С какой мобилкой лучше летать?

[unicorn]

Вот оно в картонной коробке и в действии.
http://www.youtube.com/watch?v=bNpv3GRyTZE" target="_blank
Телефон - LG P-500, Android 2.2.
BlueTooth модуль (BTM-180) и аналоговый сенсор (MPXH6115A) брал тут:
http://www.kosmodrom.com.ua/" target="_blank
BTM-180 - 118грн
MPXH6115A - 59грн
Остальное - куски из различной горелой техники.
Регулятор 3.3в из винчестера фуджитсу, умножитель напряжения (3.3в -> 5.8в) собран на триггере Шмидта 74hc14 из старинной материнской платы (оттуда же шунт на 5в), униполярная емкость на 2.2мкФ из телевизора и тд.
Разумеется, это просто макет. В финальной версии вместо всего этого барахла будет всего пару smd деталек, которые стоят копейки.
Просто, заранее сложно угадать что окажется лишним.
Удалось например обойтись вообще без контроллера.
Как видно на фотках, BT-модуль подключен к плате всего тремя проводами - земля, питание и аналоговый выход варио.
На самом модуле уже есть АЦП на 8 бит, чего вполне хватает (для диапазона +-20м/с, шаг составляет 15см/сек)
Прорывом стала возможность перепрошить сам модуль и заставить его выполнять свой код.
В итоге вместо убогого 8-битного AVR у меня в распоряжении оказался мощный 16-битовый RISC-процессор, gcc и 2МБ флешки под код.
На данный момент никакой цифровой обработки данных не производится.
Просто считается среднее 20 последовательных измерений и результат в виде ascii строки выплевывается 10 раз в секунду через RFCOMM соединение.
Со стороны телефона тоже никаких наворотов - приложение устанавливает соединение с SPP BlueTooth профилем и читает построчно.
Прочитанные данные отображаются в виде стандартной строки прокрутки и в виде звукового сигнала.
Сигнал формируется одинаковым образом независимо от тона. Меняется только sample rate для аудио трека, потому телефон практически не загружен.
В планах реализовать фильтр Калмана в коде BT-модуля, добавить зарядное устройство, пару кнопок и интегрировать все это дело с XCSoar.
Тогда можно было бы подумать и про изготовление печатной платы с нормальными компонентами.

Еще было бы интересно все-таки подключить цифровой датчик. Если он достаточно точный и может питаться от 3.3в, то его можно просто припаять непосредственно к модулю - никакой дополнительной обвески не требуется. Получится вообще вариант для ленивых - спаял, сунул в спичечный коробок вместе с батарейкой-таблеткой, положил в карман и летаешь.

[praktik]

Долго пиликает после остановки движения, 4 - 5 секунд, Нельзя ли сократить это время?

[unicorn]

Можно. Это настраивается - сколько раз пикнуть после того, как значение вернулось "тихий" диапазон.
Я просто никогда настоящего варио в руках не держал - не знаю как должно быть.

[unicorn]

Реализовал фильтр Калмана. Толку от него оказалось довольно мало. Простое усреднение по 20 измерениям дает такой же (если не лучший) результат.
Фактически, после аналоговых фильтров там больше нечего фильтровать. Долго думал как еще подавить помехи, пока пару раз не сходил в туалет.
Заметил, что каждый раз когда я открывал, или закрывал двери туалета, на другом конце квартиры у меня на столе начинал пищать телефон.
Долго не мог поверить, повторил эксперимент раз пять. В итоге, закрыл окно на кухне и "помехи" самоподавились.

[YeT]

BlueTooth модуль (BTM-180)
Прорывом стала возможность перепрошить сам модуль и заставить его выполнять свой код.

Любопытно, как это удалось:
-нашел SDK от производителя;
-нашел исходники альтернативой прошивки;
-портировал свободный стек;
-дизассемблировал;
-или?

Стек BT работает же на том же процессоре?

[YeT]

Реализовал фильтр Калмана. Толку от него оказалось довольно мало. Простое усреднение по 20 измерениям дает такой же (если не лучший) результат.

В каком-то англоязычном учебнике понравилась фраза: "Разработчики испытывают чувство вины, используя скользящее среднее вместо других фильтров" . Если помеха не локализована в определенной полосе частот, то скользящее среднее оптимальный вариант. Если проблемы аппаратные типа "просечек" или "иголок", можно попробовать медианный фильтр.

[unicorn]

-нашел SDK от производителя;

Это. Только не от Rayson, которая лепит модули, а от CSR, которая лепит BlueCore чипы.
Гуглится довольно просто, называется BlueLab. Я нашел BlueLab 3.62, но, говорят, есть более свежая версия.

Стек BT работает же на том же процессоре?

Да. Там есть какое-то подобие mmu и стандартная прошивка от CSR позволяет писать изолированное приложение, которое работает в "защищенном" режиме и общается с основной прошивкой через трапы.
Прошивка состоит из трех частей - загрузчик, основная прошивка (аналог операционной системы) и само приложение.
BTM-180 поставляется с приложением, которое обеспечивает работу с AT-командами через последовательный порт.
Среди команд есть ATU=RaysonUpgrade. Эта команда переводит устройство в режим DFU и, по идее, можно было бы прошить любой софт через USB.
Но каждая часть софта (кроме загрузчика) должна быть подписана ключом разработчика (Rayson), так что через USB ее не перепрошьешь.
А вот через SPI - запросто. Это специальный отладочный интерфейс, по функциональности напоминающий JTAG. Он работает даже когда процессор остановлен.
Сложность была еще в том, что SDK работает только под виндой и SPI эмулируется через LPT порт. У меня нет ни винды, ни LPT.
Пришлось дизассемблировать и переписать одну dll-ку из SDK чтоб оно заработало в wine через FTDI USB -> SPI конвертер.
Если есть винда и LPT-порт, то все значительно проще. Если LPT - 3.3v, можно вообще подключать модуль напрямую к LPT.
В SDK есть xIDE, которое предоставляет возможность пошаговой отладки, установки контрольных точек, отладочный вывод и тд.
Все через один SPI интерфейс.

Разработчики испытывают чувство вины, используя скользящее среднее вместо других фильтров

Ну, надо же было попробовать.
Кстати, в модуле вроде есть мощный DSP процессор (с документацией и примерами).
Его хватает, чтоб налету декодировать mp3 в 48KHz/16bit/stereo.
Есть где разгуляться фантазии с цифровой фильтрацией. Было бы что фильтровать.
Вот схема аналоговой части. Rollout дифференцирующего каскада обеспечивает задержку где-то в четверть секунды.
Это сглаживает все помехи.
В остальном, преобразование выглядит так:
Выход сенсора (по паспорту) = 45.9e-6 V/Pa
Тогда выход первого каскада = 45.9e-6 V/Pa * -2.2e-6 F * 3e6 Ohm = -303e-6 Vs/Pa
Выход второго каскада = -303e-6 V/sPa * 3e6 Ohm / 10e3 Ohm = 91e-3 Vs/Pa
У поверхности земли, 1 m примерно соответствует -12 Pa.
Тогда выход второго каскада = -1.1 Vs/m
Полный размах -2.5v .. +2.5v соответствует +2.27m/s .. -2.27m/s
Для 8битного АЦП один бит = +- 18mm/s.
При закрытых окнах и в картонной коробке, изменения составляют всего один бит 8битного АЦП.
Катался позавчера в лифте. Вверх ацп показывало в среднем -40 (+0.72m/s), вниз +30 (-0.54m/s).
Сперва удивился, что скорость вверх больше скорости вниз, потом прокатился с секундомером и понял, что так и есть.
Вообще, очень хороший сенсор. Рад, что вовремя наткнулся на вот эту статью:
http://www.pitlab.com/autopitlot-articl ... nsors.html" target="_blank

[om]

Ачуметь, - (про)дайте две :))

Сколько народу било себя пяткой в грудь - а человек взял и сделал! :))

Снимаю шляпу....

По БТ (data) что то передается уже?

Сюда еше дифференциальный датчик - для трубки пито - и конкурент компео готофф...

... ну может еше термокомпенсацию добавить потом.

[unicorn]

По БТ (data) что то передается уже?

А как же. Там выше ссылка на видео была.
Если посмотришь внимательнее - на переднем плане лежит телефон с запущенным приложением. Оно и пищит.
Вчера переделал протокол на NMEA (имитирует Leonardo).
XCSoar понимает и отображает данные правильно. Но есть два нюанса:
1. Я не нашел как заставить XCSoar пищать и обновлять данные чаще чем раз в секунду. Без этого как-то тоскливо.
2. Надо впаять еще один делитель и измерять абсолютное значение давления (чтоб возвращать настоящие метры, а не использовать фиксированный коэффициент 1m/12Pa).
Встроенного 8битного АЦП хватает на определение высоты с максимальной точностью примерно 40м.
Этого более чем достаточно для точного перевода Pa/s в m/s (в документации по авионике вообще приводят табличку с пятью линейными коэффициентами для стандартной атмосферы, тут же их получается аж 256).
Но для определения абсолютного значения высоты этого, наверное, маловато. Я просто не шарю, 40м это много, или мало?
Надо решить - имеет ли смысл добавлять АЦП, или нет.

Сюда еше дифференциальный датчик - для трубки пито - и конкурент компео готофф...

Легко, кстати. Легче чем варио. Но тогда наверняка придется добавить либо аналоговый мультиплексор, либо внешний АЦП.
У BTM-180 всего два аналоговых входа и оба получаются заняты: один - варио, другой - абсолютное значение высоты.
А ведь надо еще измерять состояние заряда батареи. В общем, с дифф.датчиком это добавит еще где-то 100-150грн себестоимости.

[om]

Вчера переделал протокол на NMEA (имитирует Leonardo).
XCSoar понимает и отображает данные правильно.
Но есть два нюанса:

NMEA не позволяет передавать "vario" - надо имитировать одно из стандартных устройств которые передают "vario" данные - тогда и раз в секунду будет достаточно ...

список приборов которые оно понимает:
http://xcsoar.org/discover/features.html" target="_blank
протоколы многие открыты - google :)

Но пищит обычно планерный прибор сам - в XCSoar ето надо было дописать (по крайней мере когда я пару лет назад смотрел исходники - там етого небыло) - или сделать пишалку рядом с датчиком ...

по поводу абсолютной высоты - в обшем то всегда ест GPS - и XCSoar с ним обшается... Так что наверное можно и обойтись без барометрической высоты - оставив только высотy GPS-ную... Т.е. баро-высота нужна была для варио - а так ети данные будут поступать как "vario" - в м/с...

8 бит для абсолютного высотомера мало - нужна точность ~1 метр - ето даже > 16 разрядов (лучше 17-18)... И там обычно термокомпенсации нужны...

40м (и даже лучше) даст ГПС...

а вот если vario на 8ми разрядах получится - то можно сделать только его - - оставив например варио и скорость.
но чтоб до 3000м работало - плаваюший порог перед АЦП, или дифф датчик - как обычный вар... тут надо думать, но идея хорошая - обойтись без внешних АЦП.

в конце концов можно просто два BТМ-180 иметь - если он такой дешевый. Кстати сколько оно потребляет?

[unicorn]

NMEA не позволяет передавать "vario"

NMEA позволяет расширять протокол. Именно так и делают обычные варио. Общий вид NMEA строки такой:
$<команда>,<аргументы разделенные запятой>*<контрольная сумма>
Так вот есть стандартный набор команд, но каждое устройство может добавить свои.

надо имитировать одно из стандартных устройств которые передают "vario" данные

Именно это я и сделал. Устройство называется Leonardo. В передаваемых данных есть vario.
И оно нормально отображается в XCSoar.

тогда и раз в секунду будет достаточно ...

А не слишком слишком медленно?
Какой смысл в быстром варио (лаг меньше четверти секунды), если XCSoar не будет успевать отображать эти данные?

список приборов которые оно понимает:

У меня есть исходники. Оттуда и брал информацию по протоколам.

Но пищит обычно планерный прибор сам

В этом и заключалась задумка: прибор - просто датчик, который 10 раз в секунду транслирует параметры полета и состояние кнопок в телефон.
А телефон уже умеет пищать как варио на BT гарнитуру в шлеме, сообщать голосом информацию в ответ на нажатие кнопок на варио и тд.
В идеале, чтоб вся связь между пилотом и этим навигатором была только через гарнитуру и кнопки на варио.

Т.е. баро-высота нужна была для варио - а так ети данные будут поступать как "vario" - в м/с...

Аналоговое варио измеряет скорость изменения давления, а не скорость измерения высоты.
Баро-высота все равно нужна, хотя бы грубо, чтоб перевести из Pa/s в m/s.

Так что наверное можно и обойтись без барометрической высоты - оставив только высотy GPS-ную...

Можно оставить обе - XCSoar вроде позволяет выбрать какой параметр отображать.

8 бит для абсолютного высотомера мало - нужна точность ~1 метр -

Для чего нужна точность в 1 метр?
Чтоб конвертировать показания аналогового варио, достаточно 3 бит абсолютного давления.

ето даже > 16 разрядов (лучше 17-18)...

Датчик измеряет давление в диапазоне от 15 kPa (13.5 km) до 115 kPa (-1 km).
То есть, рабочий диапазон составляет 100 kPa. Весь этот диапазон линейно отображается 65536 значений ADC.
Итого, шаг измерения составляет 100 kPa / 65536 = 1.5 Pa.
Разница в 1.5 Pa на поверхности земли соответствует изменению высоты на 13 cm.
На высоте 5 km - 22 cm.
На высоте 10 km - 37 cm
То есть, даже 16 бит - много.
На самом деле, для точности в 1м на высоте до 5км хватило бы и 14 бит.

И там обычно термокомпенсации нужны...

Сам датчик термокомпенсирован. В ссылке выше были приведены результаты испытаний.
На диапазоне температур в 85 градусов ошибка составляет 35м.
Вполне удовлетворительно, я так думаю, учитывая что температура не меняется на 85 градусов мгновенно.

40м (и даже лучше) даст ГПС...

У меня высота gps врет на полкилометра.
В смысле, в зависимости от времени измерения, результат меняется в пределах 500 метров.

оставив например варио и скорость

Это-то точно получится. Диапазон скоростей сравнительно маленький.

но чтоб до 3000м работало - плаваюший порог перед АЦП, или дифф датчик - как обычный вар...

Вот этого я не понял.

идея хорошая - обойтись без внешних АЦП.

Я так посмотрел, вроде они не так уж дорого стоят. По крайней мере, меньше стоимости датчиков.
Два датчика, BTM-180, батарейка, стоимость одного АЦП просто потонет.

в конце концов можно просто два BТМ-180 иметь - если он такой дешевый.

Где же дешевый? 118грн против 40грн за АЦП. При том, с АЦП будет нормальная барометрическая высота с точностью до 40см аж до 10км.
Еще можно будет продублировать аналоговое варио цифровым на базе фильтров в DSP.
Оно будет медленней, зато рассчитано на более широкий диапазон вертикальных скоростей. Так вроде сделано в IQ-compeo.

Кстати сколько оно потребляет?

BTM-180? Зависит от режима. Пиковая нагрузка по паспорту - 58 mA.
Все устройство целиком - где-то 70 mA, при этом примерно 15 mA ест светодиод, который я использую для отладки.
В том виде что есть, с тем аккумулятором что на фотке, должно сутки непрерывно работать.
Наверняка можно сократить потребление раза в два, если после умножителя напряжения поставить LDO регулятор, вместо шунта на 5в.
Да и сам умножитель нужен нормальный.

[om]

...
Именно это я и сделал. Устройство называется Leonardo. В передаваемых данных есть vario.
И оно нормально отображается в XCSoar.

Отлично!

А не слишком слишком медленно?
Какой смысл в быстром варио (лаг меньше четверти секунды), если XCSoar не будет успевать отображать эти данные?

1. По моему апдейт раз в секунды жестко зашит в ХЦСоар, но могу ошибаться.

2. Слишком чуствительный вар то же не нужен - отвлекает на мелкую "трясучку"..
т.е. внутри можно опрашиват и 5 раз в секунду, но выдавать срендее за секунду или какой то еше аппроксимант :)

Баро-высота все равно нужна, хотя бы грубо, чтоб перевести из Pa/s в m/s.

ето уже лишнее (ИМХО) - т.е. если вар будет врать немного на больших высотах - (получается 30% на 3км - так?) - лиш бы 0 ставался нyлем ..
если сильно надо - можно добавить постобработку в XCSoar - где есть абс высота от GPS...

У меня высота gps врет на полкилометра.
В смысле, в зависимости от времени измерения

может старый GPS? сколько он спутников видит?
современныей дает 20м абс и меньше метра относительной - можно широкие потоки и без баровариомера обрабатывать - только то GPS'ному - там просто иногда скачки получаются - когда на другие спутники переключаeтся.

16 бит...

ето по опытy цифровых датчиков готовых у них то диапазин уже заранее настроен...
HP-03 - 16бит - маловато
VTI SCP1000 - 17бит - заметно легче

но чтоб до 3000м работало - плаваюший порог перед АЦП, или дифф датчик - как обычный вар...

8 бит на весь диапазон - точности для вариометра мало :)
т.е. отдельный датчик для вариометра, либо один датчик абс высоты но с многоразрядным АЦП...
либо какие то електронные хитрости...

...

про внешний АЦП - тут уже технологичность - т.е. чем меньше _разных_ деталей - тем лучше повторяемость и проше все ето сделать :)

+ тyт подсказывают что ВТМ может заработать от 3.0-3.6v (напрямую от батарейки LiOn) - там вроде как регулятор свой... можно поиграться, но смотреть на зарядную цепь батаерейки - при зарядке на ней 4v...

5v как я понимаю нужна для датчика? т.е. он на 3.3в не заведется?

кстати на космодроме ВТМ-180 - 204 гривен - сделали рекламу :)

[unicorn]

1. По моему апдейт раз в секунды жестко зашит в ХЦСоар, но могу ошибаться.

Мне тоже так кажется. Глубоко не копал.

2. Слишком чуствительный вар то же не нужен - отвлекает на мелкую "трясучку"..

Тут я ничего сказать не могу, потому что учлет и вообще в термичку не летал, не говоря уже про обработки потоков.

т.е. внутри можно опрашиват и 5 раз в секунду, но выдавать срендее за секунду или какой то еше аппроксимант :)

Сейчас я опрашиваю 200 раз в секунду и 10 раз в секунду высылаю среднее в сторону телефона.
Если высылать раз в секунду, звук будет меняться рывками. Это плохо.
Вообще, вопрос усреднения и плавности не связан с частотой высылки данных.
Инертность аналогового варио определяется частотой среза дифференцирующего каскада.

врать немного на больших высотах - (получается 30% на 3км - так?)

Да, результат будет занижен где-то на на 34%. И чем выше, тем хуже.

если сильно надо - можно добавить постобработку в XCSoar - где есть абс высота от GPS...

Очень не хочется править сам XCSoar.
В идеале - полностью имитировать поведение одного из уже известных варио, чтоб такие изменения были излишни.
Можно сделать два профиля. Один - стандартный SPP интерфейс, с которым будет соединяться XCSoar и получать данные раз в секунду.
Второй профиль - собственный, но тоже связанный с RFCOMM соединением. Через него я буду передавать данные 10 раз в секунду.
Таким образом можно будет запустить на телефоне два приложения - XCSoar и фоном мое собственное, которое будет пищать на гарнитуру как варио.
По поводу собственного приложения (как замена XCSoar) я уже писал выше. Хотелось бы иметь такое приложение, которому экран был бы вообще не нужен. На него просто нет времени смотреть. Да и на солнце на маленьком экранчике что-нибудь разглядеть очень сложно.
Хочется иметь вот такую штуку как на картинке. Приматываешь ее крепко к спидбару. Ее должно быть можно обхватить рукой.
Кнопки должны быть большими и выпуклыми, чтоб их можно было нащупать не снимая перчатки.
Нажатие кнопок передается в телефон. В телефоне сделано какое-то подобие конфигурируемого голосового меню, вроде того, как у операторов мобильной связи "для параметров полета нажмите 1", "для информации о цели нажмите 2", "для информации о курсе и местоположении нажмите 3".
Разумеется, ждать пока все это проговорится не обязательно. Можно просто запомнить частые комбинации кнопок:
большой палец: вернуться в корневое меню -> указательный: текущие параметры полета -> средний: скорость.
Оставаясь в том же меню, еще раз указательный: высота.
И так далее.
Кроме меню телефон сам может сообщать о достижении определенной высоты, расстоянии до цели и необходимой коррекции курса.
Если нажимаешь на все кнопки одновременно - будет выслать смс с GPS координатами и текстом SOS на все номера из записной книжки.
Телефон все это время находится в кармане комбинезона в тепле, сухости, с выключенным экраном и заблокированной клавиатурой.

может старый GPS? сколько он спутников видит?

Может. Надо будет проверить. Сейчас откопал трек с буксировки в Англии - там все ок.

ето по опытy цифровых датчиков готовых у них то диапазин уже заранее настроен...

С цифровыми датчиками проблема в шумах. Я там выше давал ссылку на статью посвященную сравнениям датчиков.
Толку от 16битного adc, если шумы больше двух метров? Тут не на битность а на качество нужно прежде всего смотреть.

+ тyт подсказывают что ВТМ может заработать от 3.0-3.6v (напрямую от батарейки LiOn) - там вроде как регулятор свой... можно поиграться, но смотреть на зарядную цепь батаерейки - при зарядке на ней 4v...

Да, я знаю. Но даже после отключения зарядки на батарейке какое-то время может быть > 3.8v. Играться как-то не очень хочется.
Так что дополнительный регулятор наверняка нужен. Другое дело, что один из входов встроенного АЦП подключен к линии питания и его можно использовать как индикатор разряда батареи, когда напряжение на ней падает ниже 3.3в.
Li-ION батарейки не рекомендуют разряжать ниже 3в.

5v как я понимаю нужна для датчика? т.е. он на 3.3в не заведется?

Да, для датчика. Кроме датчика от 5в питается еще операционник. Но он много не ест и к помехам не чувствителен.
Не заведется. Более того, датчик очень уязвим к помехам по питанию.
Точнее даже не так - выход датчика пропорционален напряжению питания.
У поверхности земли, на выходе датчика постоянная составляющая где-то 4.1в.
Так как нас интересуют изменения напряжения на выходе порядка десятков микровольт, то любая помеха по питанию приводит к зашкаливающим показаниям варио.
Я начинал экспериментировать с +5в питанием и линейным регулятором на 3.3в для BT модуля.
Не смотря на импульсный блок питания и танталовый конденсатор впаянный вплотную к датчику, стабильной работы я добиться не смог.
Аналоговая часть должна питаться от отдельного регулятора. При том его качество действительно имеет значение.

кстати на космодроме ВТМ-180 - 204 гривен - сделали рекламу :)

Нисебечего Почти в два раза больше чем я им заплатил.
Вообще, подходит любой модуль на BlueCore3 с SPI выходом. Я просто выбрал с интегрированной антенной и самый дешевый (на тот момент).

[YeT]

Полный размах -2.5v .. +2.5v соответствует +2.27m/s .. -2.27m/s
Для 8битного АЦП один бит = +- 18mm/s.
При закрытых окнах и в картонной коробке, изменения составляют всего один бит 8битного АЦП.

Диапазон скоростей надо бы растянуть. Хотя бы до 5 м/с, но лучше до 10, поскольку браунигеры приучили людей к такому диапазону. Дискретность 0.1 или 0.2 м/с. Точность можно уменьшать к краям диапазона.

И хорошо бы чтобы коробочка сама умела пищать. Вариометр-пищалка при "домашних" полетах это, возможно, единственная нужная функция и последняя, которая должна отказывать. Телефон при этом вообще можно не подключать. Получается функционально законченная вещь. При этом она может быть лучше других пищалок тем, что потом на телефоне можно посмотреть статистику: время, скороподъемность, высоту и пр.

Если коробочка работает в связке с телефоном, то высоту тона она может менять мгновенно, а числа передавать раз в секунду.

Кнопки на коробочке, передаваемые в телефон, могут быть полезны, а вот идея чисто звукового интерфейса звучит сомнительно.

[om]

1. на спидбаре конечно можно крепить - но разбить тогда проше простого...
обычно на стойке все таки... Кнопки то нажимать понадобиться на высоте (низко - не до етого) - а там время есть :)

2. Екран соревнователям нужен - голосом не обяснить - проше один раз увидет. Ну тут уж каждый на свой вкус сделает - кто на рукав, кто приборную доску...

3. Про пишалку встроенную в прибор - поддерживаю YeT'a. Часто она только и нужна...