _sitl->wind_type_alt) * _sitl->wind_type_coef; |
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break; |
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case SITL::SIM::WIND_TYPE_NO_LIMIT: |
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default: |
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break; |
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} |
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// never allow negative wind velocity
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wind_speed = MAX(wind_speed, 0); |
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} |
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input.wind.speed = wind_speed; |
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|
input.wind.direction = wind_direction; |
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|
input.wind.turbulence = _sitl?_sitl->wind_turbulance:0; |
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|
input.wind.dir_z = wind_dir_z; |
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for (uint8_t i=0; i<SITL_NUM_CHANNELS; i++) { |
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|
if (pwm_output[i] == 0xFFFF) { |
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|
input.servos[i] = 0; |
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} else { |
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input.servos[i] = pwm_output[i]; |
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} |
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} |
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if (_sitl != nullptr) { |
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|
// FETtec ESC simulation support. Input signals of 1000-2000
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// are positive thrust, 0 to 1000 are negative thrust. Deeper
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// changes required to support negative thrust - potentially
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// adding a field to input.
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if (_sitl != nullptr) { |
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|
if (_sitl->fetteconewireesc_sim.enabled()) { |
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|
_sitl->fetteconewireesc_sim.update_sitl_input_pwm(input); |
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|
for (uint8_t i=0; i<ARRAY_SIZE(input.servos); i++) { |
||||||
|
if (input.servos[i] != 0 && input.servos[i] < 1000) { |
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|
AP_HAL::panic("Bad input servo value (%u)", input.servos[i]); |
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|
} |
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|
} |
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|
} |
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} |
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} |
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float voltage = 0; |
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_current = 0; |
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||||||
|
if (_sitl != nullptr) { |
||||||
|
if (_sitl->state.battery_voltage <= 0) { |
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|
} else { |
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// FDM provides voltage and current
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voltage = _sitl->state.battery_voltage; |
||||||
|
_current = _sitl->state.battery_current; |
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|
} |
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} |
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||||||
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// assume 3DR power brick
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|
voltage_pin_value = ((voltage / 10.1f) / 5.0f) * 1024; |
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|
current_pin_value = ((_current / 17.0f) / 5.0f) * 1024; |
||||||
|
// fake battery2 as just a 25% gain on the first one
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|
voltage2_pin_value = ((voltage * 0.25f / 10.1f) / 5.0f) * 1024; |
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|
current2_pin_value = ((_current * 0.25f / 17.0f) / 5.0f) * 1024; |
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|
} |
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|
/*
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set height above the ground in meters |
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*/ |
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void SIMState::set_height_agl(void) |
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{ |
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static float home_alt = -1; |
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if (!_sitl) { |
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// in example program
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return; |
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} |
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if (is_equal(home_alt, -1.0f) && _sitl->state.altitude > 0) { |
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// remember home altitude as first non-zero altitude
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home_alt = _sitl->state.altitude; |
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} |
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#if AP_TERRAIN_AVAILABLE |
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if (_sitl != nullptr && |
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_sitl->terrain_enable) { |
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// get height above terrain from AP_Terrain. This assumes
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// AP_Terrain is working
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float terrain_height_amsl; |
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struct Location location; |
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location.lat = _sitl->state.latitude*1.0e7; |
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location.lng = _sitl->state.longitude*1.0e7; |
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AP_Terrain *_terrain = AP_Terrain::get_singleton(); |
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|
if (_terrain != nullptr && |
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_terrain->height_amsl(location, terrain_height_amsl)) { |
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|
_sitl->height_agl = _sitl->state.altitude - terrain_height_amsl; |
||||||
|
return; |
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|
} |
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} |
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|
#endif |
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|
|
||||||
|
if (_sitl != nullptr) { |
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|
// fall back to flat earth model
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|
_sitl->height_agl = _sitl->state.altitude - home_alt; |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
#endif // AP_SIM_ENABLED && CONFIG_HAL_BOARD != HAL_BOARD_SITL
|
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@ -0,0 +1,234 @@ |
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#pragma once |
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#include <SITL/SITL.h> |
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#if AP_SIM_ENABLED |
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#include <AP_HAL/AP_HAL.h> |
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||||||
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#include <AP_Baro/AP_Baro.h> |
||||||
|
#include <AP_InertialSensor/AP_InertialSensor.h> |
||||||
|
#include <AP_Compass/AP_Compass.h> |
||||||
|
#include <AP_Terrain/AP_Terrain.h> |
||||||
|
#include <SITL/SITL_Input.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_Gimbal.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_ADSB.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_Vicon.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_Benewake_TF02.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_Benewake_TF03.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_Benewake_TFmini.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_LightWareSerial.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_LightWareSerialBinary.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_Lanbao.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_BLping.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_LeddarOne.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_USD1_v0.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_USD1_v1.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_MaxsonarSerialLV.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_Wasp.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_NMEA.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_MAVLink.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_RF_GYUS42v2.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_VectorNav.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_LORD.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_AIS.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_GPS.h> |
||||||
|
|
||||||
|
#include <SITL/SIM_Frsky_D.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_CRSF.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_PS_RPLidarA2.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_PS_TeraRangerTower.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_PS_LightWare_SF45B.h> |
||||||
|
|
||||||
|
#include <SITL/SIM_RichenPower.h> |
||||||
|
#include <SITL/SIM_FETtecOneWireESC.h> |
||||||
|
#include <AP_HAL/utility/Socket.h> |
||||||
|
|
||||||
|
#include <AP_HAL/AP_HAL_Namespace.h> |
||||||
|
|
||||||
|
class AP_HAL::SIMState { |
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public: |
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|
||||||
|
// simulated airspeed, sonar and battery monitor
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||||||
|
uint16_t sonar_pin_value; // pin 0
|
||||||
|
uint16_t airspeed_pin_value; // pin 1
|
||||||
|
uint16_t airspeed_2_pin_value; // pin 2
|
||||||
|
uint16_t voltage_pin_value; // pin 13
|
||||||
|
uint16_t current_pin_value; // pin 12
|
||||||
|
uint16_t voltage2_pin_value; // pin 15
|
||||||
|
uint16_t current2_pin_value; // pin 14
|
||||||
|
|
||||||
|
void update(); |
||||||
|
|
||||||
|
void set_gps0(SITL::GPS *_gps) { gps[0] = _gps; } |
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|
||||||
|
uint16_t pwm_output[16]; // was SITL_NUM_CHANNELS
|
||||||
|
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||||||
|
private: |
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void _set_param_default(const char *parm); |
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void _sitl_setup(const char *home_str); |
||||||
|
void _setup_timer(void); |
||||||
|
void _setup_adc(void); |
||||||
|
|
||||||
|
void set_height_agl(void); |
||||||
|
void _set_signal_handlers(void) const; |
||||||
|
|
||||||
|
void _update_airspeed(float airspeed); |
||||||
|
void _simulator_servos(struct sitl_input &input); |
||||||
|
void _fdm_input_step(void); |
||||||
|
void fdm_input_local(void); |
||||||
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void wait_clock(uint64_t wait_time_usec); |
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uint16_t pwm_input[16]; // was SITL_RC_INPUT_CHANNELS
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// internal state
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// enum vehicle_type _vehicle;
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uint8_t _instance; |
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uint16_t _base_port; |
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pid_t _parent_pid; |
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uint32_t _update_count; |
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AP_Baro *_barometer; |
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#if CONFIG_HAL_BOARD == HAL_BOARD_SITL |
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SocketAPM _sitl_rc_in{true}; |
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#endif |
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SITL::SIM *_sitl; |
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uint16_t _rcin_port; |
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uint16_t _fg_view_port; |
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|
uint16_t _irlock_port; |
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float _current; |
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bool _synthetic_clock_mode; |
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bool _use_rtscts; |
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bool _use_fg_view; |
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const char *_fg_address; |
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// delay buffer variables
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static const uint8_t wind_buffer_length = 50; |
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// airspeed sensor delay buffer variables
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struct readings_wind { |
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uint32_t time; |
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float data; |
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}; |
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uint8_t store_index_wind; |
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|
uint32_t last_store_time_wind; |
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|
VectorN<readings_wind,wind_buffer_length> buffer_wind; |
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|
VectorN<readings_wind,wind_buffer_length> buffer_wind_2; |
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|
uint32_t time_delta_wind; |
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|
uint32_t delayed_time_wind; |
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|
uint32_t wind_start_delay_micros; |
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// internal SITL model
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SITL::Aircraft *sitl_model; |
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#if HAL_SIM_GIMBAL_ENABLED |
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// simulated gimbal
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bool enable_gimbal; |
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SITL::Gimbal *gimbal; |
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#endif |
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|
#if HAL_SIM_ADSB_ENABLED |
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|
// simulated ADSb
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|
SITL::ADSB *adsb; |
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#endif |
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|
// simulated vicon system:
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SITL::Vicon *vicon; |
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|
// simulated Benewake tf02 rangefinder:
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|
SITL::RF_Benewake_TF02 *benewake_tf02; |
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|
// simulated Benewake tf03 rangefinder:
|
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|
SITL::RF_Benewake_TF03 *benewake_tf03; |
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|
// simulated Benewake tfmini rangefinder:
|
||||||
|
SITL::RF_Benewake_TFmini *benewake_tfmini; |
||||||
|
|
||||||
|
// simulated LightWareSerial rangefinder - legacy protocol::
|
||||||
|
SITL::RF_LightWareSerial *lightwareserial; |
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|
// simulated LightWareSerial rangefinder - binary protocol:
|
||||||
|
SITL::RF_LightWareSerialBinary *lightwareserial_binary; |
||||||
|
// simulated Lanbao rangefinder:
|
||||||
|
SITL::RF_Lanbao *lanbao; |
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|
// simulated BLping rangefinder:
|
||||||
|
SITL::RF_BLping *blping; |
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|
// simulated LeddarOne rangefinder:
|
||||||
|
SITL::RF_LeddarOne *leddarone; |
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|
// simulated USD1 v0 rangefinder:
|
||||||
|
SITL::RF_USD1_v0 *USD1_v0; |
||||||
|
// simulated USD1 v1 rangefinder:
|
||||||
|
SITL::RF_USD1_v1 *USD1_v1; |
||||||
|
// simulated MaxsonarSerialLV rangefinder:
|
||||||
|
SITL::RF_MaxsonarSerialLV *maxsonarseriallv; |
||||||
|
// simulated Wasp rangefinder:
|
||||||
|
SITL::RF_Wasp *wasp; |
||||||
|
// simulated NMEA rangefinder:
|
||||||
|
SITL::RF_NMEA *nmea; |
||||||
|
// simulated MAVLink rangefinder:
|
||||||
|
SITL::RF_MAVLink *rf_mavlink; |
||||||
|
// simulated GYUS42v2 rangefinder:
|
||||||
|
SITL::RF_GYUS42v2 *gyus42v2; |
||||||
|
|
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|
// simulated Frsky devices
|
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|
SITL::Frsky_D *frsky_d; |
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|
// SITL::Frsky_SPort *frsky_sport;
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||||||
|
// SITL::Frsky_SPortPassthrough *frsky_sportpassthrough;
|
||||||
|
|
||||||
|
#if HAL_SIM_PS_RPLIDARA2_ENABLED |
||||||
|
// simulated RPLidarA2:
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|
SITL::PS_RPLidarA2 *rplidara2; |
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|
#endif |
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|
// simulated FETtec OneWire ESCs:
|
||||||
|
SITL::FETtecOneWireESC *fetteconewireesc; |
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|
#if HAL_SIM_PS_LIGHTWARE_SF45B_ENABLED |
||||||
|
// simulated SF45B proximity sensor:
|
||||||
|
SITL::PS_LightWare_SF45B *sf45b; |
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|
#endif |
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|
|
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|
#if HAL_SIM_PS_TERARANGERTOWER_ENABLED |
||||||
|
SITL::PS_TeraRangerTower *terarangertower; |
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|
#endif |
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|
#if AP_SIM_CRSF_ENABLED |
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|
// simulated CRSF devices
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|
SITL::CRSF *crsf; |
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#endif |
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|
// simulated VectorNav system:
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|
SITL::VectorNav *vectornav; |
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|
// simulated LORD Microstrain system
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|
SITL::LORD *lord; |
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|
#if HAL_SIM_JSON_MASTER_ENABLED |
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|
// Ride along instances via JSON SITL backend
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|
SITL::JSON_Master ride_along; |
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|
#endif |
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|
#if HAL_SIM_AIS_ENABLED |
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|
// simulated AIS stream
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SITL::AIS *ais; |
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#endif |
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// simulated EFI MegaSquirt device:
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|
SITL::EFI_MegaSquirt *efi_ms; |
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#if CONFIG_HAL_BOARD == HAL_BOARD_SITL |
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// output socket for flightgear viewing
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|
SocketAPM fg_socket{true}; |
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|
#endif |
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|
const char *defaults_path = HAL_PARAM_DEFAULTS_PATH; |
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|
const char *_home_str; |
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|
// simulated GPS devices
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|
SITL::GPS *gps[2]; // constrained by # of parameter sets
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|
}; |
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|
||||||
|
#endif // AP_SIM_ENABLED
|
||||||
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