Arcar5 Project P3

Made by Julien_ALARIC / Robotics

About the project

Programming of an existing NXP car with ARM M4 Processor, we have already the hardware but not the software.

Project info

Difficulty: Difficult

Platforms: Arm Mbed, NXP

Estimated time: 2 weeks

License: GNU General Public License, version 3 or later (GPL3+)

Items used in this project

Hardware components

NXP Car Microprocessor ARM M4, Leds, Pixel camera, ARC Hardware card, 2 DC Motors, Battery

x 1

Software apps and online services

	C programmed round robin software on ARM M4
	LabView programm for camera monitoring
	Wifi monitoring in Java

Hand tools and fabrication machines

soldering iron

x 1

Story

Project for our Engineering Bachelor in Haute Ecole ARC. Average of 5h per week.

Code

ginput

ginput code for race mode and obstacle for camera aquisition

/*
 ------------------------------------------------------------
 Copyright 2003-201x Haute �cole ARC Ing�ni�rie, Switzerland.
 All rights reserved.
 ------------------------------------------------------------
 Nom du fichier :	gInput.c
 Author and date :	Alaric Clot Lorenzin 2020

 Description dans le fichier gInput.h
 ------------------------------------------------------------
 */

#include "gInput.h"
#include "mSpi.h"
#include "mAd.h"
#include "mTimer.h"
#include "mVL6180x.h"
#include "mAccelMagneto.h"
#include "mGyro.h"
#include "mSwitch.h"
#include "mRS232.h"
#include "def.h"
#include "stdio.h"


//-----------------------------------------------------------------------------
// Configuration du gestionnaire
//-----------------------------------------------------------------------------
void gInput_Setup(void)
{
	sInput.bImageOk=0;
}

//-----------------------------------------------------------------------------
// Ex�cution du gestionnaire
//-----------------------------------------------------------------------------
void gInput_Execute(void)
{
	//-----------------------------------------------------------------------
	// Acquisition de l'image non bloquante de la cam�ra 2
	// Le temps d'acquisition provient des potentiom�tres
	//-----------------------------------------------------------------------
	sInput.bImageOk=mSpi_GetImageCam2_Pot((float)845,sInput.au16Tab,&sInput.u8PixelValMoy);
	sInput.fPot1Value=mAd_Read(kPot1);
	sInput.fPot2Value=mAd_Read(kPot2);
}

gcompute

gcompute code for race mode or obstacle

/*
------------------------------------------------------------
Copyright 2003-20xx Haute �cole ARC Ing�ni�rie, Switzerland. 
All rights reserved.
------------------------------------------------------------
Nom du fichier :	gCompute.c
Auteur et Date :	Alaric Clot Lorenzin

Description dans le fichier gCompute.h
------------------------------------------------------------
*/


#include "gCompute.h"

//-----------------------------------------------------------------------------
// Configuration du gestionnaire
//-----------------------------------------------------------------------------
void gCompute_Setup(void)
{
}

//-----------------------------------------------------------------------------
// Ex�cution du gestionnaire
//-----------------------------------------------------------------------------
void gCompute_Execute(void)
{
	//UInt8 u8PixelMoyComp;
	static UInt8 u8PixelMilieux = 71;
	UInt16 u16ReturnLignes;

	if(sInput.bImageOk==true)
	{
		vCompensation(sInput.au16Tab,sCompute.au8Compense,&sInput.u8PixelValMoy);
		u16ReturnLignes = DetectionLigne(sCompute.au8Compense,sInput.u8PixelValMoy,RANGE);//tableau,seuil,range
		u8PixelMilieux = (u16ReturnLignes>>4);
		u16ReturnLignes = (u16ReturnLignes&0x7);
		sCompute.u8ReturnLines = (UInt8)u16ReturnLignes;
		sCompute.fKp = fPotToGain(sInput.fPot1Value);
		sCompute.fSpeedValue = fPotToSpeed(sInput.fPot2Value);
		/*if(mSwitch_ReadPushBut(kPushButSW1)==true || u16ReturnLignes == 0)
		{
			PID(u8PixelMilieux,1, GAIN_KP_DROIT);
		}*/
		if(sOutput.u16State==vitesse_constante && u16ReturnLignes!=0x7)
		{
			sCompute.lfServo=PID(u8PixelMilieux,0, GAIN_KP_DROIT);
		}
		else if (sOutput.u16State==virage_droite || sOutput.u16State==virage_gauche ||sOutput.u16State==freinage_droite ||sOutput.u16State==freinage_gauche)
		{
			if((sOutput.u16State==virage_droite||sOutput.u16State==freinage_droite) && (u16ReturnLignes==0x6||u16ReturnLignes==0x2))//virage droite accepte que les bons pixels pour la régul sinon on ne modifie pas le virage
			{
				sCompute.lfServo=PID(u8PixelMilieux,0, GAIN_KP_DROIT);
			}
			if((sOutput.u16State==virage_gauche||sOutput.u16State==freinage_gauche) && (u16ReturnLignes==0x5||u16ReturnLignes==0x1))
			{
				sCompute.lfServo=PID(u8PixelMilieux,0, GAIN_KP_DROIT);
			}
		}
		else //if(u16ReturnLignes!=0x7)//else
		{
			sCompute.lfServo=PID(u8PixelMilieux,0,(float)GAIN_KP_DROIT);
		}

		sCompute.u8PixelMilieux = u8PixelMilieux;
		if(u16ReturnLignes == 0x7 && sOutput.u16State == vitesse_constante)
		{
			sCompute.u8Flag = 1;
		}
		else if(u16ReturnLignes>>2 == 0 && sOutput.u16State == init)
		{
			sCompute.u8Flag=0;
		}
	}
}

void gCompute_Execute_evitement(void)
{
	//UInt8 u8PixelMoyComp;
	static UInt8 u8PixelMilieux = 71;
	static UInt16 u16ReturnLignes;
	//rajout obstacle
	Int16 i16BordDiff_gauche=0;
	Int16 i16BordDiff_droite=0;
	//fin
	if(sInput.bImageOk==true)
	{
		//rajout detection obstacle
		vCompensation((const UInt16*) sInput.au16Tab,(UInt8* )sCompute_evitement.au8Compense,(UInt8*)&sInput.u8PixelValMoy);
		u16ReturnLignes = DetectionLigne_evitement((UInt8*)sCompute_evitement.au8Compense, sInput.u8PixelValMoy, RANGE, &i16BordDiff_gauche, &i16BordDiff_droite);//tableau,seuil,range
		u8PixelMilieux = (UInt8)(u16ReturnLignes>>8);
		u16ReturnLignes = (u16ReturnLignes&0x7);
		sCompute_evitement.u16ReturnLines = u16ReturnLignes;
		//Appel machine à etat ici
		vCircuit_evitement(u8PixelMilieux, (UInt8)u16ReturnLignes, i16BordDiff_gauche, i16BordDiff_droite, (void*)&sCompute_evitement);
		//fin
	}
}

goutput_header

/*
------------------------------------------------------------
Copyright 2003-20xx Haute �cole ARC Ing�ni�rie, Switzerland. 
All rights reserved.
------------------------------------------------------------
Nom du fichier : 	gOutput.h	
Auteur et Date :	Alaric Clot Lorenzin 2020

But : Gestionnaire de sortie

Modifications
Date		Faite	Ctrl		Description
------------------------------------------------------------
*/

#ifndef __GOUTPUT__
#define __GOUTPUT__
#include "global.h"
//-----------------------------------------------------------------------------
// Configuration du gestionnaire
//-----------------------------------------------------------------------------
void gOutput_Setup(void);

//-----------------------------------------------------------------------------
// Ex�cution du gestionnaire
//-----------------------------------------------------------------------------
void gOutput_Execute(void);
void gOutput_Execute_evitement(void);

#endif

goutput

output to servo and motors for evitement=obstacle or race mode

/*
------------------------------------------------------------
Copyright 2003-20xx Haute �cole ARC Ing�ni�rie, Switzerland. 
All rights reserved.
------------------------------------------------------------
Nom du fichier :	gOutput.c
Auteur et Date :	Alaric Clot Lorenzin 2020

Description dans le fichier gOutput.h
------------------------------------------------------------
*/


#include "gOutput.h"
#include "def.h"

//-------------------------------------------------------------------------
// D�claration des constantes
//-------------------------------------------------------------------------

//-----------------------------------------------------------------------------
// D�claration des variables globales
//-----------------------------------------------------------------------------
static Int32 aWakeIntMain=0;
static float fVitesse=VITESSE;
//-----------------------------------------------------------------------------
// Configuration du gestionnaire
//-----------------------------------------------------------------------------
void gOutput_Setup(void)
{
	//LED reglage
	mDac_SetDac0Output(1);//spot led on
	mLeds_Write(kMaskLed3,0);
	mLeds_Write(kMaskLed2,0);
	aWakeIntMain=mDelay_GetDelay(kPit2, 10/kPit1Period);
	if(mSwitch_ReadSwitch(kSw4)==true&&mSwitch_ReadSwitch(kSw3)==true)
	{
		fVitesse=4000;
	}
	else if(mSwitch_ReadSwitch(kSw4)==true)
	{
		fVitesse=2700;
	}
	else if(mSwitch_ReadSwitch(kSw3)==true)
	{
		fVitesse=3600;
	}
}

//-----------------------------------------------------------------------------
// Ex�cution du gestionnaire
//-----------------------------------------------------------------------------
void gOutput_Execute(void)
{
	static UInt8 ui8CountStop=0;
	if(sInput.bImageOk==true)
	{
		if(mSwitch_ReadSwitch(kSw2)==true)
		{
			if(sCompute.u8ReturnLines==0)
			{
				vControleServo(0);
				//mTimer_SetServoDuty(0,(double)0);
			}
			else
			{
				vControleServo(sCompute.lfServo);
			}
		}
		vLedOutput(sCompute.u8ReturnLines);
	}
//	if (mDelay_IsDelayDone(kPit2, aWakeIntMain))
//	{
//		mDelay_ReStart(kPit2, aWakeIntMain, 3 / kPit1Period);
		sOutput.u16State = vCircuit(sCompute.fSpeedValue, sCompute.u8Flag, sCompute.u8PixelMilieux, 0, sCompute.u8ReturnLines);
//	}
}

void gOutput_Execute_evitement(void)
{
	vLedOutput(sCompute_evitement.u16ReturnLines);
	vControleServo(sCompute_evitement.lfServo);
	mTimer_SetMotorDuty(sCompute_evitement.MotGauche, sCompute_evitement.MotGauche);
}

global structs

//Alaric Clot Lorenzin
#include "global.h"
struct Input sInput;
struct Compute sCompute;
struct Compute_evitement sCompute_evitement;
struct Output sOutput;

fonctions

function that we use

/*
 * fonctions.c
 *
 *  Created on: 19 oct. 2020
 *      Author: Alaric Clot Lorenzin
 */
#include "fonctions.h"

void vCompensation(const UInt16* const aUItableau, UInt8* aUIresultat, UInt8* cMoy)
{
	double lfTemp1 = 0;
	double lfSum = 0;
	for (int i = 0; i < 144; i++)
	{
		lfTemp1 = (double)aUItableau[13 + i] / fFcx(i+1);
		aUIresultat[i] = lfTemp1 * 250;//250
		lfSum += aUIresultat[i];
	}
	lfSum = (lfSum/143)*0.57;
	*cMoy = ((UInt8) lfSum);
}

//polynomial 4 used from vCompensation calculer avec matlab
double fFcx(UInt16 uiX)
{
	double lfTemp1 = 0,lfTemp2 = 0,lfTemp3 = 0, lfTemp4 = 0,lfResult=0;
	lfTemp1 = (5.05 * fPow(uiX, 4) * 0.000001);
	lfTemp2 = (1.453 * 0.001 * fPow(uiX, 3));
	lfTemp3 = (0.09416 * fPow(uiX, 2));
	lfTemp4 = (1.515* uiX);
	lfResult = lfTemp1 - lfTemp2 + lfTemp3 + lfTemp4 + 18.1;
	return lfResult;
}

//fx power uiPow in recursive
double fPow(double fX, UInt16 uiPow)
{
	if (uiPow > 1)
	{
		fX = fX * fPow(fX, uiPow - 1);//puissance recursive
	}
	return fX;
}

//Return value 1 2 3 if right, left or both lines detected
UInt32 DetectionLigne(UInt8* aUItableau, UInt8 UIseuil, UInt16 uiRange)
{
	static UInt8 u8LargeurPiste =0;
	Int16 Pixel_Bord[2]={0,0};
	static UInt8 Pixel_milieux = 0;
	UInt32 cLines = 0;
	Int16 EcartErreur = ((Int16)(143/2)-(Int16)PIXEL_MILIEUX);
	for (Int16 i = 0; i < (uiRange/2); i++)//verification lignes sur la range donnee
	{
		if (i > (Int16)(RANGE_MILIEUX) && aUItableau[i + PIXEL_MILIEUX]<UIseuil && Pixel_Bord[0]==0)//pixel bord droite, virage gauche
		{
			cLines = cLines | 1;
			Pixel_Bord[0] = i + PIXEL_MILIEUX;
			aUItableau[i + PIXEL_MILIEUX]=0;
		}
		if (i > (Int16)(RANGE_MILIEUX) && aUItableau[PIXEL_MILIEUX-i] < UIseuil && Pixel_Bord[1]==0)//pixel bord gauche, virage droite pixel 52 est mort rajouter i!=20 si prob
		{
			cLines = cLines | 2;
			Pixel_Bord[1] = PIXEL_MILIEUX-i;
			aUItableau[PIXEL_MILIEUX-i]=0;
		}
		if(i<(Int16)RANGE_MILIEUX && (aUItableau[PIXEL_MILIEUX+i] < UIseuil || aUItableau[PIXEL_MILIEUX-i] < UIseuil))
		{
			cLines = cLines | 4;
		}
		if(aUItableau[PIXEL_MILIEUX-i] > UIseuil)
		{
			aUItableau[PIXEL_MILIEUX-i]=255;
		}
		if(aUItableau[PIXEL_MILIEUX+i] > UIseuil)
		{
			aUItableau[PIXEL_MILIEUX+i]=255;
		}
	}
	if((cLines&0x3) == 3) //deux lignes
	{
		u8LargeurPiste = 95;
		Pixel_milieux = Pixel_Bord[0] - (u8LargeurPiste/2)  - EcartErreur;
	}
	else if((cLines&0x7)==1) //droite
	{
		Pixel_milieux = Pixel_Bord[0] - (u8LargeurPiste/2)  - EcartErreur;
	}
	else if((cLines&0x7)==2) //gauche
	{
		Pixel_milieux = Pixel_Bord[1] + (u8LargeurPiste/2)  - EcartErreur;
	}
	/*else if((cLines&0x7)==6 && Pixel_milieux!=0)//extremite gauche
	{
		Pixel_milieux = 120;
	}
	else if((cLines&0x7)==5&& Pixel_milieux!=140) //extremite droite
	{
		Pixel_milieux = 20;
	}*/

	cLines |= ((UInt16)Pixel_milieux<<4);
	return cLines;
	//return Pixel_milieux in 4 LSL
	//return 0x00 if no lines, 0x01 if line at the right, 0x02 if lines at the left, 0x03 if two lines, 0x04 if center line
}

//Output from DetectionLigne on LEDS
void vLedOutput(UInt8 cLED)
{
	UInt8 u8Center = cLED & 0x4;
	cLED = cLED & 0x3;
	mLeds_Write(kMaskLed1,0);
	mLeds_Write(kMaskLed2,0);
	mLeds_Write(kMaskLed3,0);
	mLeds_Write(kMaskLed4,0);
	if(u8Center == 4)
	{
		mLeds_Write(kMaskLed4,1); //led milieux
	}
	switch(cLED)
	{
	case 0 ://aucune ligne
		mLeds_Write(kMaskLed1,1);
		break;
	case 1://droite
		mLeds_Write(kMaskLed2,1);
		break;
	case 2://gauche
		mLeds_Write(kMaskLed3,1);
		break;
	case 3://droite ET gauche
		mLeds_Write(kMaskLed2,1);
		mLeds_Write(kMaskLed3,1);
	break;
	default ://ERROR STATE
		break;
	}
}

//ui8VitesseAttendue compris entre -1 et 1
UInt16 vCircuit(float fVitesseAtt, UInt8 ui8Stop, UInt8 u8Milieux, UInt8 u8EmergencyStop, UInt8 u8Lines)
{
	static enum State eState = init;
	static double fVitesse = 0;
	static UInt16 u16Brake;
	float aSpeedMotLeft,aSpeedMotRight;
	mTimer_GetSpeed(&aSpeedMotLeft, &aSpeedMotRight);
	if(u8EmergencyStop == 1)//verification si un arret d'urgence a ete fait
	{
		eState=init;
	}
	switch (eState)
	{
	case init :
		//mTimer_SetServoDuty(0U, 0.0);
		mTimer_SetMotorDuty(0.0 ,0.0);
		if(ui8Stop!=1 &&mSwitch_ReadPushBut(kPushButSW2)==true)//impossible de demarrer si pas de lignes ou une ligne au milieu
		{
			//PID(73,1);
			u16Brake=0;
			eState = vitesse_constante;
		}
		break;
	case vitesse_constante ://ligne droite
		u16Brake=0;
		fVitesse = fVitesseAtt;
		if(ui8Stop == 1)
		{
			eState = deceleration;
		}
		if(u8Milieux>(UInt8)PIXEL_MAX_GAUCHE)
		{
			eState= freinage_droite;
		}
		else if(u8Milieux<(UInt8)PIXEL_MAX_DROITE)
		{
			eState= freinage_gauche;
		}
		else
		{
			if(aSpeedMotLeft < 1650)
				vSetMotorSpeed(fVitesse, fVitesse);
			else
				vSetMotorSpeed(0, 0);
		}
		break;
	case freinage_gauche :
		vSetMotorSpeed(-fVitesse, -fVitesse);
		if(aSpeedMotLeft<=900)
		{
			eState = virage_gauche;
		}
		break;
	case freinage_droite :
		vSetMotorSpeed(-fVitesse, -fVitesse);
		if(aSpeedMotRight<=900)
		{
			eState = virage_droite;
		}
		break;
	case virage_gauche ://suppression detection ligne milieu en virage et differentiel
		if(u8Milieux<(UInt8)PIXEL_MAX_DROITE)
		{
			vSetMotorSpeed(fVitesse-DIFFERENTIEL_MOTEUR, fVitesse);
			//mTimer_SetMotorDuty(fVitesse-DIFFERENTIEL_MOTEUR-0.05, fVitesse+0.20+0.05);//0.2 optimal//0.35 pas mal //offset car un moteur différent de l'autre
		}
		else if((u8Milieux>(UInt8)PIXEL_MAX_DROITE && u8Milieux < PIXEL_MILIEUX)||(u8Lines==0))//retourne en ligne droite uniquement si notre pixel_milieux se retrouve dans l'intervalle PIXEL_MAX à Pixel_milieux vrai ou si croisement
		{
			eState = vitesse_constante;
		}
		break;
	case virage_droite ://suppression detection ligne milieu en virage et differentiel
		if(u8Milieux>(UInt8)PIXEL_MAX_GAUCHE)
		{
			vSetMotorSpeed(fVitesse, fVitesse-DIFFERENTIEL_MOTEUR);
			//mTimer_SetMotorDuty(fVitesse+0.20, fVitesse-DIFFERENTIEL_MOTEUR);
		}
		else if((u8Milieux<(UInt8)PIXEL_MAX_GAUCHE && u8Milieux > PIXEL_MILIEUX)||(u8Lines==0))//retourne en ligne droite uniquement si notre pixel_milieux se retrouve dans l'intervalle PIXEL_MAX à Pixel_milieux vrai ou si croisement
		{
			eState = vitesse_constante;
		}
		break;
	case deceleration ://freinage avec le timer dans l'appel (output)
		u16Brake++;
		vSetMotorSpeed(-fVitesse , -fVitesse);
		if(u16Brake>(UInt16)(TICKS_FREINAGE))
		{
			u16Brake=0;
			fVitesse = 0;
			vSetMotorSpeed(fVitesse , fVitesse);
			eState = init;
		}
		break;
	}
	return (UInt16)eState;
}

void vControleServo(double lfValue)
{
	//static UInt8 u8Flag_gauche=0, u8Flag_droite=0;
	lfValue=-lfValue+CORRECTION_SERVO; //on prends l'opposé car mauvais sens de correction
	/*if(lfValue<-0.15)
	{
		lfValue-=0;
	}*/
	if(lfValue>(double)BUTEE_SERVO) //on empeche le bloquage du servo à + de 0.75 virage gauche
	{
		lfValue=(double)BUTEE_SERVO;
	}
	if(lfValue<-(double)BUTEE_SERVO) //on empeche le bloquage du servo à - de 0.75 virage droite
	{
		lfValue=-(double)BUTEE_SERVO;
	}
	mTimer_SetServoDuty(0,lfValue+(double)CORRECTION_SERVO);//output sur servo
}


double PID (double lfMesure,UInt8 uReinit, float u16KP)
{
	if(lfMesure<0)
	{
		lfMesure=0;
	}
	//static double lfErreur_precedente;
	//static double lfSomme_erreurs;
	//double lfVariation_erreur;
	/*if(uReinit)
		{
			lfSomme_erreurs = 0;
		}
		if(lfMesure > 71 && lfSomme_erreurs > 0)
		{
			lfSomme_erreurs=0;
		}
		if(lfMesure < 71 && lfSomme_erreurs < 0)
		{
			lfSomme_erreurs=0;
		}*/
	double lfErreur;

	double lfConsigne = 71;

	// Paramètres du PID
	double Kp = u16KP/143.0;

	lfErreur = (double)lfConsigne - lfMesure;										// Calcul de l'erreur
	//lfSomme_erreurs += (lfErreur*Ki);											// Calcul de la somme (Partie I)
	//lfVariation_erreur = lfErreur -lfErreur_precedente;						// Calcul de la variation de l'erreur (Partie D)
	lfConsigne = (Kp*lfErreur);// + (lfSomme_erreurs) + (Kd*lfVariation_erreur);	// Régulation PID
	//lfErreur_precedente = lfErreur;											// Nouvelle valeur précédente
	return lfConsigne;
}

void vSetMotorSpeed(double lfSpeedLeft, double lfSpeedRight)
{
	float aSpeedMotLeft, aSpeedMotRight;
	float fEpsilonLeft, fEpsilonRight;
	float fEcartLeft=0, fEcartRight=0;

	//capteur de vitesse
	mTimer_GetSpeed(&aSpeedMotLeft, &aSpeedMotRight);
	aSpeedMotLeft/=VITESSE_MAX_MOT_GAUCHE;
	aSpeedMotRight/=VITESSE_MAX_MOT_DROITE;
	//Epsilon
	fEcartLeft=lfSpeedLeft-aSpeedMotLeft;
	fEcartRight=lfSpeedRight-aSpeedMotRight;

	//Epsilon sur KP
	fEpsilonLeft=(fEcartLeft/(float)KP_MOT);
	fEpsilonRight=(fEcartRight/(float)KP_MOT);

	//(Consigne-Epsilon sur KP)/VITESSE_MAX
	lfSpeedLeft=(lfSpeedLeft-fEpsilonLeft);
	lfSpeedRight=(lfSpeedRight-fEpsilonRight);
	mTimer_SetMotorDuty(lfSpeedLeft , lfSpeedRight);
	/*float aSpeedMotLeft, aSpeedMotRight;
	float fEpsilonLeft, fEpsilonRight;
	float fEcartLeft=0, fEcartRight=0;
	static double fErreurRight=0;
	static double fErreurLeft=0;
	if(lfSpeedLeft<0.1)
	{
		fErreurLeft=0;
	}
	if(lfSpeedRight<0.1)
	{
		fErreurRight=0;
	}
	//capteur de vitesse
	mTimer_GetSpeed(&aSpeedMotLeft, &aSpeedMotRight);
	aSpeedMotLeft/=VITESSE_MAX;//VITESSE_MAX_MOT_GAUCHE;
	aSpeedMotRight/=VITESSE_MAX;//VITESSE_MAX_MOT_DROITE;
	//Epsilon
	fEcartLeft=lfSpeedLeft-aSpeedMotLeft;
	fEcartRight=lfSpeedRight-aSpeedMotRight;

	//Epsilon sur KP
	fEpsilonLeft=(fEcartLeft/(float)KP_MOT);
	fEpsilonRight=(fEcartRight/(float)KP_MOT);

	fErreurRight+=fEpsilonRight;
	fErreurLeft+=fEcartLeft;

	//(Consigne-Epsilon sur KP)/VITESSE_MAX
	aSpeedMotLeft=(lfSpeedLeft-fEpsilonLeft) + (0.2*fErreurLeft);
	aSpeedMotRight=(lfSpeedRight-fEpsilonRight) + (0.2*fErreurRight);
	if(lfSpeedLeft<-0.1 && lfSpeedRight<-0.1)
		mTimer_SetMotorDuty(lfSpeedLeft , lfSpeedRight);
	else
		mTimer_SetMotorDuty(aSpeedMotLeft , aSpeedMotRight);*/
	//mTimer_SetMotorDuty(1 , 1);
}

float fPotToSpeed(float fADValue)
{
	float fValue=0;
	fADValue+=1;//varie maintenant de 0 à 2
	fValue=(fADValue/2.0);
	return fValue;
}

float fPotToGain(float fADValue)
{
	fADValue+=1;//0 to 2
	fADValue=(fADValue*2);//0 à 4 le Kp
	return fADValue;
}

UInt32 DetectionLigne_evitement(UInt8* aUItableau, UInt8 UIseuil, UInt16 uiRange, Int16* IEcartGauche, Int16* IEcartDroite)
{
	static UInt16 uLastPixelBord[2]={0,0};
	UInt16 Pixel_Bord[2]={0,0};
	static UInt8 u8LargeurPiste =0;
	static UInt8 Pixel_milieux = 0;
	UInt32 cLines = 0;
	Int16 EcartErreur = ((Int16)(143/2)-(Int16)PIXEL_MILIEUX);

	for (int i = 0; i < (uiRange/2); i++)//verification lignes sur la range donnee
	{
		if (i>5 && aUItableau[i + PIXEL_MILIEUX]<UIseuil && Pixel_Bord[0]==0)//pixel bord droite, virage gauche
		{
			cLines = cLines | 1;
			Pixel_Bord[0] = i + PIXEL_MILIEUX;
			aUItableau[i + PIXEL_MILIEUX]=0;
		}
		if (i>5 && aUItableau[PIXEL_MILIEUX-i] < UIseuil && Pixel_Bord[1]==0 && (i!=20))//pixel bord gauche, virage droite pixel 52 est mort
		{
			cLines = cLines | 2;
			Pixel_Bord[1] = PIXEL_MILIEUX-i;
			aUItableau[PIXEL_MILIEUX-i]=0;
		}

		//traitement image monitoring
		if(aUItableau[PIXEL_MILIEUX-i] > UIseuil)
		{
			aUItableau[PIXEL_MILIEUX-i]=255;
		}
		if(aUItableau[PIXEL_MILIEUX+i] > UIseuil)
		{
			aUItableau[PIXEL_MILIEUX+i]=255;
		}
		//ligne milieu
		/*if(i<RANGE_MILIEUX && (aUItableau[PIXEL_MILIEUX+i] < UIseuil || aUItableau[PIXEL_MILIEUX-i] < UIseuil))
		{
			cLines = cLines | 4;
		}*/
	}

	if((cLines&0x3) == 3) //deux lignes
	{
		u8LargeurPiste = 95;
		Pixel_milieux = Pixel_Bord[0] - (u8LargeurPiste/2)  - EcartErreur;
	}
	else if((cLines&0x7)==1) //droite
	{
		Pixel_milieux = Pixel_Bord[0] - (u8LargeurPiste/2)  - EcartErreur;
	}
	else if((cLines&0x7)==2) //gauche
	{
		Pixel_milieux = Pixel_Bord[1] + (u8LargeurPiste/2)  - EcartErreur;
	}
	else if((cLines&0x7)==6 && Pixel_milieux!=0)//extremite gauche
	{
		Pixel_milieux = 120;
	}
	else if((cLines&0x7)==5&& Pixel_milieux!=140) //extremite droite
	{
		Pixel_milieux = 20;
	}
	cLines |= ((UInt16)Pixel_milieux<<8);

	//obstacle ?
	if(Pixel_Bord[0]==0 && uLastPixelBord[0] < 120  && uLastPixelBord[0] > 0)
	{
		*IEcartDroite=1;
	}
	else
	{
		*IEcartDroite=0;
	}
	if(Pixel_Bord[1]==0 && uLastPixelBord[1] > 25)
	{
		*IEcartGauche=1;
	}
	else
	{
		*IEcartGauche=0;
	}

	uLastPixelBord[0]=Pixel_Bord[0];
	uLastPixelBord[1]=Pixel_Bord[1];
	return cLines;
	//return Pixel_milieux in 8 LSL
	//return 0x8 if obstacle right, 0x16 if obstacle left
	//return 0x00 if no lines, 0x01 if line at the right, 0x02 if lines at the left, 0x03 if two lines, 0x04 if center line
}

double PID_evitement (UInt8 u8Consigne, double lfMesure, float u16KP)
{
	if(lfMesure<0)
	{
		lfMesure=0;
	}
	double lfConsigne = u8Consigne;
	double lfErreur=0;
	// Paramètres du PID
	double Kp = u16KP/143.0;

	lfErreur = (double)lfConsigne - lfMesure;										// Calcul de l'erreur
	lfConsigne = (Kp*lfErreur);	// Régulation P
	return lfConsigne;
}

UInt16 vCircuit_evitement(UInt8 u8Milieux,UInt8 u8Lines, Int16 u16BordGaucheDiff, Int16 u16BordDroiteDiff, void* pSC)
{
	struct Compute_evitement* pCompute = pSC;
	static enum State_evitement eState = init;
	static UInt8 u8LeftRight=0;
	static UInt32 u32Ticks = 0;
	if(mSwitch_ReadPushBut(kPushButSW1)==true)//verification si arret urgence
	{
		eState=init;
	}
	switch (eState)
	{
	case init_evitement :
		pCompute->MotDroite=0;
		pCompute->MotGauche=0;
		pCompute->lfServo=PID(u8Milieux, 0, GAIN_KP_DROIT);
		if(mSwitch_ReadPushBut(kPushButSW2)==true)//impossible de demarrer si pas de lignes ou une ligne au milieu
		{
			eState = suivi;
		}
		break;
	case suivi :
		mLeds_Write(kMaskLed4,0);
		if(u32Ticks>0)
		{
			u32Ticks++;
		}
		pCompute->MotDroite=VITESSE_EVT;
		pCompute->MotGauche=VITESSE_EVT;

		pCompute->lfServo=PID(u8Milieux, 0, GAIN_KP_DROIT);

		if((u16BordGaucheDiff==1||(u8LeftRight==2&&u8Lines==0)) && (u32Ticks > 1000 || u32Ticks==0))
		{
			u32Ticks=0;
			eState = evit_gauche;
			mLeds_Write(kMaskLed4,1); //led milieux
		}
		if((u16BordDroiteDiff==1||(u8LeftRight==1&&u8Lines==0)) && (u32Ticks > 1000 || u32Ticks==0))
		{
			u32Ticks=0;
			eState = evit_droite;
			mLeds_Write(kMaskLed4,1); //led milieux
		}
		break;

	case evit_droite:
			u32Ticks++;
			pCompute->MotDroite=VITESSE_EVT;
			pCompute->MotGauche=VITESSE_EVT;
			pCompute->lfServo=PID_evitement(90, u8Milieux, GAIN_KP_DROIT);
			if(u32Ticks>100)
			{
				eState=suivi;
			}
		break;
	case evit_gauche:
			u32Ticks++;
			pCompute->MotDroite=VITESSE_EVT;
			pCompute->MotGauche=VITESSE_EVT;
			pCompute->lfServo=PID_evitement(50,u8Milieux, GAIN_KP_DROIT);
			if(u32Ticks>100)
			{
				eState=suivi;
			}
		break;
	}
	if(u8Lines==1)
	{
		u8LeftRight=1;//droite
	}
	else if(u8Lines==2)
	{
		u8LeftRight=2;//gauche
	}
	else
	{
		u8LeftRight=0;
	}

	return (UInt16)eState;
}

global structs header

//Alaric Clot Lorenzin
#ifndef GLOBAL_H
#define GLOBAL_H

#include "fonctions.h"
#include "gCompute.h"
#include "gInput.h"
#include "gOutput.h"

struct Input
{
	bool bImageOk;
	UInt16 au16Tab[200];
	UInt8 u8PixelValMoy;
	float fPot1Value;
	float fPot2Value;
};

struct Compute
{
	double lfServo;
	UInt8 au8Compense[200];
	UInt16 u8ReturnLines;
	UInt8 u8Flag;
	UInt8 u8PixelMilieux;
	UInt8 u8Virage;
	UInt8 u8BordDiff;
	float fSpeedValue;
	float fKp;
};

struct Compute_evitement
{
	double lfServo;
	float MotGauche;
	float MotDroite;
	UInt16 au8Compense[200];
	UInt16 u16ReturnLines;
};


struct Output
{
	UInt16 u16State;
};

extern struct Input sInput;
extern struct Output sOutput;
extern struct Compute sCompute;
extern struct Compute_evitement sCompute_evitement;
#endif //GLOBAL_H

function_header

/*
 * fonctions.h
 *
 *  Created on: 19 oct. 2020
 *      Author: Alaric Clot Lorenzin
 */

#ifndef FONCTIONS_H_
#define FONCTIONS_H_

#include "MK64F12.h"
#include "mSpi.h"
#include "mDac.h"
#include "mAccelMagneto.h"
#include "mGyro.h"
#include "mWifi.h"
#include "mTimer.h"
#include "mCpu.h"
#include "mSwitch.h"
#include "mLeds.h"
#include "mAd.h"
#include "mDelay.h"
#include "mRs232.h"
#include "mVL6180x.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#include <stdlib.h>
#include "stbp.h"
//#include "gInput.h"
//#include "gCompute.h"
//#include "gOutput.h"
#include "gMonitoring.h"
#include "global.h"

#define PIXEL_MILIEUX (72)//72//71//78
#define CORRECTION_SERVO (0)
#define RANGE (110)
#define RANGE_MILIEUX (10)//10

#define BUTEE_SERVO (0.9)//0.74 optimal

#define GAIN_KP_DROIT (2.8)//3 3/143 //2.8
//#define GAIN_KP_VIRAGE (3)//2.8

#define GAIN_KD (0.001)//0.01 //20
#define GAIN_KI (0.00005)//0.0001 //0.00005 0.000001

#define GAIN_KP_MOTEUR (0.0004)
#define GAIN_KD_MOTEUR (10)

#define VITESSE (4000) //0.65 pas mal
#define VITESSE_EVT (0.45) //0.65 pas mal
#define DROITE (1)
#define GAUCHE (2)

#define PIXEL_MAX_GAUCHE (100)//105//107 //105//111
#define PIXEL_MAX_DROITE (38)//35//47//35  //29 optimal //32

#define DIFFERENTIEL_MOTEUR (0.7)//0.7 optimal

#define STOP_TICKS (30)
#define TICKS_FREINAGE (100)
#define BRAKE (15)
#define FREINAGE (1500)//900

#define KP_MOT (50)//50
#define VITESSE_MAX_MOT_GAUCHE (5500)
#define VITESSE_MAX_MOT_DROITE (6900)
#define VITESSE_MAX (6500)
//enums
enum State
{
	init=0,
	vitesse_constante,
	virage_gauche,
	virage_droite,
	deceleration,
	freinage_gauche,
	freinage_droite
};

enum State_evitement
{
	init_evitement=0,
	suivi,
	evit_gauche,
	evit_droite
};


//declarations fonctions
double fFcx(UInt16 uiX);
//fonction de puissance recursive
double fPow(double fX, UInt16 uiPow);
//fonction de compensation avec polynome ordre 4
void vCompensation(const UInt16* const aUItableau, UInt8* aUIresultat, UInt8* cMoy);
//detection de lignes gauche droite milieux
UInt32 DetectionLigne(UInt8* aUItableau, UInt8 UIseuil,UInt16 uiRange);
//output etat lignes sur leds
void vLedOutput(UInt8 cLED);
//machine a etat fonctionnement
UInt16 vCircuit(float fVitesseAttendue, UInt8 ui8Stop, UInt8 u8Milieux, UInt8 u8EmergencyStop, UInt8 u8Lines);
//fonction pilotant le servo
void vControleServo(double lfValue);
//PID avec mesure lf et uReinit pour reinitialsier le I
double PID (double lf,UInt8 uReinit, float u16KP);
double PID_evitement (UInt8 u8Consigne, double lfMesure, float u16KP);
//detection virage (pas utilisee)
UInt8 u8DetectionVirage(UInt8 u8Lignes);
//vDetectObstacle, detection obstacle
float fDetectObstacle(UInt8 u8Milieux, UInt8 u8Lines, double lfServo);
//Regul Mot
void vSetMotorSpeed(double lfSpeedLeft, double lfSpeedRight);
//
float fPotToGain(float fADValue);

//evitement code
UInt16 vCircuit_evitement(UInt8 u8Milieux,UInt8 u8Lines, Int16 u16BordGaucheDiff, Int16 u16BordDroiteDiff, void* pSC);
double PID_evitement (UInt8 u8Consigne, double lfMesure, float u16KP);
UInt32 DetectionLigne_evitement(UInt8* aUItableau, UInt8 UIseuil, UInt16 uiRange, Int16* IEcartGauche, Int16* IEcartDroite);


float fPotToSpeed(float fADValue);
#endif /* FONCTIONS_H_ */

ginput_header

/*
 ------------------------------------------------------------
 Copyright 2003-20xx Haute �cole ARC Ing�ni�rie, Switzerland.
 All rights reserved.
 ------------------------------------------------------------
 Nom du fichier : 	gInput.h
 Author and date :	Alaric Clot Lorenzin 2020

 But : Gestionnaire d'entr�e

 Modifications
 Date		Faite	Ctrl		Description
 ------------------------------------------------------------
 */

#ifndef __GINPUT__
#define  __GINPUT__
#include "global.h"
//-----------------------------------------------------------------------------
// Configuration du gestionnaire
//-----------------------------------------------------------------------------
void gInput_Setup(void);

//-----------------------------------------------------------------------------
// Ex�cution du gestionnaire
//-----------------------------------------------------------------------------
void gInput_Execute(void);

#endif /*  __GINPUT__ */

main

main code with 3 mode, test, race and obstacle

/*
------------------------------------------------------------
Copyright 2003-201x Haute ecole ARC Ingenierie, Switzerland.
All rights reserved.
------------------------------------------------------------
File name :	main.c
Author and date :	Alaric Clot Lorenzin 2021

Description in the header (.h)

-----------------------------------------------------------------------------
History:
-----------------------------------------------------------------------------

$History: $

-----------------------------------------------------------------------------
 */

#include "fonctions.h"
#include "global.h"
#define K_MAIN_INTERVAL	(100 / kPit1Period)

#define NBDEPOINT (144)
#define AJUSTEMENT (10)


// Mesure de vitesse et de sens
static float sSpeedMotLeft;
static float sSpeedMotRight;
#define kSpeedTabSize 100
static UInt16 sSpeedIndex;
static float sSpeedTab[kSpeedTabSize][2];


// Mesure de l'acc�l�rom�tre et du magn�tom�tre
//static SRAWDATAEnum sAccel;				// en g
//static SRAWDATAEnum sMagneto;			// en micro teslas
//static UInt8 sAccelMagnetoStatus;
//static float sYaw;		// en degr�s
//static float sRoll;		// en degr�s
//static float sPitch;	// en degr�s

// Vitesse angulaire du gyro en degr�/s
//static float sAngVel_X;
//static float sAngVel_Y;
//static float sAngVel_Z;

// Mesure des courant moteurs et de la tension batterie
static float sIMotLeft;
static float sIMotRight;
static float sUBatt;
static bool  sFaultLeft;
static bool  sFaultRight;

// Distance mesur�e par le LIDAR en mm
//static UInt8 sDistFront;



//-------------------------------------------------------------------------
// Programme principal
//-------------------------------------------------------------------------
int main(void)
{
	static Int16 sDly;
	Int32 aWakeIntMain;
	/*Int8 aCharTab[50];
 	UInt8 aImageTab[13];*/
	float aDuty=0;
	// Tableau contenant l'image (et diverses infos) de la camera digitale
	//UInt8 aImageTab[200];
	// Sensor value
	SRAWDATAEnum aAccel;	// en g
	SRAWDATAEnum aMagneto;	// en micro teslas
	float aYaw=0;		// en degres
	float aRoll=0;	// en degres
	float aPitch=0;	// en degres*/
	// Mesure de vitesse et de sens
	float aSpeedMotLeft=0;
	float aSpeedMotRight=0;
	// TCP connection frame content
    Frame1RxContent* aRxWifiFrame = gWifi_getFrameRx();
	Frame1TxContent* aTxWifiFrame = gWifi_getFrameTx();

	// Since we use those variable before receiving them this is default values.
	aRxWifiFrame->DutyMotorLeft = 0.0;
	aRxWifiFrame->DutyMotorRight = 0.0;
	aRxWifiFrame->ExpoCamera = 1.0;
	aRxWifiFrame->LedOnOff = 0;
	aRxWifiFrame->PosServo = 0.0;

#if (kWithLidar)
	UInt8 aDistFront;
#endif

	//--------------------------------------------------------------------
	// Setup des peripheriques et de la carte
	//--------------------------------------------------------------------
	// Config de la PLL --> CPU 100MHz, bus et periph 50MH z
	mCpu_Setup();

	// Config et start des interrupteurs et poussoirs
	mSwitch_Setup();
	mSwitch_Open();

	// Config et start des Leds
	mLeds_Setup();
	mLeds_Open();

	// Config et start de l'ADC
	mAd_Setup();
	mAd_Open();

	// Config et start du SPI
	mSpi_Setup();
	mSpi_Open();

	// Config et start des delay non bloquant par PIT
	mDelay_Setup();
	mDelay_Open();

	// Config des timer pour la mesure de vitesse et les sorties PWM pour les servos
	mTimer_Setup();
	mTimer_Open();

	// Setup FXOS8700CQ 
	mAccelMagneto_Setup();
	mAccelMagneto_Open();

	// Setup FXAS21002C
	mGyro_Setup();
	mGyro_Open();

	// Config et start du DAC0 utilise pour piloter le driver LED eclairage
	mDac_Setup();
	mDac_Open();

	// Setup et start de la commandes des PWMs moteur et servo ainsi que la mesure de vitesse
	mTimer_Setup();
	mTimer_Open();

	// Enable des IRQ au niveau du CPU -> Primask
	__enable_irq();

	// UART 3 module configuration et start --> wifi autobaud
	mWifi_Setup();
	mWifi_Open();

	// UART 4 monitoring image
	mRs232_Setup();
	mRs232_Open();

	// Wifi setup
	gMonitoring_Setup();

	// Lidar --> I2C
#if (kWithLidar)
	mVL6180x_Setup();
	mVL6180x_Open();
	mVL6180x_StartRange();
#endif

	// SPI0 --> camera SPI --> reset + idle command
	mSpi_MLX75306_Reset();

	//--------------------------------------------------------------------
	// Init et calibration de l'accelerometer et du magnetometer
	//--------------------------------------------------------------------
#if(kWithAccel)

	// ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
	// !!! La calibration prend presque 1mn et il faut tourner la voiture
	// dans tout les sens pendant ce temps d'init
	// ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

	// Init du FXOS8700CQ
	mAccelMagneto_Init();
	// Calibration de l'offset de l'accelerometer
	mAccelMagneto_Accel_Calibration();
	// Calibration de l'offset du magnetometer
	mAccelMagneto_Mag_Calibration();

	// Init du FXAS21002C
	mGyro_Init();
	// Calibration de l'offset du gyroscope
	mGyro_Calibration();
#endif

	aWakeIntMain = mDelay_GetDelay(kPit1, 10/kPit1Period);//10
	 gOutput_Setup();
	 gInput_Setup();
	//--------------------------------------------------------------------
	// Boucle infinie --> round robin
	//--------------------------------------------------------------------
	for(;;)
		{
			//sDistFront=sAngVel_X;

			//--------------------------------------------------------------------
			// Selon la position de l'interrupteur 1 on passe de l'�tat test (si =0, voir ci-dessous) � l'�tat automatique
			//--------------------------------------------------------------------
			// Mode automatique avec wifi
			if(mSwitch_ReadSwitch(kSw1)==true)
				{
					gInput_Execute();
					gCompute_Execute();
					gOutput_Execute();
					//gMonitoring_ExecuteNoBlock();
				}
			//--------------------------------------------------------------------
			// Mode test
			//--------------------------------------------------------------------
			else if(mSwitch_ReadSwitch(kSw4)==true)
			{
				gInput_Execute();
				gCompute_Execute_evitement();
				gOutput_Execute_evitement();
			}
			else
				{
					vCircuit(sCompute.fSpeedValue, sCompute.u8Flag, sCompute.u8PixelMilieux, 1, sCompute.u8ReturnLines);
					mTimer_SetMotorDuty(0.0 ,0.0);
					mTimer_SetServoDuty(0,0);//output sur servo
					// Lecture de l'acc�l�rom�tre et du magn�tom�tre
					// Angle en degr�s et acc�l�ration en g
#if(kWithAccel)
					aRet=mAccelMagneto_ReadData(&sAccel,&sMagneto,&sYaw,&sRoll,&sPitch);
					aRet=mGyro_ReadData_mDPS(&sAngVel_X,&sAngVel_Y,&sAngVel_Z);
#endif

#if (kWithLidar)

					//--------------------------------------------------------------------
					// Lecture de la distance mesur�e par le LIDAR (mm)
					//--------------------------------------------------------------------
					if(mVL6180x_GetRange(&sDistFront)==true)
						{
//							sprintf(aCharTab,"%d",sDistFront);
//							mRs232_Uart4WriteString(aCharTab);
//							mRs232_Uart4WriteChar('\r');
//							mRs232_Uart4WriteChar('\n');
						}

#endif
					//-----------------------------------------------------------------------------
					// Lecture de la vitesse de rotation des moteurs
					// Moteur A = moteur gauche (tr/mn)--> valeur n�gative = en arri�re, valeur pos=en avant
					// Moteur B = moteur droite (tr/mn)
					//-----------------------------------------------------------------------------

					mTimer_GetSpeed(&sSpeedMotLeft,&sSpeedMotRight);
					sSpeedTab[sSpeedIndex][0]=sSpeedMotLeft;
					sSpeedTab[sSpeedIndex][1]=sSpeedMotRight;
					sSpeedIndex++;
					sSpeedIndex%=kSpeedTabSize;

					//allumer leds
					mDac_SetDac0Output(1);
					// Selon la position des interrupteurs (interrupteur 2 et 3) on teste les poussoirs, le servo, les moteurs DC et la camera
					if(mDelay_IsDelayDone(kPit1,sDly)==true)
						{
							mDelay_ReStart(kPit1,sDly,300/kPit1Period);

							// Test des LEDS
							mLeds_Toggle(kMaskLed1+kMaskLed2+kMaskLed3+kMaskLed4);

							// Tests des servo
							// Les 2 boutons poussoirs permettent de bouger dans un sens et dans l'autre

						// Lecture du courant du moteur gauche et droite et de la tension batterie
						sIMotLeft=mAd_Read(kIHBridgeLeft);
						sIMotRight=mAd_Read(kIHBridgeRight);
						sUBatt=mAd_Read(kUBatt);
						sFaultLeft=mTimer_GetFaultMoteurLeft();
						sFaultRight=mTimer_GetFaultMoteurRight();
						}
				}
		}
}

gcompute_header

/*
 * gCompute.h
 *
 *  Created on: 2020
 *      Author: Alaric Clot Lorenzin
 */

#ifndef __GCOMPUTE__
#define __GCOMPUTE__
#include "global.h"
//-----------------------------------------------------------------------------
// Configuration du gestionnaire
//-----------------------------------------------------------------------------
void gCompute_Setup(void);

//-----------------------------------------------------------------------------
// Ex�cution du gestionnaire
//-----------------------------------------------------------------------------
void gCompute_Execute(void);
void gCompute_Execute_evitement(void);

#endif /* __GCOMPUTE__ */

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