scara_engineering/modules/algorithm/user_lib.c

300 lines
6.8 KiB
C

/**
******************************************************************************
* @file user_lib.c
* @author Wang Hongxi
* @author modified by neozng
* @version 0.2 beta
* @date 2021/2/18
* @brief
******************************************************************************
* @attention
*
******************************************************************************
*/
#include "stdlib.h"
#include "memory.h"
#include "user_lib.h"
#include "math.h"
#include "main.h"
#ifdef _CMSIS_OS_H
#define user_malloc pvPortMalloc
#else
#define user_malloc malloc
#endif
/**
* @brief 斜波函数初始化
* @author RM
* @param[in] 斜波函数结构体
* @param[in] 间隔的时间,单位 s
* @param[in] 最大值
* @param[in] 最小值
* @retval 返回空
*/
void ramp_init(ramp_function_source_t *ramp_source_type, float frame_period, float max, float min)
{
ramp_source_type->frame_period = frame_period;
ramp_source_type->max_value = max;
ramp_source_type->min_value = min;
ramp_source_type->input = 0.0f;
ramp_source_type->out = 0.0f;
}
/**
* @brief 斜波函数计算,根据输入的值进行叠加, 输入单位为 /s 即一秒后增加输入的值
* @author RM
* @param[in] 斜波函数结构体
* @param[in] 输入值
* @param[in] 滤波参数
* @retval 返回空
*/
void ramp_calc(ramp_function_source_t *ramp_source_type, float input)
{
ramp_source_type->input = input;
ramp_source_type->out += ramp_source_type->input * ramp_source_type->frame_period;
if (ramp_source_type->out > ramp_source_type->max_value)
{
ramp_source_type->out = ramp_source_type->max_value;
}
else if (ramp_source_type->out < ramp_source_type->min_value)
{
ramp_source_type->out = ramp_source_type->min_value;
}
}
void *zmalloc(size_t size)
{
void *ptr = malloc(size);
memset(ptr, 0, size);
return ptr;
}
// 快速开方
float Sqrt(float x)
{
float y;
float delta;
float maxError;
if (x <= 0)
{
return 0;
}
// initial guess
y = x / 2;
// refine
maxError = x * 0.001f;
do
{
delta = (y * y) - x;
y -= delta / (2 * y);
} while (delta > maxError || delta < -maxError);
return y;
}
// 绝对值限制
float abs_limit(float num, float Limit)
{
if (num > Limit)
{
num = Limit;
}
else if (num < -Limit)
{
num = -Limit;
}
return num;
}
// 判断符号位
float sign(float value)
{
if (value >= 0.0f)
{
return 1.0f;
}
else
{
return -1.0f;
}
}
// 浮点死区
float float_deadband(float Value, float minValue, float maxValue)
{
if (Value < maxValue && Value > minValue)
{
Value = 0.0f;
}
return Value;
}
// 限幅函数
float float_constrain(float Value, float minValue, float maxValue)
{
if (Value < minValue)
return minValue;
else if (Value > maxValue)
return maxValue;
else
return Value;
}
// 限幅函数
int16_t int16_constrain(int16_t Value, int16_t minValue, int16_t maxValue)
{
if (Value < minValue)
return minValue;
else if (Value > maxValue)
return maxValue;
else
return Value;
}
// 循环限幅函数
float loop_float_constrain(float Input, float minValue, float maxValue)
{
if (maxValue < minValue)
{
return Input;
}
if (Input > maxValue)
{
float len = maxValue - minValue;
while (Input > maxValue)
{
Input -= len;
}
}
else if (Input < minValue)
{
float len = maxValue - minValue;
while (Input < minValue)
{
Input += len;
}
}
return Input;
}
// 弧度格式化为-PI~PI
// 角度格式化为-180~180
float theta_format(float Ang)
{
return loop_float_constrain(Ang, -180.0f, 180.0f);
}
int float_rounding(float raw)
{
static int integer;
static float decimal;
integer = (int)raw;
decimal = raw - integer;
if (decimal > 0.5f)
integer++;
return integer;
}
// 三维向量归一化
float *Norm3d(float *v)
{
float len = Sqrt(v[0] * v[0] + v[1] * v[1] + v[2] * v[2]);
v[0] /= len;
v[1] /= len;
v[2] /= len;
return v;
}
// 计算模长
float NormOf3d(float *v)
{
return Sqrt(v[0] * v[0] + v[1] * v[1] + v[2] * v[2]);
}
// 三维向量叉乘v1 x v2
void Cross3d(float *v1, float *v2, float *res)
{
res[0] = v1[1] * v2[2] - v1[2] * v2[1];
res[1] = v1[2] * v2[0] - v1[0] * v2[2];
res[2] = v1[0] * v2[1] - v1[1] * v2[0];
}
// 三维向量点乘
float Dot3d(float *v1, float *v2)
{
return v1[0] * v2[0] + v1[1] * v2[1] + v1[2] * v2[2];
}
// 均值滤波,删除buffer中的最后一个元素,填入新的元素并求平均值
float AverageFilter(float new_data, float *buf, uint8_t len)
{
float sum = 0;
for (uint8_t i = 0; i < len - 1; i++)
{
buf[i] = buf[i + 1];
sum += buf[i];
}
buf[len - 1] = new_data;
sum += new_data;
return sum / len;
}
void MatInit(mat *m, uint8_t row, uint8_t col)
{
m->numCols = col;
m->numRows = row;
m->pData = (float *)zmalloc(row * col * sizeof(float));
}
uint16_t float_to_uint(float x, float x_min, float x_max, uint8_t bits)
{
float span = x_max - x_min;
float offset = x_min;
return (uint16_t)((x - offset) * ((float)((1 << bits) - 1)) / span);
}
float uint_to_float(int x_int, float x_min, float x_max, int bits)
{
float span = x_max - x_min;
float offset = x_min;
return ((float)x_int) * span / ((float)((1 << bits) - 1)) + offset;
}
/**
* @brief 一阶低通滤波初始化
* @author RM
* @param[in] 一阶低通滤波结构体
* @param[in] 间隔的时间,单位 s
* @param[in] 滤波参数
* @retval 返回空
*/
void first_order_filter_init(first_order_filter_type_t *first_order_filter_type, float frame_period, const float num[1])
{
first_order_filter_type->frame_period = frame_period;
first_order_filter_type->num[0] = num[0];
first_order_filter_type->input = 0.0f;
first_order_filter_type->out = 0.0f;
}
/**
* @brief 一阶低通滤波计算
* @author RM
* @param[in] 一阶低通滤波结构体
* @param[in] 间隔的时间,单位 s
* @retval 返回空
*/
void first_order_filter_cali(first_order_filter_type_t *first_order_filter_type, float input)
{
first_order_filter_type->input = input;
first_order_filter_type->out =
first_order_filter_type->num[0] / (first_order_filter_type->num[0] + first_order_filter_type->frame_period) * first_order_filter_type->out + first_order_filter_type->frame_period / (first_order_filter_type->num[0] + first_order_filter_type->frame_period) * first_order_filter_type->input;
}