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#include "mbed.h"
#include "EC.h"
#include "R1370P.h"
#include "move4wheel.h"
#include "PathFollowing.h"
#include <stdarg.h>

#define PI 3.141592

#define DEBUG_MODE                              // compile as debug mode (comment out if you don't use)
#ifdef DEBUG_MODE
#define DEBUG_PRINT                             // enable debug_printf
#endif

Serial pc(USBTX,USBRX);
void debug_printf(const char* format,...);      // work as printf in debug
void Debug_Control();                           // control by PC keybord

#define SPI_FREQ    1000000         // 1MHz
#define SPI_BITS    16
#define SPI_MODE    0
#define SPI_WAIT_US 1               // 1us
SPI spi(PB_5,PB_4,PB_3);

DigitalOut ss_md1(PB_15);           //エスコンの設定
DigitalOut ss_md2(PB_14);
DigitalOut ss_md3(PB_13);
DigitalOut ss_md4(PC_4);

DigitalOut md_enable(PA_13);        // do all motor driver enable
//DigitalIn md_ch_enable(p10);        // check enable switch is open or close
//Timer md_disable;
DigitalOut md_stop(PA_14);          // stop all motor
DigitalIn  md_check(PB_7);           // check error of all motor driver  //とりあえず使わない

/*モーターの配置
*     md1//---F---\\md4
*        |         |
*        L    +    R
*        |         |
*     md2\\---B---//md3
*/


Ec EC1(PC_6,PC_8,NC,500,0.05);
Ec EC2(PB_1,PB_12,NC,500,0.05);  //エンコーダ
Ticker motor_tick;  //角速度計算用ticker
Ticker ticker;  //for enc

R1370P gyro(PC_6,PC_7);  //ジャイロ

//DigitalOut can_led(LED1);           //if can enable -> toggle
DigitalOut debug_led(LED2);         //if debugmode -> on
DigitalOut md_stop_led(LED3);       //if motor stop -> on
DigitalOut md_err_led(LED4);        //if driver error -> on  //とりあえず使わない

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

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

void UserLoopSetting();             // initialize setting
void DAC_Write(int16_t data, DigitalOut* DAC_cs);
void MotorControl(int16_t val_md1, int16_t val_md2, int16_t val_md3, int16_t val_md4);

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１になるような補正(?)//絶対値が一番でかいやつで除算//double Max(0~1)
//マクソンは-4095～4095だからMax=4095にする//最速スピードを出すための関数になってる
{
    if     (fabs(FL)>=fabs(BL)&&fabs(FL)>=fabs(BR)&&fabs(FL)>=fabs(FR))output(Max            ,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            ,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            ,Max*FR/fabs(BR));
    else                                                               output(Max*FL/fabs(FR),Max*BL/fabs(FR),Max*BR/fabs(FR),Max            );
}

//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 X,double Y,double r,int theta,double speed/*,double v*/)
{
//正面を変えずに円弧を描いて90°曲がる
//X=円弧の中心座標、Y=円弧の中心座標、r=円弧の半径、theta=plotの間隔(0～90°)、v=目標速度

    int s;
    int t = 0;
    double plotx[(90/theta)+1];  //円弧にとるplotのx座標
    double ploty[(90/theta)+1];
    //double plotvx[(90/theta)+1];  //各plotにおける速度
    //double plotvy[(90/theta)+1];

    double x_out,y_out,r_out;

    switch(type) {
        case 1://↑から→

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

            while(1) {
                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
                now_x=now_x+d_x;
                now_y=now_y+d_y;  //微小時間毎に座標に加算

                XYRmotorout(plotx[t],ploty[t],plotx[t+1],ploty[t+1],&x_out,&y_out,&r_out);
                CalMotorOut(x_out,y_out,r_out);  //move4wheel内のモーター番号定義または成分分解が違うかも？
                //CalMotorOut(plotvx[t], plotvy[t],0);

                //printf("t=%d x_out=%f y_out=%f\n\r",t,x_out,y_out);
                //printf("t=%d (0)=%f (1)=%f (2)=%f (3)=%f\n\r",t,GetMotorOut(0),GetMotorOut(1),GetMotorOut(2),GetMotorOut(3));

                output(GetMotorOut(0),GetMotorOut(1),GetMotorOut(2),GetMotorOut(3));  //m1～m4に代入

                if(((X - now_x)*(plotx[t+1] - plotx[t]) + (Y - now_y)*(ploty[t+1] - ploty[t])) < 0)t++;
                if(t == (90/theta))break;
                
                MotorControl(m1,m2,m3,m4);  //出力
                
                //printf("m1=%d m2=%d m3=%d m4=%d x=%f y=%f\n\r",m1,m2,m3,m4,now_x,now_y);

            }

        case 2://↑から←  //まだ編集してない

            for(s=0; s<((90/theta)+1); s++) {
                plotx[s] = X + r * cos(s * (PI*theta/180));
                ploty[s] = Y + r * sin(s * (PI*theta/180));
            }

            while(1) {

                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
                now_x=now_x+d_x;
                now_y=now_y+d_y;  //微小時間毎に座標に加算

                XYRmotorout(plotx[t],ploty[t],plotx[t+1],ploty[t+1],&x_out,&y_out,&r_out);
                CalMotorOut(x_out,y_out,r_out);
                base(GetMotorOut(0),GetMotorOut(1),GetMotorOut(2),GetMotorOut(3),4095);
                if(((X - now_x)*(plotx[t+1] - plotx[t]) + (Y - now_y)*(ploty[t+1] - ploty[t])) < 0)t++;
                if(t == (90/theta))break;

            }
    }
}
//ここまで///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

int main()
{
    UserLoopSetting();

    /*void reset();
    EC1.reset();
    EC2.reset();*/

    now_x=start_x;
    now_y=start_y;

    //m1, m2, m3, m4 に出力を代入すればとりあえず動く

    while(1) {

        //Debug_Control();
        purecurve(1,0,0,1000,9,1000);
        //MotorControl(m1,m2,m3,m4);

    }
}

void UserLoopSetting()
{
//-----エスコンの初期設定-----//
    spi.format(SPI_BITS, SPI_MODE);
    spi.frequency(SPI_FREQ);
    ss_md1 = 1;
    ss_md2 = 1;
    ss_md3 = 1;
    ss_md4 = 1;
    md_enable = 1;  //enable on
    md_err_led = 0;
    md_stop = 1;
    md_stop_led = 1;
//-----センサーの初期設定-----//
    gyro.initialize();
    motor_tick.attach(&calOmega,0.05);  //0.05秒間隔で角速度を計算
    EC1.setDiameter_mm(48);
    EC2.setDiameter_mm(48);  //測定輪半径
//-----PathFollowingのパラメーター設定-----//
    set_p_out(1000);  //ベクトルABに平行方向の出力値設定関数(カーブを曲がる速度)
    q_setPDparam(30,30);  //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(30,30);  //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(1000);  //旋回時の最大出力値設定関数
    set_target_angle(0);  //機体目標角度設定関数

#ifdef DEBUG_MODE
    debug_led = 1;
    pc.attach(Debug_Control, Serial::RxIrq);
#else
    debug_led = 0;
#endif
}

#define MCP4922_AB      (1<<15)
#define MCP4922_BUF     (1<<14)
#define MCP4922_GA      (1<<13)
#define MCP4922_SHDN    (1<<12)

#define MCP4922_SET_OUTA    (0x3000)    //( MCP4922_GA || MCP4922_SHDN )  //12288
#define MCP4922_SET_OUTB    (0xB000)    //( MCP4922_AB || MCP4922_GA || MCP4922_SHDN )  //45056
#define MCP4922_MASKSET     (0x0FFF)    //4095

void DAC_Write(int16_t data, DigitalOut* DAC_cs)  //(出力,出力場所)
{
    static uint16_t dataA;  //送るデータ
    static uint16_t dataB;

    dataA = MCP4922_SET_OUTA;
    dataB = MCP4922_SET_OUTB;

    if(data >= 0) {
        if(data > 4095) {
            data = 4095;
        }
        dataA += (MCP4922_MASKSET & (uint16_t)(data));
    } else {
        if(data < -4095) {
            data = -4095;
        }
        dataB += (MCP4922_MASKSET & (uint16_t)(-data));
    }

    //Aの出力設定
    (DigitalOut)(*DAC_cs)=0;
    wait_us(SPI_WAIT_US);
    spi.write(dataA);
    wait_us(SPI_WAIT_US);
    (DigitalOut)(*DAC_cs)=1;
    wait_us(SPI_WAIT_US);

    //Bの出力設定
    (DigitalOut)(*DAC_cs)=0;
    wait_us(SPI_WAIT_US);
    spi.write(dataB);
    wait_us(SPI_WAIT_US);
    (DigitalOut)(*DAC_cs)=1;

}

void MotorControl(int16_t val_md1, int16_t val_md2, int16_t val_md3, int16_t val_md4)  //出力
{
    static int16_t zero_check;

    DAC_Write(val_md1, &ss_md1);
    DAC_Write(val_md2, &ss_md2);
    DAC_Write(val_md3, &ss_md3);
    DAC_Write(val_md4, &ss_md4);

    zero_check = (val_md1 | val_md2 | val_md3 | val_md4);  //すべての出力が0なら強制停止
    if(zero_check == 0) {
        md_stop = 1;
        md_stop_led = 1;
    } else {
        md_stop = 0;
        md_stop_led = 0;
    }
}

#ifdef DEBUG_MODE
void Debug_Control()
{
    static char pc_command = '\0';

    pc_command = pc.getc();

    if(pc_command == 'f') {  //前進
        m1+=500;
        m2+=500;
        m3-=500;
        m4-=500;
    } else if(pc_command == 'b') {  //後進
        m1-=500;
        m2-=500;
        m3+=500;
        m4+=500;
    } else if(pc_command == 'r') {  //右回り
        m1+=500;
        m2+=500;
        m3+=500;
        m4+=500;
    } else if(pc_command == 'l') {  //左回り
        m1-=500;
        m2-=500;
        m3-=500;
        m4-=500;
    } else {
        m1=0;
        m2=0;
        m3=0;
        m4=0;
    }

    if(m1>4095) {  //最大値を超えないように
        m1=4095;
    } else if(m1<-4095) {
        m1=-4095;
    }
    if(m2>4095) {
        m2=4095;
    } else if(m2<-4095) {
        m2=-4095;
    }
    if(m3>4095) {
        m3=4095;
    } else if(m3<-4095) {
        m3=-4095;
    }
    if(m4>4095) {
        m4=4095;
    } else if(m4<-4095) {
        m4=-4095;
    }

    debug_printf("%d %d %d %d\r\n",m1,m2,m3,m4);
    MotorControl(m1,m2,m3,m4);
    pc_command = '\0';
}
#endif

#ifdef DEBUG_PRINT
void debug_printf(const char* format,...)
{
    va_list arg;
    va_start(arg, format);
    vprintf(format, arg);
    va_end(arg);
}
#endif