Add sources to the simulator using cmake instead of include

.vscode/c_cpp_properties.json

@@ -18,20 +18,7 @@
 			"forcedInclude": [
 				"${workspaceFolder}/.vscode/intellisense.h",
 				"~/.arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/3.2.0/cores/esp32/Arduino.h",
-				"~/.arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/3.2.0/variants/d1_mini32/pins_arduino.h",
-				"${workspaceFolder}/flix/cli.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/control.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/estimate.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/flix.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/imu.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/led.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/log.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/mavlink.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/motors.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/rc.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/time.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/wifi.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/parameters.ino"
+				"~/.arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/3.2.0/variants/d1_mini32/pins_arduino.h"
 			],
 			"compilerPath": "~/.arduino15/packages/esp32/tools/esp-x32/2411/bin/xtensa-esp32-elf-g++",
 			"cStandard": "c11",
@@ -65,20 +52,7 @@
 			"forcedInclude": [
 				"${workspaceFolder}/.vscode/intellisense.h",
 				"~/Library/Arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/3.2.0/cores/esp32/Arduino.h",
-				"~/Library/Arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/3.2.0/variants/d1_mini32/pins_arduino.h",
-				"${workspaceFolder}/flix/flix.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/cli.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/control.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/estimate.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/imu.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/led.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/log.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/mavlink.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/motors.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/rc.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/time.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/wifi.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/parameters.ino"
+				"~/Library/Arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/3.2.0/variants/d1_mini32/pins_arduino.h"
 			],
 			"compilerPath": "~/Library/Arduino15/packages/esp32/tools/esp-x32/2411/bin/xtensa-esp32-elf-g++",
 			"cStandard": "c11",
@@ -113,20 +87,7 @@
 			"forcedInclude": [
 				"${workspaceFolder}/.vscode/intellisense.h",
 				"~/AppData/Local/Arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/3.2.0/cores/esp32/Arduino.h",
-				"~/AppData/Local/Arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/3.2.0/variants/d1_mini32/pins_arduino.h",
-				"${workspaceFolder}/flix/cli.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/control.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/estimate.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/flix.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/imu.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/led.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/log.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/mavlink.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/motors.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/rc.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/time.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/wifi.ino",
-				"${workspaceFolder}/flix/parameters.ino"
+				"~/AppData/Local/Arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/3.2.0/variants/d1_mini32/pins_arduino.h"
 			],
 			"compilerPath": "~/AppData/Local/Arduino15/packages/esp32/tools/esp-x32/2411/bin/xtensa-esp32-elf-g++.exe",
 			"cStandard": "c11",

README.md

@@ -21,13 +21,15 @@
 * Dedicated for education and research.
 * Made from general-purpose components.
 * Simple and clean source code in Arduino (<2k lines firmware).
-* Connectivity using Wi-Fi and MAVLink protocol.
 * Control using USB gamepad, remote control or smartphone.
+* Wi-Fi and MAVLink support.
 * Wireless command line interface and analyzing.
 * Precise simulation with Gazebo.
-* Python library for scripting and automatic flights.
+* Python library.
 * Textbook on flight control theory and practice ([in development](https://quadcopter.dev)).
-* *Position control (planned)*.
+* *Position control (using external camera) and autonomous flights¹*.
+
+*¹ — planned.*
 
 ## It actually flies
 

docs/book/gyro.md

@@ -87,13 +87,13 @@ Flix поддерживает следующие модели IMU:
 #include <FlixPeriph.h>
 #include <SPI.h>
 
-MPU9250 imu(SPI);
+MPU9250 IMU(SPI);
 
 void setup() {
 	Serial.begin(115200);
-	bool success = imu.begin();
+	bool success = IMU.begin();
 	if (!success) {
-		Serial.println("Failed to initialize the IMU");
+		Serial.println("Failed to initialize IMU");
 	}
 }
 ```
@@ -108,21 +108,21 @@ void setup() {
 #include <FlixPeriph.h>
 #include <SPI.h>
 
-MPU9250 imu(SPI);
+MPU9250 IMU(SPI);
 
 void setup() {
 	Serial.begin(115200);
-	bool success = imu.begin();
+	bool success = IMU.begin();
 	if (!success) {
-		Serial.println("Failed to initialize the IMU");
+		Serial.println("Failed to initialize IMU");
 	}
 }
 
 void loop() {
-	imu.waitForData();
+	IMU.waitForData();
 
 	float gx, gy, gz;
-	imu.getGyro(gx, gy, gz);
+	IMU.getGyro(gx, gy, gz);
 
 	Serial.printf("gx:%f gy:%f gz:%f\n", gx, gy, gz);
 	delay(50); // замедление вывода
@@ -135,36 +135,36 @@ void loop() {
 
 ## Конфигурация гироскопа
 
-В коде Flix настройка IMU происходит в функции `configureIMU`. В этой функции настраиваются три основных параметра гироскопа: диапазон измерений, частота сэмплирования и частота LPF-фильтра.
+В коде Flix настройка IMU происходит в функции `configureIMU`. В этой функции настраиваются три основных параметра гироскопа: диапазон измерений, частота сэмплов и частота LPF-фильтра.
 
-### Частота сэмплирования
+### Частота сэмплов
 
-Большинство IMU могут обновлять данные с разной частотой. В полетных контроллерах обычно используется частота обновления от 500 Гц до 8 кГц. Чем выше частота, тем выше точность управления полетом, но и тем больше нагрузка на микроконтроллер.
+Большинство IMU могут обновлять данные с разной частотой. В полетных контроллерах обычно используется частота обновления от 500 Гц до 8 кГц. Чем выше частота сэмплов, тем выше точность управления полетом, но и больше нагрузка на микроконтроллер.
 
-Частота сэмплирования устанавливается методом `setSampleRate()`. В Flix используется частота 1 кГц:
+Частота сэмплов устанавливается методом `setSampleRate()`. В Flix используется частота 1 кГц:
 
 ```cpp
 IMU.setRate(IMU.RATE_1KHZ_APPROX);
 ```
 
-Поскольку не все поддерживаемые IMU могут работать строго на частоте 1 кГц, в библиотеке FlixPeriph существует возможность приближенной настройки частоты сэмплирования. Например, у IMU ICM-20948 при такой настройке реальная частота сэмплирования будет равна 1125 Гц.
+Поскольку не все поддерживаемые IMU могут работать строго на частоте 1 кГц, в библиотеке FlixPeriph существует возможность приближенной настройки частоты сэмплов. Например, у IMU ICM-20948 при такой настройке реальная частота сэмплирования будет равна 1125 Гц.
 
 Другие доступные для установки в библиотеке FlixPeriph частоты сэмплирования:
 
-* `RATE_MIN` — минимальная частота для конкретного IMU.
+* `RATE_MIN` — минимальная частота сэмплов для конкретного IMU.
 * `RATE_50HZ_APPROX` — значение, близкое к 50 Гц.
 * `RATE_1KHZ_APPROX` — значение, близкое к 1 кГц.
 * `RATE_8KHZ_APPROX` — значение, близкое к 8 кГц.
-* `RATE_MAX` — максимальная частота для конкретного IMU.
+* `RATE_MAX` — максимальная частота сэмплов для конкретного IMU.
 
 #### Диапазон измерений
 
-Большинство MEMS-гироскопов поддерживают несколько диапазонов измерений угловой скорости. Главное преимущество выбора меньшего диапазона — бо́льшая чувствительность. В полетных контроллерах обычно выбирается максимальный диапазон измерений от –2000 до 2000 градусов в секунду, чтобы обеспечить возможность быстрых маневров.
+Большинство MEMS-гироскопов поддерживают несколько диапазонов измерений угловой скорости. Главное преимущество выбора меньшего диапазона — бо́льшая чувствительность. В полетных контроллерах обычно выбирается максимальный диапазон измерений от –2000 до 2000 градусов в секунду, чтобы обеспечить возможность динамичных маневров.
 
 В библиотеке FlixPeriph диапазон измерений гироскопа устанавливается методом `setGyroRange()`:
 
 ```cpp
-imu.setGyroRange(imu.GYRO_RANGE_2000DPS);
+IMU.setGyroRange(IMU.GYRO_RANGE_2000DPS);
 ```
 
 ### LPF-фильтр
@@ -172,7 +172,7 @@ imu.setGyroRange(imu.GYRO_RANGE_2000DPS);
 IMU InvenSense могут фильтровать измерения на аппаратном уровне при помощи фильтра нижних частот (LPF). Flix реализует собственный фильтр для гироскопа, чтобы иметь больше гибкости при поддержке разных IMU. Поэтому для встроенного LPF устанавливается максимальная частота среза:
 
 ```cpp
-imu.setDLPF(imu.DLPF_MAX);
+IMU.setDLPF(IMU.DLPF_MAX);
 ```
 
 ## Калибровка гироскопа
@@ -181,7 +181,7 @@ imu.setDLPF(imu.DLPF_MAX);
 
 \\[ gyro_{xyz}=rates_{xyz}+bias_{xyz}+noise \\]
 
-Для точной работы подсистемы оценки ориентации и управления дроном необходимо оценить *bias* гироскопа и учесть его в вычислениях. Для этого при запуске программы производится калибровка гироскопа, которая реализована в функции `calibrateGyro()`. Эта функция считывает данные с гироскопа в состоянии покоя 1000 раз и усредняет их. Полученные значения считаются *bias* гироскопа и в дальнейшем вычитаются из измерений.
+Для качественной работы подсистемы оценки ориентации и управления дроном необходимо оценить *bias* гироскопа и учесть его в вычислениях. Для этого при запуске программы производится калибровка гироскопа, которая реализована в функции `calibrateGyro()`. Эта функция считывает данные с гироскопа в состоянии покоя 1000 раз и усредняет их. Полученные значения считаются *bias* гироскопа и в дальнейшем вычитаются из измерений.
 
 Программа для вывода данных с гироскопа с калибровкой:
 
@@ -189,23 +189,23 @@ imu.setDLPF(imu.DLPF_MAX);
 #include <FlixPeriph.h>
 #include <SPI.h>
 
-MPU9250 imu(SPI);
+MPU9250 IMU(SPI);
 
 float gyroBiasX, gyroBiasY, gyroBiasZ; // bias гироскопа
 
 void setup() {
 	Serial.begin(115200);
-	bool success = imu.begin();
+	bool success = IMU.begin();
 	if (!success) {
-		Serial.println("Failed to initialize the IMU");
+		Serial.println("Failed to initialize IMU");
 	}
 	calibrateGyro();
 }
 
 void loop() {
 	float gx, gy, gz;
-	imu.waitForData();
-	imu.getGyro(gx, gy, gz);
+	IMU.waitForData();
+	IMU.getGyro(gx, gy, gz);
 
 	// Устранение bias гироскопа
 	gx -= gyroBiasX;
@@ -226,9 +226,9 @@ void calibrateGyro() {
 
 	// Получение 1000 измерений гироскопа
 	for (int i = 0; i < samples; i++) {
-		imu.waitForData();
+		IMU.waitForData();
 		float gx, gy, gz;
-		imu.getGyro(gx, gy, gz);
+		IMU.getGyro(gx, gy, gz);
 		gyroBiasX += gx;
 		gyroBiasY += gy;
 		gyroBiasZ += gz;

docs/firmware.md

@@ -42,7 +42,7 @@ Pilot inputs are interpreted in `interpretControls()`, and then converted to the
 
 * `attitudeTarget` *(Quaternion)* — target attitude of the drone.
 * `ratesTarget` *(Vector)* — target angular rates, *rad/s*.
-* `ratesExtra` *(Vector)* — additional (feed-forward) angular rates, used for yaw rate control in STAB mode, *rad/s*.
+* `ratesExtra` *(Vector)* — additional (feed-forward) angular rates , used for yaw rate control in STAB mode, *rad/s*.
 * `torqueTarget` *(Vector)* — target torque, range [-1, 1].
 * `thrustTarget` *(float)* — collective motor thrust target, range [0, 1].
 

docs/usage.md

@@ -143,9 +143,9 @@ Before flight you need to calibrate the accelerometer:
    * The `accel` and `gyro` fields should change as you move the drone.
    * The `landed` field should be `1` when the drone is still on the ground and `0` when you lift it up.
 
-2. Check the attitude estimation: connect to the drone using QGroundControl, rotate the drone in different orientations and check if the attitude estimation shown in QGroundControl is correct. Compare your attitude indicator (in the *large vertical* mode) to the video:
+2. Check the attitude estimation: connect to the drone using QGroundControl, rotate the drone in different orientations and check if the attitude estimation shown in QGroundControl is correct. Attitude indicator in QGroundControl is shown below:
 
-    <a href="https://youtu.be/yVRN23-GISU"><img width=300 src="https://i3.ytimg.com/vi/yVRN23-GISU/maxresdefault.jpg"></a>
+   <img src="img/qgc-attitude.png" height="200">
 
 3. Perform motor tests in the console. Use the following commands **— remove the propellers before running the tests!**
 

flix/cli.cpp

@@ -3,6 +3,8 @@
 
 // Implementation of command line interface
 
+#include <Arduino.h>
+#include "flix.h"
 #include "pid.h"
 #include "vector.h"
 #include "util.h"
@@ -71,7 +73,7 @@ void pause(float duration) {
 	}
 }
 
-void doCommand(String str, bool echo = false) {
+void doCommand(String str, bool echo) {
 	// parse command
 	String command, arg0, arg1;
 	splitString(str, command, arg0, arg1);

flix/config.h

@@ -0,0 +1,55 @@
+// Wi-Fi
+#define WIFI_ENABLED 1
+#define WIFI_SSID "flix"
+#define WIFI_PASSWORD "flixwifi"
+#define WIFI_UDP_PORT 14550
+#define WIFI_UDP_REMOTE_PORT 14550
+#define WIFI_UDP_REMOTE_ADDR "255.255.255.255"
+
+// Motors
+#define MOTOR_0_PIN 12 // rear left
+#define MOTOR_1_PIN 13 // rear right
+#define MOTOR_2_PIN 14 // front right
+#define MOTOR_3_PIN 15 // front left
+#define PWM_FREQUENCY 78000
+#define PWM_RESOLUTION 10
+#define PWM_STOP 0
+#define PWM_MIN 0
+#define PWM_MAX 1000000 / PWM_FREQUENCY
+
+// Control
+#define PITCHRATE_P 0.05
+#define PITCHRATE_I 0.2
+#define PITCHRATE_D 0.001
+#define PITCHRATE_I_LIM 0.3
+#define ROLLRATE_P PITCHRATE_P
+#define ROLLRATE_I PITCHRATE_I
+#define ROLLRATE_D PITCHRATE_D
+#define ROLLRATE_I_LIM PITCHRATE_I_LIM
+#define YAWRATE_P 0.3
+#define YAWRATE_I 0.0
+#define YAWRATE_D 0.0
+#define YAWRATE_I_LIM 0.3
+#define ROLL_P 6
+#define ROLL_I 0
+#define ROLL_D 0
+#define PITCH_P ROLL_P
+#define PITCH_I ROLL_I
+#define PITCH_D ROLL_D
+#define YAW_P 3
+#define PITCHRATE_MAX radians(360)
+#define ROLLRATE_MAX radians(360)
+#define YAWRATE_MAX radians(300)
+#define TILT_MAX radians(30)
+#define RATES_D_LPF_ALPHA 0.2 // cutoff frequency ~ 40 Hz
+
+// Estimation
+#define WEIGHT_ACC 0.003
+#define RATES_LFP_ALPHA 0.2 // cutoff frequency ~ 40 Hz
+
+// MAVLink
+#define SYSTEM_ID 1
+
+// Safety
+#define RC_LOSS_TIMEOUT 1
+#define DESCEND_TIME 10

flix/control.cpp

@@ -3,38 +3,16 @@
 
 // Flight control
 
+#include "config.h"
+#include "flix.h"
 #include "vector.h"
 #include "quaternion.h"
 #include "pid.h"
 #include "lpf.h"
 #include "util.h"
 
-#define PITCHRATE_P 0.05
-#define PITCHRATE_I 0.2
-#define PITCHRATE_D 0.001
-#define PITCHRATE_I_LIM 0.3
-#define ROLLRATE_P PITCHRATE_P
-#define ROLLRATE_I PITCHRATE_I
-#define ROLLRATE_D PITCHRATE_D
-#define ROLLRATE_I_LIM PITCHRATE_I_LIM
-#define YAWRATE_P 0.3
-#define YAWRATE_I 0.0
-#define YAWRATE_D 0.0
-#define YAWRATE_I_LIM 0.3
-#define ROLL_P 6
-#define ROLL_I 0
-#define ROLL_D 0
-#define PITCH_P ROLL_P
-#define PITCH_I ROLL_I
-#define PITCH_D ROLL_D
-#define YAW_P 3
-#define PITCHRATE_MAX radians(360)
-#define ROLLRATE_MAX radians(360)
-#define YAWRATE_MAX radians(300)
-#define TILT_MAX radians(30)
-#define RATES_D_LPF_ALPHA 0.2 // cutoff frequency ~ 40 Hz
+extern const int RAW = 0, ACRO = 1, STAB = 2, AUTO = 3; // flight modes
 
-const int RAW = 0, ACRO = 1, STAB = 2, AUTO = 3; // flight modes
 int mode = STAB;
 bool armed = false;
 

flix/estimate.cpp

@@ -3,6 +3,8 @@
 
 // Attitude estimation from gyro and accelerometer
 
+#include "config.h"
+#include "flix.h"
 #include "quaternion.h"
 #include "vector.h"
 #include "lpf.h"

flix/flix.h

@@ -0,0 +1,90 @@
+// Copyright (c) 2023 Oleg Kalachev <okalachev@gmail.com>
+// Repository: https://github.com/okalachev/flix
+
+// All-in-one header file
+
+#pragma once
+
+#include <Arduino.h>
+#include "vector.h"
+#include "quaternion.h"
+
+extern float t, dt;
+extern float loopRate;
+extern float controlRoll, controlPitch, controlYaw, controlThrottle, controlMode;
+extern Vector gyro, acc;
+extern Vector rates;
+extern Quaternion attitude;
+extern bool landed;
+extern int mode;
+extern bool armed;
+extern Quaternion attitudeTarget;
+extern Vector ratesTarget, ratesExtra, torqueTarget;
+extern float thrustTarget;
+extern float motors[4];
+
+void print(const char* format, ...);
+void pause(float duration);
+void doCommand(String str, bool echo = false);
+void handleInput();
+void control();
+void interpretControls();
+void controlAttitude();
+void controlRates();
+void controlTorque();
+const char *getModeName();
+void estimate();
+void applyGyro();
+void applyAcc();
+void setupIMU();
+void configureIMU();
+void readIMU();
+void rotateIMU(Vector& data);
+void calibrateGyroOnce();
+void calibrateAccel();
+void calibrateAccelOnce();
+void printIMUCalibration();
+void printIMUInfo();
+void setupLED();
+void setLED(bool on);
+void blinkLED();
+void prepareLogData();
+void logData();
+void printLogHeader();
+void printLogData();
+void processMavlink();
+void sendMavlink();
+void sendMessage(const void *msg);
+void receiveMavlink();
+void handleMavlink(const void *_msg);
+void mavlinkPrint(const char* str);
+void sendMavlinkPrint();
+void setupMotors();
+int getDutyCycle(float value);
+void sendMotors();
+bool motorsActive();
+void testMotor(int n);
+void setupParameters();
+int parametersCount();
+const char *getParameterName(int index);
+float getParameter(int index);
+float getParameter(const char *name);
+bool setParameter(const char *name, const float value);
+void syncParameters();
+void printParameters();
+void resetParameters();
+void setupRC();
+bool readRC();
+void normalizeRC();
+void calibrateRC();
+void calibrateRCChannel(float *channel, uint16_t in[16], uint16_t out[16], const char *str);
+void printRCCalibration();
+void failsafe();
+void rcLossFailsafe();
+void descend();
+void autoFailsafe();
+void step();
+void computeLoopRate();
+void setupWiFi();
+void sendWiFi(const uint8_t *buf, int len);
+int receiveWiFi(uint8_t *buf, int len);

flix/flix.ino

@@ -3,19 +3,11 @@
 
 // Main firmware file
 
+#include "config.h"
 #include "vector.h"
 #include "quaternion.h"
 #include "util.h"
-
-#define WIFI_ENABLED 1
-
-extern float t, dt;
-extern float controlRoll, controlPitch, controlYaw, controlThrottle, controlMode;
-extern Vector gyro, acc;
-extern Vector rates;
-extern Quaternion attitude;
-extern bool landed;
-extern float motors[4];
+#include "flix.h"
 
 void setup() {
 	Serial.begin(115200);

flix/led.cpp

@@ -3,6 +3,8 @@
 
 // Board's LED control
 
+#include <Arduino.h>
+
 #define BLINK_PERIOD 500000
 
 #ifndef LED_BUILTIN

flix/log.cpp

@@ -3,6 +3,7 @@
 
 // In-RAM logging
 
+#include "flix.h"
 #include "vector.h"
 #include "util.h"
 

flix/lpf.h

@@ -5,6 +5,8 @@
 
 #pragma once
 
+#include <Arduino.h>
+
 template <typename T> // Using template to make the filter usable for scalar and vector values
 class LowPassFilter {
 public:

flix/mavlink.cpp

@@ -3,6 +3,10 @@
 
 // MAVLink communication
 
+#include <Arduino.h>
+#include "config.h"
+#include "flix.h"
+
 #if WIFI_ENABLED
 
 #include <MAVLink.h>
@@ -12,6 +16,8 @@
 #define MAVLINK_RATE_SLOW 1
 #define MAVLINK_RATE_FAST 10
 
+extern const int AUTO, STAB;
+extern uint16_t channels[16];
 extern float controlTime;
 
 bool mavlinkConnected = false;
@@ -206,6 +212,7 @@ void handleMavlink(const void *_msg) {
 		armed = motors[0] > 0 || motors[1] > 0 || motors[2] > 0 || motors[3] > 0;
 	}
 
+	/* TODO:
 	if (msg.msgid == MAVLINK_MSG_ID_LOG_REQUEST_DATA) {
 		mavlink_log_request_data_t m;
 		mavlink_msg_log_request_data_decode(&msg, &m);
@@ -219,6 +226,7 @@ void handleMavlink(const void *_msg) {
 			sendMessage(&msg);
 		}
 	}
+	*/
 
 	// Handle commands
 	if (msg.msgid == MAVLINK_MSG_ID_COMMAND_LONG) {

flix/motors.cpp

@@ -4,25 +4,17 @@
 // Motors output control using MOSFETs
 // In case of using ESCs, change PWM_STOP, PWM_MIN and PWM_MAX to appropriate values in μs, decrease PWM_FREQUENCY (to 400)
 
+#include <Arduino.h>
+#include "config.h"
+#include "flix.h"
 #include "util.h"
 
-#define MOTOR_0_PIN 12 // rear left
-#define MOTOR_1_PIN 13 // rear right
-#define MOTOR_2_PIN 14 // front right
-#define MOTOR_3_PIN 15 // front left
-
-#define PWM_FREQUENCY 78000
-#define PWM_RESOLUTION 10
-#define PWM_STOP 0
-#define PWM_MIN 0
-#define PWM_MAX 1000000 / PWM_FREQUENCY
-
 float motors[4]; // normalized motor thrusts in range [0..1]
 
-const int MOTOR_REAR_LEFT = 0;
-const int MOTOR_REAR_RIGHT = 1;
-const int MOTOR_FRONT_RIGHT = 2;
-const int MOTOR_FRONT_LEFT = 3;
+extern const int MOTOR_REAR_LEFT = 0;
+extern const int MOTOR_REAR_RIGHT = 1;
+extern const int MOTOR_FRONT_RIGHT = 2;
+extern const int MOTOR_FRONT_LEFT = 3;
 
 void setupMotors() {
 	print("Setup Motors\n");

flix/parameters.cpp

@@ -4,11 +4,22 @@
 // Parameters storage in flash memory
 
 #include <Preferences.h>
+#include "flix.h"
+#include "pid.h"
+#include "lpf.h"
 #include "util.h"
 
 extern float channelZero[16];
 extern float channelMax[16];
 extern float rollChannel, pitchChannel, throttleChannel, yawChannel, armedChannel, modeChannel;
+extern float tiltMax;
+extern PID rollPID, pitchPID, yawPID;
+extern PID rollRatePID, pitchRatePID, yawRatePID;
+extern Vector maxRate;
+extern Vector imuRotation;
+extern Vector accBias, accScale;
+extern float accWeight;
+extern LowPassFilter<Vector> ratesFilter;
 
 Preferences storage;
 

flix/pid.h

@@ -5,6 +5,8 @@
 
 #pragma once
 
+#include "Arduino.h"
+#include "flix.h"
 #include "lpf.h"
 
 class PID {

flix/quaternion.h

@@ -5,6 +5,7 @@
 
 #pragma once
 
+#include <Arduino.h>
 #include "vector.h"
 
 class Quaternion : public Printable {

flix/safety.cpp

@@ -3,11 +3,11 @@
 
 // Fail-safe functions
 
-#define RC_LOSS_TIMEOUT 1
-#define DESCEND_TIME 10
+#include "config.h"
+#include "flix.h"
 
 extern float controlTime;
-extern float controlRoll, controlPitch, controlThrottle, controlYaw;
+extern const int AUTO, STAB;
 
 void failsafe() {
 	rcLossFailsafe();

flix/time.cpp

@@ -3,6 +3,9 @@
 
 // Time related functions
 
+#include "Arduino.h"
+#include "flix.h"
+
 float t = NAN; // current time, s
 float dt; // time delta with the previous step, s
 float loopRate; // Hz

flix/util.h

@@ -8,24 +8,24 @@
 #include <math.h>
 #include <soc/soc.h>
 #include <soc/rtc_cntl_reg.h>
+#include "flix.h"
 
 const float ONE_G = 9.80665;
-extern float t;
 
-float mapf(float x, float in_min, float in_max, float out_min, float out_max) {
+inline float mapf(float x, float in_min, float in_max, float out_min, float out_max) {
 	return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min;
 }
 
-bool invalid(float x) {
+inline bool invalid(float x) {
 	return !isfinite(x);
 }
 
-bool valid(float x) {
+inline bool valid(float x) {
 	return isfinite(x);
 }
 
 // Wrap angle to [-PI, PI)
-float wrapAngle(float angle) {
+inline float wrapAngle(float angle) {
 	angle = fmodf(angle, 2 * PI);
 	if (angle > PI) {
 		angle -= 2 * PI;
@@ -36,12 +36,12 @@ float wrapAngle(float angle) {
 }
 
 // Disable reset on low voltage
-void disableBrownOut() {
+inline void disableBrownOut() {
 	REG_CLR_BIT(RTC_CNTL_BROWN_OUT_REG, RTC_CNTL_BROWN_OUT_ENA);
 }
 
 // Trim and split string by spaces
-void splitString(String& str, String& token0, String& token1, String& token2) {
+inline void splitString(String& str, String& token0, String& token1, String& token2) {
 	str.trim();
 	char chars[str.length() + 1];
 	str.toCharArray(chars, str.length() + 1);

flix/vector.h

@@ -5,6 +5,8 @@
 
 #pragma once
 
+#include <Arduino.h>
+
 class Vector : public Printable {
 public:
 	float x, y, z;
@@ -123,5 +125,5 @@ public:
 	}
 };
 
-Vector operator * (const float a, const Vector& b) { return b * a; }
-Vector operator + (const float a, const Vector& b) { return b + a; }
+inline Vector operator * (const float a, const Vector& b) { return b * a; }
+inline Vector operator + (const float a, const Vector& b) { return b + a; }

flix/wifi.cpp

@@ -3,20 +3,19 @@
 
 // Wi-Fi support
 
+#include "config.h"
+#include "flix.h"
+
 #if WIFI_ENABLED
 
 #include <WiFi.h>
 #include <WiFiAP.h>
 #include <WiFiUdp.h>
 
-#define WIFI_SSID "flix"
-#define WIFI_PASSWORD "flixwifi"
-#define WIFI_UDP_PORT 14550
-#define WIFI_UDP_REMOTE_PORT 14550
-#define WIFI_UDP_REMOTE_ADDR "255.255.255.255"
-
 WiFiUDP udp;
 
+extern bool mavlinkConnected;
+
 void setupWiFi() {
 	print("Setup Wi-Fi\n");
 	WiFi.softAP(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);

gazebo/CMakeLists.txt

@@ -10,9 +10,23 @@ list(APPEND CMAKE_CXX_FLAGS "${GAZEBO_CXX_FLAGS}")
 
 set(FLIX_SOURCE_DIR ../flix)
 include_directories(${FLIX_SOURCE_DIR})
+set(FLIX_SOURCE_DIR ../flix)
+include_directories(${FLIX_SOURCE_DIR})
+set(FLIX_SOURCES
+  ${FLIX_SOURCE_DIR}/cli.cpp
+  ${FLIX_SOURCE_DIR}/control.cpp
+  ${FLIX_SOURCE_DIR}/estimate.cpp
+  ${FLIX_SOURCE_DIR}/safety.cpp
+  ${FLIX_SOURCE_DIR}/log.cpp
+  ${FLIX_SOURCE_DIR}/mavlink.cpp
+  ${FLIX_SOURCE_DIR}/motors.cpp
+  ${FLIX_SOURCE_DIR}/parameters.cpp
+  ${FLIX_SOURCE_DIR}/rc.cpp
+  ${FLIX_SOURCE_DIR}/time.cpp
+)
 
 set(CMAKE_BUILD_TYPE RelWithDebInfo)
-add_library(flix SHARED simulator.cpp)
+add_library(flix SHARED simulator.cpp ${FLIX_SOURCES})
 target_link_libraries(flix ${GAZEBO_LIBRARIES} ${SDL2_LIBRARIES})
 target_include_directories(flix PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})
 target_compile_options(flix PRIVATE -Wno-address-of-packed-member) # disable unneeded mavlink warnings

gazebo/simulator.cpp

@@ -18,18 +18,6 @@
 #include "Arduino.h"
 #include "flix.h"
 
-#include "cli.ino"
-#include "control.ino"
-#include "estimate.ino"
-#include "safety.ino"
-#include "log.ino"
-#include "lpf.h"
-#include "mavlink.ino"
-#include "motors.ino"
-#include "parameters.ino"
-#include "rc.ino"
-#include "time.ino"
-
 using ignition::math::Vector3d;
 using namespace gazebo;
 using namespace std;

tools/log.py

@@ -43,7 +43,6 @@ records = [record for record in records if record[0] != 0]
 
 print(f'Received records: {len(records)}')
 
-os.makedirs(f'{DIR}/log', exist_ok=True)
 log = open(f'{DIR}/log/{datetime.datetime.now().isoformat()}.csv', 'wb')
 log.write(header.encode() + b'\n')
 for record in records: