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////ライントレースサンプルver3
///モータ速度制御プログラムを追加。
///ラインセンサPD制御を追加。
///M_KP,M_KDは別途straight_speed_controlのプログラムで検証した値をセットする。
///フォトリフレクタのゲイン、ラインセンサの各種成分の調整を行い、
///ラインをきれいにトレースできるよう挑戦する。

#include "mbed.h"
#include "CRotaryEncoder.h"
#include "TB6612.h"


//☆★☆★各種パラメータ調整箇所☆★☆★☆★
#define     DEFAULT_SPEED 500   //機体の直進速度1000[mm/s] 
#define     PULSE_TO_UM     30  //エンコーダ1パルス当たりのタイヤ移動距離[um]
#define     INTERRUPT_TIME  1000  //割りこみ周期[us]

//モータ速度のゲイン関連(むやみに調整しない)
#define     M_KP    0.002f//P(比例)制御成分
#define     M_KD    0.001f//D(微分)制御成分

//フォトリフレクタのゲイン（外側に行くにつれ値を何倍させたいか調整する。）
#define S_K1    1.0f    //float演算させる値には必ずfを付ける
#define S_K2    2.0f    //2倍
#define S_K3    4.0f    //4倍

//ラインセンサ各種制御成分
#define S_KP    0.5f    //ラインセンサ比例成分。大きいほど曲がりやすい
#define S_KD    0.3f    //ラインセンサ微分成分。大きいほど急なラインずれに強くなる。


//////////☆★☆★☆★☆★☆★//////////////

/////アナログ入力オブジェクト定義//////////
AnalogIn s1(D3);
AnalogIn s2(A6);
AnalogIn s3(A5);
AnalogIn s4(A4);
AnalogIn s5(A3);
AnalogIn s6(A2);
AnalogIn s7(A1);
AnalogIn s8(A0);
///////////////////////////////////////  
Serial PC(USBTX,USBRX);
CRotaryEncoder encoder_a(D1,D0);       //モータAのエンコーダ
CRotaryEncoder encoder_b(D11,D12);     //モータBのエンコーダ
Ticker      timer;     //タイマ割込み用 
TB6612      motor_a(D2,D7,D6);  //モータA制御用(pwma,ain1,ain2)
TB6612      motor_b(D10,D8,D9);  //モータB制御用(pwmb,bin1,bin2)


//使用変数の定義
float S1_Data,S2_Data,S3_Data,S4_Data,S5_Data,S6_Data,S7_Data,S8_Data; 
float All_Sensor_Data;      //ラインセンサ総データ量
float Sensor_Diff[2]={0,0}; //ラインセンサ偏差
float Sensor_P=0.0f;        //ラインセンサP(比例成分)制御量
float Sensor_D=0.0f;        //ラインセンサD(微分成分)制御量
float Sensor_PD=0.0f;       //ラインセンサP,D成分の合計
long int Enc_Count_A=0,Enc_Count_B=0;        //エンコーダパルス数を格納
long int Distance_A=0,Distance_B=0;          //タイヤ移動距離を格納[mm] 
long int Speed_A=0,  Speed_B=0;              //現在速度
long int Target_Speed_A=0,Target_Speed_B=0;  //目標速度
long int Motor_A_Diff[2]={0,0};    //過去の偏差と現在の偏差を格納
long int Motor_B_Diff[2]={0,0};   
float Motor_A_P,Motor_B_P;              //モータP制御成分
float Motor_A_D,Motor_B_D;              //モータD制御成分
float Motor_A_Pwm,Motor_B_Pwm;          //モータへの出力

void timer_interrupt(){
    Sensor_Diff[1]=Sensor_Diff[0];//過去のラインセンサ偏差を退避
    //各種センサ情報取得
    S1_Data=s1.read();
    S2_Data=s2.read();
    S3_Data=s3.read();
    S4_Data=s4.read();
    S5_Data=s5.read();
    S6_Data=s6.read();
    S7_Data=s7.read();
    S8_Data=s8.read();
    //センサ取得値の重ね合わせ（端のセンサほどモータ制御量を大きくする）
    All_Sensor_Data=-(S2_Data*S_K3+S3_Data*S_K2+S4_Data*S_K1)+(S5_Data*S_K1+S6_Data*S_K2+S7_Data*S_K3);
    Sensor_Diff[0]=All_Sensor_Data;
    Sensor_P=All_Sensor_Data*S_KP;                  //ラインセンサ比例成分の演算       
    Sensor_D=(Sensor_Diff[0]-Sensor_Diff[1])*S_KD;  //ラインセンサ微分成分の演算
    Sensor_PD=Sensor_P+Sensor_D;       
    ////モータ現在速度の取得            
    Enc_Count_A=encoder_a.Get();   //エンコーダパルス数を取得
    Enc_Count_B=-encoder_b.Get();
    Distance_A=(Enc_Count_A*PULSE_TO_UM);  //移動距離をmm単位で格納
    Distance_B=(Enc_Count_B*PULSE_TO_UM);
    Speed_A=(Distance_A*1000)/INTERRUPT_TIME;//走行速度演算[mm/s]
    Speed_B=(Distance_B*1000)/INTERRUPT_TIME; 
    Distance_A=0;
    Distance_B=0;
    encoder_a.Set(0);
    encoder_b.Set(0);
    
    /////各モータの目標速度の設定
    Target_Speed_A=DEFAULT_SPEED;
    Target_Speed_B=DEFAULT_SPEED;
    
    /////モータの速度制御
    //過去の速度偏差を退避
    Motor_A_Diff[1]=Motor_A_Diff[0];
    Motor_A_Diff[1]=Motor_A_Diff[0];
    //現在の速度偏差を取得。    
    Motor_A_Diff[0]=(Target_Speed_A-Speed_A);
    Motor_B_Diff[0]=(Target_Speed_B-Speed_B);
    //P成分演算
    Motor_A_P=Motor_A_Diff[0]*M_KP;
    Motor_B_P=Motor_B_Diff[0]*M_KP;
    //D成分演算
    Motor_A_D=(Motor_A_Diff[0]-Motor_A_Diff[1])*M_KD;
    Motor_B_D=(Motor_B_Diff[0]-Motor_B_Diff[1])*M_KD;
    
    Motor_A_Pwm=Motor_A_P+Motor_A_D+Sensor_PD;
    Motor_B_Pwm=Motor_B_P+Motor_B_D-Sensor_PD;
    if(Motor_A_Pwm>1.0f)Motor_A_Pwm=1.0f;
    else if(Motor_A_Pwm<-1.0f)Motor_A_Pwm=-1.0f;
    if(Motor_B_Pwm>1.0f)Motor_B_Pwm=1.0f;
    else if(Motor_B_Pwm<-1.0f)Motor_B_Pwm=-1.0f;    
    //最終的には符号を逆転して出力
    motor_a=-Motor_A_Pwm;
    motor_b=-Motor_B_Pwm;                       
}

int main() { 
    timer.attach_us(&timer_interrupt,INTERRUPT_TIME);//タイマ割り込みスタート     
    while(1){
        wait(1);
        PC.printf("spd_a:%d[mm/sec]   spd_b:%d[mm/sec]\r\n",Speed_A,Speed_B);//表示                
    }
}