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#include "EC.h"
#include "R1370P.h"
#include "move4wheel.h"
#include "mbed.h"
#include "math.h"
#include "PathFollowing.h"
#include "movement.h"
#include "maxonsetting.h"
#include "manual.h"
#include "can.h"

#define PI 3.141592

char can_ashileddata[2]= {0};
int can_ashileddata0_0,can_ashileddata0_1,can_ashileddata0_2,can_ashileddata0_3;

Ec EC1(p22,p21,NC,500,0.05);
Ec EC2(p26,p8,NC,500,0.05);

Ticker ec_ticker;  //ec角速度計算用ticker

R1370P gyro(p28,p27);

double new_dist1=0,new_dist2=0;
double old_dist1=0,old_dist2=0;
double d_dist1=0,d_dist2=0;  //座標計算用関数
double d_x,d_y;
//現在地X,y座標、現在角度については、PathFollowingでnow_x,now_y,now_angleを定義済
double start_x=0,start_y=0;  //スタート位置
double x_out,y_out,r_out;  //出力値

int16_t m1=0, m2=0, m3=0, m4=0;  //int16bit = int2byte

double xy_type,pm_typeX,pm_typeY,x_base,y_base;

///////////////////機体情報をメンバとする構造体"robo_data"と構造体型変数info(←この変数に各センサーにより求めた機体情報(機体位置/機体角度)を格納する)の宣言/////////////////

/*「info.(機体情報の種類).(使用センサーの種類)」に各情報を格納する
 *状況に応じて、どのセンサーにより算出した情報を信用するかを選択し、その都度now_angle,now_x,now_yに代入する。（何種類かのセンサーの情報を混ぜて使用することも可能）
 *(ex)
 *info.nowX.enc → エンコーダにより算出した機体位置のx座標
 *info.nowY.usw → 超音波センサーにより求めた機体位置のy座標
*/

typedef struct { //使用センサーの種類
    double usw;  //超音波センサー
    double enc;  //エンコーダ
    double gyro; //ジャイロ
    //double line;//ラインセンサー
} robo_sensor;

typedef struct { //機体情報の種類
    robo_sensor angle; //←機体角度は超音波センサーやラインセンサーからも算出可能なので一応格納先を用意したが、ジャイロの値を完全に信用してもいいかも
    robo_sensor nowX;
    robo_sensor nowY;
} robo_data;

robo_data info= {{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0}}; //全てのデータを0に初期化

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void UserLoopSetting_sensor()
{

    gyro.initialize();
    ec_ticker.attach(&calOmega,0.05);  //0.05秒間隔で角速度を計算
    EC1.setDiameter_mm(25.5);
    EC2.setDiameter_mm(25.5);  //測定輪半径//後で測定
    info.nowX.enc = -2962; //初期位置の設定
    info.nowY.enc = 3500;
}

void calOmega()  //角速度計算関数
{
    EC1.CalOmega();
    EC2.CalOmega();
}

void output(double FL,double BL,double BR,double FR)
{
    m1=FL;
    m2=BL;
    m3=BR;
    m4=FR;
}

void base(double FL,double BL,double BR,double FR,double Max)
//いろんな加算をしても最大OR最小がMaxになるような補正//絶対値が一番でかいやつで除算
//DCモーターならMax=1、マクソンは-4095～4095だからMax=4095にする
{
    if(fabs(FL)>=Max||fabs(BL)>=Max||fabs(BR)>=Max||fabs(FR)>=Max) {

        if     (fabs(FL)>=fabs(BL)&&fabs(FL)>=fabs(BR)&&fabs(FL)>=fabs(FR))output(Max*FL/fabs(FL),Max*BL/fabs(FL),Max*BR/fabs(FL),Max*FR/fabs(FL));
        else if(fabs(BL)>=fabs(FL)&&fabs(BL)>=fabs(BR)&&fabs(BL)>=fabs(FR))output(Max*FL/fabs(BL),Max*BL/fabs(BL),Max*BR/fabs(BL),Max*FR/fabs(BL));
        else if(fabs(BR)>=fabs(FL)&&fabs(BR)>=fabs(BL)&&fabs(BR)>=fabs(FR))output(Max*FL/fabs(BR),Max*BL/fabs(BR),Max*BR/fabs(BR),Max*FR/fabs(BR));
        else                                                               output(Max*FL/fabs(FR),Max*BL/fabs(FR),Max*BR/fabs(FR),Max*FR/fabs(FR));
    } else {
        output(FL,BL,BR,FR);
    }
}

void ashi_led()
{

    if(now_angle > -1 && now_angle < 1) {
        can_ashileddata0_0 = 1;
    } else {
        can_ashileddata0_0 = 0;
    }

    if(now_angle > 350) {
        can_ashileddata0_1 = 1;
    } else {
        can_ashileddata0_1 = 0;
    }

    if(now_x > -1 && now_x < 1) {
        can_ashileddata0_2 = 1;
    } else {
        can_ashileddata0_2 = 0;
    }

    if(now_y > -1 && now_y < 1) {
        can_ashileddata0_3 = 1;
    } else {
        can_ashileddata0_3 = 0;
    }

    can_ashileddata[0] = (can_ashileddata0_0<<7 | can_ashileddata0_1<<6 | can_ashileddata0_2<<5 | can_ashileddata0_3<<4);
}

void calc_gyro()
{
    now_angle=gyro.getAngle();  //ジャイロの値読み込み
}

void calc_xy_enc()  //エンコーダ&ジャイロによる座標計算
{
    now_angle=gyro.getAngle();  //ジャイロの値読み込み

    new_dist1=EC1.getDistance_mm();
    new_dist2=EC2.getDistance_mm();
    d_dist1=new_dist1-old_dist1;
    d_dist2=new_dist2-old_dist2;
    old_dist1=new_dist1;
    old_dist2=new_dist2;  //微小時間当たりのエンコーダ読み込み

    d_x=d_dist2*sin(now_angle*PI/180)-d_dist1*cos(now_angle*PI/180);
    d_y=d_dist2*cos(now_angle*PI/180)+d_dist1*sin(now_angle*PI/180);  //微小時間毎の座標変化
    info.nowX.enc = info.nowX.enc + d_x;
    info.nowY.enc = info.nowY.enc - d_y;  //微小時間毎に座標に加算
}

void set_cond(int t, int px, double bx, int py, double by)   //超音波センサーを使用するときの条件設定関数
{
//引数の詳細は関数"calc_xy_usw"参照

    xy_type = t;

    pm_typeX = px;
    x_base = bx;

    pm_typeY = py;
    y_base = by;
}

void calc_xy_usw(double tgt_angle)   //超音波センサーによる座標計算（機体が旋回する場合はこの方法による座標計算は出来ない）
{
//tgt_angle:機体の目標角度（運動初期角度と同じ/今大会では0,90,180のみ）
//xy_type:（0:Y軸平行の壁を読む/1:X軸平行の壁を読む/2:X,Y軸平行の壁を共に読む）
//pm_typeX,pm_typeY:（0:各軸正方向側の壁を読む/1:各軸負方向側の壁を読む）
//x_base,y_base:超音波センサーで読む壁の座標(y軸並行の壁のx座標/x軸平行の壁のy座標)

    double R1=240,R2=240,R3=240,R4=240; //機体の中心から各超音波センサーが付いている面までの距離
    double D1=30,D2=30,D3=30,D4=30; //各超音波センサーが付いている面の中心から各超音波センサーまでの距離

    now_angle=gyro.getAngle();  //ジャイロの値読み込み

    if(tgt_angle==0) {
        if((xy_type==0 || xy_type==2) && pm_typeX==0) {

            info.nowX.usw = x_base - (usw_data4 + R4*cos(now_angle*PI/180) + D4*sin(now_angle*PI/180));

        } else if((xy_type==0 || xy_type==2) && pm_typeX==1) {

            info.nowX.usw = x_base + (usw_data3 + R3*cos(now_angle*PI/180) + D3*sin(now_angle*PI/180));

        }
        if((xy_type==1 || xy_type==2) && pm_typeY==0) {

            info.nowY.usw = y_base - (usw_data2 + R2*cos(now_angle*PI/180) + D2*sin(now_angle*PI/180));

        } else if((xy_type==1 || xy_type==2) && pm_typeY==1) {

            info.nowY.usw = y_base + (usw_data1 + R1*cos(now_angle*PI/180) + D1*sin(now_angle*PI/180));

        }

    } else if(tgt_angle==90) {
        if((xy_type==0 || xy_type==2) && pm_typeX==0) {

            info.nowX.usw = x_base - (usw_data1 + R1*cos(now_angle*PI/180) + D1*sin(now_angle*PI/180));

        } else if((xy_type==0 || xy_type==2) && pm_typeX==1) {

            info.nowX.usw = x_base + (usw_data2 + R2*cos(now_angle*PI/180) + D2*sin(now_angle*PI/180));

        }
        if((xy_type==1 || xy_type==2) && pm_typeY==0) {

            info.nowY.usw = y_base - (usw_data4 + R4*cos(now_angle*PI/180) + D4*sin(now_angle*PI/180));

        } else if((xy_type==1 || xy_type==2) && pm_typeY==1) {

            info.nowY.usw = y_base + (usw_data3 + R3*cos(now_angle*PI/180) + D3*sin(now_angle*PI/180));

        }

    } else if(tgt_angle==180) {
        if((xy_type==0 || xy_type==2) && pm_typeX==0) {

            info.nowX.usw = x_base - (usw_data3 + R3*cos(now_angle*PI/180) + D3*sin(now_angle*PI/180));

        } else if((xy_type==0 || xy_type==2) && pm_typeX==1) {

            info.nowX.usw = x_base + (usw_data4 + R4*cos(now_angle*PI/180) + D4*sin(now_angle*PI/180));

        }
        if((xy_type==1 || xy_type==2) && pm_typeY==0) {

            info.nowY.usw = y_base - (usw_data1+ R1*cos(now_angle*PI/180) + D1*sin(now_angle*PI/180));

        } else if((xy_type==1 || xy_type==2) && pm_typeY==1) {

            info.nowY.usw = y_base + (usw_data2 + R2*cos(now_angle*PI/180) + D2*sin(now_angle*PI/180));

        }
    }
}

void calc_xy(double target_angle, double u,double v)
{
//エンコーダにより求めた機体の座標と超音波センサーにより求めた機体の座標を(エンコーダ : 超音波 = u : 1-u / v : 1-v)の割合で混ぜて now_x,now_y に代入する

    calc_xy_enc();

    if(u != 1 || v != 1) {
        calc_xy_usw(target_angle);  //エンコーダの値しか使用しない場合は超音波センサーによる座標計算は行わずに計算量を減らす。
    }

    now_x = u * info.nowX.enc + (1-u) * info.nowX.usw;
    now_y = v * info.nowY.enc + (1-v) * info.nowY.usw;

    /*if(now_x >-1 && now_x <1 && now_y >-1 && now_y <1){  //スタート時の0合わせ用
        ec_led = 1;
    }else{
        ec_led = 0;
    }

    if(now_angle >-0.5 && now_angle <0.5){
        gyro_led = 1;
    }else{
        gyro_led = 0;
    }*/
}

void enc_correction(int x_select,int y_select){ //エンコーダの座標を超音波センサの座標で上書き
//x_select,y_select → (0:上書きしない/1:上書きする)

    if(x_select == 1){
        info.nowX.enc = info.nowX.usw;
    }
    if(y_select == 1){
        info.nowY.enc = info.nowY.usw;
    }
    
}

//ここからそれぞれのプログラム/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//now_x(現在のx座標),now_y(現在のy座標),now_angle(機体角度(ラジアンではない)(0~360や-180~180とは限らない))(反時計回りが正)
//ジャイロの出力は角度だが三角関数はラジアンとして計算する
//通常の移動＋座標のずれ補正＋機体の角度補正(＋必要に応じさらに別補正)
//ジャイロの仕様上、角度補正をするときに計算式内で角度はそのままよりsinをとったほうがいいかもね

void purecurve(int type,double u,double v,       //正面を変えずに円弧or楕円を描いて曲がる
               double point_x1,double point_y1,
               double point_x2,double point_y2,
               int theta,
               double speed,
               double q_p,double q_d,
               double r_p,double r_d,
               double r_out_max,
               double target_angle)
//type:動きの種類（8パターン) point_x1,point_y1=出発地点の座標 point_x2,point_x2=目標地点の座標 theta=plotの間隔(0～90°) speed=速度
{
    //-----PathFollowingのパラメーター設定-----//
    q_setPDparam(q_p,q_d);  //ベクトルABに垂直な方向の誤差を埋めるPD制御のパラメータ設定関数
    r_setPDparam(r_p,r_d);  //機体角度と目標角度の誤差を埋めるPD制御のパラメータ設定関数
    set_r_out(r_out_max);  //旋回時の最大出力値設定関数
    set_target_angle(target_angle);  //機体目標角度設定関数

    int s;
    int t = 0;
    double X,Y;//X=楕円の中心座標、Y=楕円の中心座標
    double a,b; //a=楕円のx軸方向の幅の半分,b=楕円のy軸方向の幅の半分
    double plotx[(90/theta)+1];  //楕円にとるplotのx座標
    double ploty[(90/theta)+1];

    double x_out,y_out,r_out;

    a=fabs(point_x1-point_x2);
    b=fabs(point_y1-point_y2);

    switch(type) {

        case 1://→↑移動
            X=point_x1;
            Y=point_y2;

            for(s=0; s<((90/theta)+1); s++) {
                plotx[s] = X + a * cos(-PI/2 + s * (PI*theta/180));
                ploty[s] = Y + b * sin(-PI/2 + s * (PI*theta/180));
                //debug_printf("plotx[%d]=%f ploty[%d]=%f\n\r",s,plotx[s],s,ploty[s]);
            }
            break;

        case 2://↑→移動
            X=point_x2;
            Y=point_y1;

            for(s=0; s<((90/theta)+1); s++) {
                plotx[s] = X + a * cos(PI - s * (PI*theta/180));
                ploty[s] = Y + b * sin(PI - s * (PI*theta/180));
                //debug_printf("plotx[%d]=%f ploty[%d]=%f\n\r",s,plotx[s],s,ploty[s]);
            }
            break;

        case 3://↑←移動
            X=point_x2;
            Y=point_y1;

            for(s=0; s<((90/theta)+1); s++) {
                plotx[s] = X + a * cos(s * (PI*theta/180));
                ploty[s] = Y + b * sin(s * (PI*theta/180));
                //debug_printf("plotx[%d]=%f ploty[%d]=%f\n\r",s,plotx[s],s,ploty[s]);
            }
            break;

        case 4://←↑移動
            X=point_x1;
            Y=point_y2;

            for(s=0; s<((90/theta)+1); s++) {
                plotx[s] = X + a * cos(-PI/2 - s * (PI*theta/180));
                ploty[s] = Y + b * sin(-PI/2 - s * (PI*theta/180));
                //debug_printf("plotx[%d]=%f ploty[%d]=%f\n\r",s,plotx[s],s,ploty[s]);
            }
            break;

        case 5://←↓移動
            X=point_x1;
            Y=point_y2;

            for(s=0; s<((90/theta)+1); s++) {
                plotx[s] = X + a * cos(PI/2 + s * (PI*theta/180));
                ploty[s] = Y + b * sin(PI/2 + s * (PI*theta/180));
                //debug_printf("plotx[%d]=%f ploty[%d]=%f\n\r",s,plotx[s],s,ploty[s]);
            }
            break;

        case 6://↓←移動
            X=point_x2;
            Y=point_y1;

            for(s=0; s<((90/theta)+1); s++) {
                plotx[s] = X + a * cos(-s * (PI*theta/180));
                ploty[s] = Y + b * sin(-s * (PI*theta/180));
                //debug_printf("plotx[%d]=%f ploty[%d]=%f\n\r",s,plotx[s],s,ploty[s]);
            }
            break;

        case 7://↓→移動
            X=point_x2;
            Y=point_y1;

            for(s=0; s<((90/theta)+1); s++) {
                plotx[s] = X + a * cos(PI + s * (PI*theta/180));
                ploty[s] = Y + b * sin(PI + s * (PI*theta/180));
                //debug_printf("plotx[%d]=%f ploty[%d]=%f\n\r",s,plotx[s],s,ploty[s]);
            }
            break;

        case 8://→↓移動
            X=point_x1;
            Y=point_y2;

            for(s=0; s<((90/theta)+1); s++) {
                plotx[s] = X + a * cos(PI/2 - s * (PI*theta/180));
                ploty[s] = Y + b * sin(PI/2 - s * (PI*theta/180));
                //debug_printf("plotx[%d]=%f ploty[%d]=%f\n\r",s,plotx[s],s,ploty[s]);
            }
            break;
    }

    while(1) {

        calc_xy(target_angle,u,v);

        XYRmotorout(plotx[t],ploty[t],plotx[t+1],ploty[t+1],&x_out,&y_out,&r_out,speed,speed);
        CalMotorOut(x_out,y_out,r_out);
        //debug_printf("t=%d now_x=%f now_y=%f x_out=%f y_out=%f\n\r",t,now_x,now_y,x_out,y_out);

        base(GetMotorOut(0),GetMotorOut(1),GetMotorOut(2),GetMotorOut(3),4095);  //m1～m4に代入
        //debug_printf("t=%d (0)=%f (1)=%f (2)=%f (3)=%f\n\r",t,GetMotorOut(0),GetMotorOut(1),GetMotorOut(2),GetMotorOut(3));

        if(((plotx[t+1] - now_x)*(plotx[t+1] - plotx[t]) + (ploty[t+1] - now_y)*(ploty[t+1] - ploty[t])) < 0)t++;

        MaxonControl(m1,m2,m3,m4);  //出力
        debug_printf("t=%d m1=%d m2=%d m3=%d m4=%d x=%f y=%f angle=%f\n\r",t,m1,m2,m3,m4,now_x,now_y,now_angle);

        if(t == (90/theta))break;
        if(id1_value[0] != 1)break;
    }
}

void gogo_straight(double u,double v,                //直線運動プログラム
                   double x1_point,double y1_point,
                   double x2_point,double y2_point,
                   double speed1,double speed2,
                   double q_p,double q_d,
                   double r_p,double r_d,
                   double r_out_max,
                   double target_angle)
//引数:出発地点の座標（x,y）、目標地点の座標(x,y)、初速度（speed1）、目標速度（speed2）//speed1=speed2 のとき等速運動
{
    //-----PathFollowingのパラメーター設定-----//
    q_setPDparam(q_p,q_d);  //ベクトルABに垂直な方向の誤差を埋めるPD制御のパラメータ設定関数
    r_setPDparam(r_p,r_d);  //機体角度と目標角度の誤差を埋めるPD制御のパラメータ設定関数
    set_r_out(r_out_max);  //旋回時の最大出力値設定関数
    set_target_angle(target_angle);  //機体目標角度設定関数

    while (1) {

        calc_xy(target_angle,u,v);

        XYRmotorout(x1_point,y1_point,x2_point,y2_point,&x_out,&y_out,&r_out,speed1,speed2);
        //printf("x = %f, y = %f,angle = %f,x_out=%lf, y_out=%lf, r_out=%lf\n\r",now_x,now_y,now_angle,x_out, y_out,r_out);

        CalMotorOut(x_out,y_out,r_out);
        //printf("out1=%lf, out2=%lf, out3=%lf, out4=%lf\n",GetMotorOut(0),GetMotorOut(1),GetMotorOut(2),GetMotorOut(3));

        base(GetMotorOut(0),GetMotorOut(1),GetMotorOut(2),GetMotorOut(3),4095);
        //printf("m1=%d, m2=%d, m3=%d, m4=%d\r\n",m_1,m_2,m_3,m_4);

        MaxonControl(m1,m2,m3,m4);
        debug_printf("m1=%d m2=%d m3=%d m4=%d x=%f y=%f angle=%f\n\r",m1,m2,m3,m4,now_x,now_y,now_angle);

        if(((x2_point - now_x)*(x2_point - x1_point) + (y2_point - now_y)*(y2_point - y1_point)) < 0)break;
        if(id1_value[0] != 1)break;
    }
}

/*void pos_correction(double tgt_x, double tgt_y, double tgt_angle, double u, double v)   //位置補正(使用前にMaxonControl(0,0,0,0)を入れる)
{

    double r, R=10;  // r:一回補正が入るごとの機体の位置と目標位置の距離(ズレ) R:補正終了とみなす目標位置からの機体の位置のズレ
    double out;

    calc_xy(tgt_angle, u, v);

    while(1) { //機体の位置を目標領域（目標座標＋許容誤差）に収める
        gogo_straight(u,v,now_x,now_y,tgt_x,tgt_y,200,50,5,0.1,10,0.1,500,tgt_angle);
        MaxonControl(0,0,0,0);

        calc_xy(tgt_angle, u, v);

        r=hypot(now_x - tgt_x, now_y - tgt_y);

        if(r < R) break;
        if(id1_value[0] != 1)break;
    }

    while(1) {

        calc_gyro();

        out = 10 * (tgt_angle - now_angle);

        if(out > 300) {  //0～179°のときは時計回りに回転
            MaxonControl(300,300,300,300);
        } else if(out < -300) {
            MaxonControl(-300,-300,-300,-300);
        } else if(out <= 300 && out > -300) {
            MaxonControl(out,out,out,out);
        }

        if(tgt_angle - 0.5 < now_angle && now_angle < tgt_angle + 0.5) break;  //目標角度からの許容誤差内に機体の角度が収まった時、補正終了
        if(id1_value[0] != 1)break;
    }
    MaxonControl(0,0,0,0);
}*/

void pos_correction(double tgt_x, double tgt_y, double tgt_angle, double u, double v)   //改良版 位置補正(使用前にMaxonControl(0,0,0,0)を入れる)
{
//距離に比例させて補正初速度を増加させる。（最大速度を設定しそれ以上は出ないようにする）

    double first_speed, first_speed50 = 200, last_speed = 50, Max_speed = 1000;
    double r, R=10;  // r:一回補正が入るごとの機体の位置と目標位置の距離(ズレ) R:補正終了とみなす目標位置からの機体の位置のズレ
    double out;

    calc_xy(tgt_angle, u, v);
    
    r = hypot(now_x - tgt_x, now_y - tgt_y);

    while(1) { //機体の位置を目標領域（目標座標＋許容誤差）に収める
    
        first_speed = first_speed50 * r / 50;
        
        if(first_speed > Max_speed){
            gogo_straight(u,v,now_x,now_y,tgt_x,tgt_y,Max_speed,Max_speed,5,0.1,10,0.1,500,tgt_angle);
        }else{
            gogo_straight(u,v,now_x,now_y,tgt_x,tgt_y,first_speed,last_speed,5,0.1,10,0.1,500,tgt_angle);
        }
        
        MaxonControl(0,0,0,0);

        calc_xy(tgt_angle, u, v);

        r=hypot(now_x - tgt_x, now_y - tgt_y);

        if(r < R) break;
        if(id1_value[0] != 1)break;
    }

    while(1) {

        calc_gyro();

        out = 10 * (tgt_angle - now_angle);

        if(out > 300) {  //0～179°のときは時計回りに回転
            MaxonControl(300,300,300,300);
        } else if(out < -300) {
            MaxonControl(-300,-300,-300,-300);
        } else if(out <= 300 && out > -300) {
            MaxonControl(out,out,out,out);
        }

        if(tgt_angle - 0.5 < now_angle && now_angle < tgt_angle + 0.5) break;  //目標角度からの許容誤差内に機体の角度が収まった時、補正終了
        if(id1_value[0] != 1)break;
    }
    MaxonControl(0,0,0,0);
}