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#include "mbed.h"
#include "toString.h"
/********** private typedef **********/
/********** public variables **********/
/********** public functions **********/
/********** private variables **********/

DigitalOut myled(LED1);                 // デバッグ用LEDのためのデジタル出力
Serial pc(SERIAL_TX, SERIAL_RX);        // PC通信用シリアルポート
I2C mpu6050(D14, D15);                  // mpu6050用I2Cオブジェクト
Ticker INS_ticker;                      // 割り込み用タイマー

const int addr = 0xd0;                  // mpu6050アドレス
volatile int ret = 0;                   // I2C関数の返り値保存用
uint8_t cmd[2] = {};                    // I2C送信データ
uint8_t data[14] = {};                  // I2C受信データ
uint16_t Tempr = 0;                     // 温度
int16_t acc[3] = {};                    // 加速度
int16_t gyro[3] = {};                   // 角速度
float theta[2] = {};                    // ロール、ピッチ角

char text[256];                         // デバッグ用文字列

/********** private functions **********/

void INS_IntFunc();                     // センサー値取得用割り込み関数

/********** main function **********/

int main() {
    
    mpu6050.frequency(400000);                      // mpu6050との通信は400kHz
    
    // 0x6bレジスタに0x00を書き込んでmpu6050のスリープモードを解除
    cmd[0] = 0x6b;
    cmd[1] = 0x00;
    ret = mpu6050.write(addr, (char*)cmd, 2);
    pc.printf("ret = %d ", ret);
    
    // センサー値の取得・計算は割り込み関数内で行う。
    // 割り込み周期は10ms（10000μs）
    INS_ticker.attach_us(&INS_IntFunc, 10000);
    
    while(1) {
       // メインループではひたすらLEDチカチカ
       myled = 1; // LED is ON
       wait(0.2); // 200 ms
       myled = 0; // LED is OFF
       wait(1.0); // 1 sec
           
    }
}

void INS_IntFunc() {
        
        // 0x3bレジスタからデータの読み取りを行う
        cmd[0] = 0x3b;
        ret = mpu6050.write(addr, (char*)cmd, 1, true);
        mpu6050.read(addr | 0x01, (char*)data, 14, false);
        
        // 各データを加速度、角速度にそれぞれ突っ込む
        for(int i=0; i<3; i++) {
            acc[i] = ((int16_t)data[i*2])<<8 | ((int16_t)data[i*2+1]);
        }
        Tempr = ((int16_t)data[6])<<8 | ((int16_t)data[7]);
        for(int i=4; i<7; i++) {
            gyro[i-4] = ((int16_t)data[i*2])<<8 | ((int16_t)data[i*2+1]);
        }
        
        // 各センサー値からセンサーの姿勢・角速度を計算
        float roll_acc = (180.0f * atan2((float)acc[0], (float)acc[2]) / 3.1415f);
        float roll_ratio_gyro = (float)gyro[1] / 65.5f;
        float pitch_acc = (180.0f * atan2((float)acc[1], (float)acc[2]) / 3.1415f);
        float pitch_ratio_gyro = (float)gyro[0] / 65.5f;
        
        // 相補フィルタを用いて角度を更新
        theta[0] = 0.98f * (theta[0] + roll_ratio_gyro * 0.01f) + 0.02f * roll_acc;
        theta[1] = 0.98f * (theta[1] + pitch_ratio_gyro * 0.01f) + 0.02f * pitch_acc;
        
        // 推定された角度をパソコンに送信
        pc.printf("%.4f\t", theta[0]);
        pc.printf("%.4f\r\n", theta[1]);
}