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/**
********************************************************************************
* @file    main.c
* @author  You
* @version V?.?.?
* @date    Today
* @brief   メインファイル
******************************************************************************
*/

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include <main.h>

/* 型定義 --------------------------------------------------------------------*/

/* ロボットの加速度 */
ROCATION NowAcc;
/* ロボットの座標 */
ROCATION NowLoc;
/* ロボットの目標座標 */
ROCATION Target;

/* 定数定義 ------------------------------------------------------------------*/
/* マクロ定義 ----------------------------------------------------------------*/
/* 関数プロトタイプ宣言 -------------------------------------------------------*/

/* タイマ呼び出し用 */
void IT_CallBack(void);

/* 自己位置推定処理 */
void LocEstimate(void);

/* オムニ関係 */
void SubOmuni(int X,int Y,int R);

/* 台形制御値代入 */
int  omuni_control(int tar_x, int tar_y, int tar_theta, int error);

/* 変数定義 ------------------------------------------------------------------*/

/* 操作権 0…なし 1…手動 2…自動 */
int operate=0;

/* 自動シーケンス */
int auto_mode=0;

/* 直読みエンコーダ角度保存(degree) */
double EncoderDeg[EncoderMAX] = {0};

/* 足回り値保存変数 */
int MovMotor[4]= {0};

/* 自動yaw補整目標角度 */
double TarTheta=0;

/* 補正値用定数 */
int cor=4;

/* クラス定義 ----------------------------------------------------------------*/

/* 割り込み用クラス */
Ticker flipper;

/* gyro用タイマ */
Timer yawCnt;

/* P制御終了タイマ */
Timer P_fin;

/* タイマ加速 */
Timer Acc_time;

/* UART (Tx,Rx) */
Serial telemetry(USBTX, USBRX, 115200);

/* コントローラー */
SBDBT DS3(PA_0, PA_1, 9600);

/* オンボードLED */
DigitalOut led(LED2);

/* USERボタン */
DigitalIn UB(PC_13,PullDown);

/* エンコーダーピン CS */
DigitalOut CS[] = {PA_2,PA_3};
DigitalOut CL[] = {PA_4,PA_5};
DigitalIn  DO[] = {PA_6,PA_7};

/* 足回り動作クラス定義 */
Move omuni(MovMotor,NowLoc.theta);

/* I2C MDのクラス定義 */
YKNCT_MD_I2C MD(PB_9,PB_8);

/* ジャイロのピン設定 */
BNO055 bno(PB_9, PB_8);


/*----------------------------------- main ----------------------------------*/
int main()
{
    telemetry.printf("\n\rMainStart");

    /* 割り込みの設定
     * IT_CallBack関数を0.1msで割り込み */
    flipper.attach_us(&IT_CallBack, 100);

    /* ジャイロの設定 */
    bno.setmode(OPERATION_MODE_IMUPLUS);

    /* I2CMDの設定 */
    MD.Init(0,MD_SMB);
    MD.Init(1,MD_SMB);
    MD.Init(2,MD_SMB);
    MD.Init(3,MD_SMB);

    telemetry.printf("\n\rMainLoopStart");
    /* メインループ --------------------------------------------------------------*/
    while(1) {
        /* オンボードLED点滅 */
        led=!led;

        /* 表示改行 */
        telemetry.printf("\n\r");

        /* 自動処理関連テレメトリ */
        telemetry.printf("ope:%d ",operate);
        /* 座標テレメトリ */
        telemetry.printf("X:%4.0f Y:%4.0f T:%4.0f ",NowLoc.X,NowLoc.Y,NowLoc.theta);

        /* 自己位置推定更新 */
        LocEstimate();

        for(int i=0; i<4; i++) {
            MD.Set(i,MovMotor[i]);
            MovMotor[i]=0;
        }
        /* I2CMD実行 */
        MD.Exe();

        /* タイマ-スタート */
        yawCnt.start();
        /* タイマーリセット */
        yawCnt.reset();


        /* 操縦権変更 ×停止 △手動 〇自動 */
        if(DS3.CROSS)     operate=0;
        if(DS3.TRIANGLE)  operate=1;
        if(DS3.CIRCLE)    operate=2;

        /* 操縦権：なし 停止動作 */
        if(operate==0) {
            /* 足回り停止 */
            omuni.XmarkOmni_Move(0,0,0);
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                MD.Set(i,MovMotor[i]);
            }

        }
        /* 操縦権：手動 */
        else if(operate==1) {
            /* 足回り手動動作 */
            int x_val = (double)(DS3.LX-64)*100/64;
            int y_val = (double)(64-DS3.LY)*100/64;
            int r_val = (double)(DS3.RX-64)*100/64;

            /* 目標角更新 */
            if(DS3.RX!=64) yawCnt.reset();
            if(yawCnt.read_ms()<1000) TarTheta=NowLoc.theta;

            /* gyro値による補正 */
            r_val += (TarTheta-NowLoc.theta)*cor;

            SubOmuni(x_val, y_val, r_val);

        }
        /* 操縦権：自動 */
        else if(operate==2) {
            switch(auto_mode) {
                /* スタート待機処理 */
                case 0:
                    /* オンボードSWで次のステップに */
                    if(UB) auto_mode++;
                    break;

                /* 〇〇の処理 */
                case 1:
                    /* 〇〇の時次のステップに */
                    if(omuni_control(1000, 1000, 360, 100) == 1) auto_mode++;
                    break;

                /* 終了処理 */
                default:
                    auto_mode=0;
                    operate=0;
                    break;
            }
        }

    }
}


/*******************************************************************************
* @概要   自己位置推定関数
* @引数   なし
* @返り値 なし
*******************************************************************************/
void LocEstimate(void)
{
    static double GyroDeg[2]= {0};
    static double EncDeg[2][2]= {0};
    static double disp[3]= {0};



    /* ジャイロの値取得 */
    bno.get_angles();
    GyroDeg[1]=GyroDeg[0];
    GyroDeg[0]=bno.euler.yaw;
    if(GyroDeg[0]!=0) {
        /* 359→0を跨いだ時，前回の値を0から逆回転で負の値で表記 */
        if(GyroDeg[1]<90 && GyroDeg[0]>270) GyroDeg[1]+=360;
        /* 0→359を跨いだ時，前回の値を360以上の値で表記 */
        else if(GyroDeg[1]>270 && GyroDeg[0]<90) GyroDeg[1]-=360;
        /* 差を求める*/
        disp[2]=GyroDeg[1]-GyroDeg[0];
    }
    /* Enc2つの差分求める */
    for(int i=0; i<2; i++) {
        EncDeg[i][1]=EncDeg[i][0];
        EncDeg[i][0]=EncoderDeg[i];
        disp[i]=DEG_TO_DIS(EncDeg[i][1]-EncDeg[i][0]);
    }
    /* 差分を加速度として保存 */
    NowAcc.theta = disp[2];
    NowAcc.X = -disp[0] * cos(DEG_TO_RAD(NowLoc.theta)) - disp[1] * sin(DEG_TO_RAD(NowLoc.theta));
    NowAcc.Y = -disp[0] * sin(DEG_TO_RAD(NowLoc.theta)) + disp[1] * cos(DEG_TO_RAD(NowLoc.theta));
    /* 差分を累積して現在位置を保存 */
    NowLoc.X += NowAcc.X;
    NowLoc.Y += NowAcc.Y;
    NowLoc.theta += NowAcc.theta;
}




/* 割り込み(100us) *************************************************************/
void IT_CallBack(void)
{
    static int cnt = 0;
    static int data[EncoderMAX] = {0};
    static double EncDeg[EncoderMAX][2] = {0};

    for(int i=0; i<EncoderMAX; i++)
        switch(cnt) {
            /* 最初の処理 */
            case 0:
                data[i] = 0;
                CS[i] = 0;
                CL[i] = 1;
                break;
            /* 最後の処理 */
            case 25:
                CS[i]=1;
                /* 前回の値更新 今回の値更新(エンコーダの値(0~4096)を角度(0~360)に) */
                EncDeg[i][1] = EncDeg[i][0];
                EncDeg[i][0] = (double)data[i] * 360.0 / 4096;
                /* 359→0を跨いだ時，前回の値を0から逆回転で負の値で表記 */
                if ((270 <= EncDeg[i][1]) && (EncDeg[i][0] < 90))
                    EncDeg[i][1] -= 360;
                /* 0→359を跨いだ時，前回の値を360以上の値で表記 */
                else if ((EncDeg[i][1] < 90) && (270 <= EncDeg[i][0]))
                    EncDeg[i][1] += 360;
                /* 差を求める*/
                EncoderDeg[i] += EncDeg[i][0] - EncDeg[i][1];
                break;
            /* 通常の処理 */
            default:
                CL[i]=!CL[i];
                /* 最初でも最後でもなく奇数回で最初以外の時読み取り処理 */
                if(cnt != 1 && cnt % 2) {
                    data[i] |= (DO[i]==1);
                    data[i] = data[i] << 1;
                }
                break;
        }
    cnt++;
    cnt%=26;
}





/*******************************************************************************
* @概要   オムニの値計算する(加算式)
* @引数   X,Y,Rotationそれぞれの操作量
* @返り値 なし
*******************************************************************************/
void SubOmuni(int X,int Y,int R)
{
    /* 入力を100%に制限 */
    X=Rest(X,100);
    Y=Rest(Y,100);
    R=Rest(R,100);




    /* オムニ計算結果をtmpに */
    int tmp[4]= {0};

    /* 一度データをtmpに保存 */
    for(int i=0; i<4; i++)
        tmp[i]=MovMotor[i];

    /* オムニ計算 */
    omuni.XmarkOmni_Move(X,Y,R);

    /* 計算結果を加算する */
    for(int i=0; i<4; i++)
        MovMotor[i]+=tmp[i];
}





/*******************************************************************************
 * @概要   台形制御
 * @引数   tar_x    :目標のx座標
 * @引数   tar_y    :目標のy座標
 * @引数   tar_theta:目標角
 * @引数   error    :次ステップに進む基準とする距離 
 * @返り値 0(継続) 1(移動完了)
*******************************************************************************/
int omuni_control(int tar_x, int tar_y, int tar_theta, int error)
{
    static int log_distance = 0;
    static int be_tar_x = 0, be_tar_y = 0;
    static int a = 0, b = 0;
    static double log_theta = 0;
    static bool dis_flag = 0;

    if(dis_flag==0) {
        /* タイマー初期化 */
        Acc_time.reset();
        P_fin.reset();
        /* タイマー始動 */
        Acc_time.start();
        P_fin.start();
        /* 現在角度を記録しておく */
        log_theta = NowLoc.theta;
        /* 現在座標と目標座標との距離を記録しておく */
        log_distance = (int)sqrt(pow((double)tar_x - NowLoc.X, 2.0) + pow((double)tar_y - NowLoc.Y, 2.0));
        /* 目標地点間を結ぶ直線の傾きと切片を求める */
        if(tar_x != be_tar_x) a = (tar_y - be_tar_y) / (tar_x - be_tar_x);
        b = tar_y - a * tar_x;
        /* フラグ回収 */
        dis_flag=1;
    }

    int x_val = 0, x_acc_val = 0, x_dec_val = 0, Px = 0;
    int y_val = 0, y_acc_val = 0, y_dec_val = 0, Py = 0;
    int t_val = 0;
    int P_dis = 0, r = 0;
    int Max[2] = {0}, Min[2] = {0}, x = 0, y = 0;

    double theta_tar = 0.0;

    /* x,yの値域を代入(0=x,1=y) */
    if(NowLoc.X <= tar_x) {
        Max[0] = tar_x;
        Min[0] = NowLoc.X;
    } else {
        Max[0] = NowLoc.X;
        Min[0] = tar_x;
    }
    if(NowLoc.Y <= tar_y) {
        Max[1] = tar_y;
        Min[1] = NowLoc.Y;
    } else {
        Max[1] = NowLoc.Y;
        Min[1] = tar_y;
    }
    /* 目標にする点Pの決定 */
    if(Max[0] != Min[0]) {
        r = sqrt(pow(NowAcc.X,2)+pow(NowAcc.Y,2)) * 1.5;
        /* 半径の最大を設定 */
        r = Rest(r, 100);
        for(x=Min[0]; x<=Max[0]; x++) {
            y = a * x + b;
            P_dis = sqrt(pow(x-NowLoc.X,2)+pow(y-NowLoc.Y,2));
            if(P_dis == r && ABS(tar_x - x) < ABS(tar_x - NowLoc.X) || P_dis == r && ABS(tar_y - y) < ABS(tar_y - NowLoc.Y)) {
                Px = x;
                Py = y;
                break;
            }
            if(x == Max[0]) {
                Px = tar_x;
                Py = tar_y;
            }
        }
    }
    /* x=定数の式になった時 */ 
    else {
        r = sqrt(pow(NowAcc.X,2)+pow(NowAcc.Y,2)) * 1.5;
        /* 半径の最大を設定 */
        r = Rest(r, 100);
        for(y=Min[1]; y<=Max[1]; y++) {
            P_dis = y;
            
            Px = tar_x;
            if(P_dis == r && ABS(tar_y - y) < ABS(tar_y - NowLoc.Y)) {
                Py = y;
                break;
            }
            if(y == Max[1]) Py = tar_y;
        }
    }
    /* 減速処理の値代入  */
    x_dec_val = ABS((Px - NowLoc.X) * 0.06);
    y_dec_val = ABS((Py - NowLoc.Y) * 0.06);
    /* 加速処理の値代入 */
    x_acc_val=ABS((int)Acc_time.read_ms() * 0.15);
    y_acc_val=ABS((int)Acc_time.read_ms() * 0.15);
    /* 低い方の値代入 */
    x_val = M_MIN(x_acc_val, x_dec_val);
    y_val = M_MIN(y_acc_val, y_dec_val);

    /* 最低を決める */
    x_val = M_MAX(x_val, 20);
    y_val = M_MAX(y_val, 20);

    /* 100以内に収める */
    x_val = Rest(x_val, 100);
    y_val = Rest(y_val, 100);

    /* 正負を決める */
    if ((Px - NowLoc.X) < 0)
        x_val *= -1;
    if ((Py - NowLoc.Y) < 0)
        y_val *= -1;

    /* 残り距離計算 */
    int remain = (int)sqrt(pow((double)tar_x - NowLoc.X, 2.0) + pow((double)tar_y - NowLoc.Y, 2.0));
    /* 移動量に応じたthetaを求める */
    theta_tar = (((double)log_distance - remain) / log_distance) * (tar_theta - log_theta) + log_theta;
    /* 合わせるthetaと現在thetaの差分からtheta補整をかける */
    t_val = (theta_tar - NowLoc.theta) * 1.5;

    t_val = Rest(t_val, 20);

    SubOmuni(x_val, y_val, t_val);

    /* 終了処理 */
    if(error != 0 && error >= remain) {
        be_tar_x = tar_x;
        be_tar_y = tar_y;
        return 1;
    } else if ((5 > ABS(remain)) && ABS(tar_theta - NowLoc.theta) < 0.1) {
        x_val = 0;
        y_val = 0;
    }
    if (x_val == 0 && y_val == 0)
        P_fin.start();
    else
        P_fin.reset();

    if (P_fin.read_ms() > 100) {
        /* タイマー停止 */
        P_fin.stop();
        /* フラグを建て直す */
        dis_flag=0;

        return 1;
    }
    return 0;
}