server/sensor.c

   1 /**
   2  * @file sensor.c
   3  * @brief Implementation of sensor thread
   4  * TODO: Finalise implementation
   5  */
   6
   7 #include "common.h"
   8 #include "sensor.h"
   9 #include "options.h"
  10 #include "gpio.h"
  11 #include <math.h>
  12
  13 /** Array of sensors, initialised by Sensor_Init **/
  14 static Sensor g_sensors[NUMSENSORS]; //global to this file
  15
  16 /** Array of sensor threshold structures defining the safety values of each sensor**/
  17 const SensorThreshold thresholds[NUMSENSORS]= {
  18         //Max Safety, Min safety, Max warning, Min warning
  19         {1,-1,1,-1},            // ANALOG_TEST0
  20         {500,0,499,0},          // ANALOG_TEST1
  21         {5,-5,4,-4},            // ANALOG_FAIL0
  22         {500,0,499,0},          // ANALOG_REALTEST
  23         {1,0,1,0},                      // DIGITAL_TEST0
  24         {1,0,1,0},                      // DIGITAL_TEST1
  25         {1,0,1,0},                      // DIGITAL_REALTEST
  26         {1,0,1,0}                       // DIGITAL_FAIL0
  27 };
  28
  29 /** Human readable names for the sensors **/
  30 const char * g_sensor_names[NUMSENSORS] = {
  31         "analog_test0", "analog_test1",
  32         "analog_realtest", "analog_fail0",
  33         "digital_test0", "digital_test1",
  34         "digital_realtest", "digital_fail0"
  35 };
  36
  37 /**
  38  * One off initialisation of *all* sensors
  39  */
  40 void Sensor_Init()
  41 {
  42         for (int i = 0; i < NUMSENSORS; ++i)
  43         {
  44                 g_sensors[i].id = i;
  45                 Data_Init(&(g_sensors[i].data_file));
  46                 g_sensors[i].record_data = false;
  47         }
  48 }
  49
  50 /**
  51  * Sets the sensor to the desired control mode. No checks are
  52  * done to see if setting to the desired mode will conflict with
  53  * the current mode - the caller must guarantee this itself.
  54  * @param s The sensor whose mode is to be changed
  55  * @param mode The mode to be changed to
  56  * @param arg An argument specific to the mode to be set.
  57  *            e.g for CONTROL_START it represents the experiment name.
  58  */
  59 void Sensor_SetMode(Sensor * s, ControlModes mode, void * arg)
  60 {
  61         switch(mode)
  62         {
  63                 case CONTROL_START:
  64                         {
  65                                 // Set filename
  66                                 char filename[BUFSIZ];
  67                                 const char *experiment_name = (const char*) arg;
  68                                 int ret;
  69
  70                                 if (snprintf(filename, BUFSIZ, "%s_s%d", experiment_name, s->id) >= BUFSIZ)
  71                                 {
  72                                         Fatal("Experiment name \"%s\" too long (>%d)", experiment_name, BUFSIZ);
  73                                 }
  74
  75                                 Log(LOGDEBUG, "Sensor %d with DataFile \"%s\"", s->id, filename);
  76                                 // Open DataFile
  77                                 Data_Open(&(s->data_file), filename);
  78
  79                                 s->activated = true;
  80                                 s->record_data = true; // Don't forget this!
  81
  82                                 // Create the thread
  83                                 ret = pthread_create(&(s->thread), NULL, Sensor_Loop, (void*)(s));
  84                                 if (ret != 0)
  85                                 {
  86                                         Fatal("Failed to create Sensor_Loop for Sensor %d", s->id);
  87                                 }
  88                         }
  89                         break;
  90                 case CONTROL_EMERGENCY:
  91                 case CONTROL_PAUSE:
  92                         s->record_data = false;
  93                 break;
  94                 case CONTROL_RESUME:
  95                         s->record_data = true;
  96                 break;
  97                 case CONTROL_STOP:
  98                         s->activated = false;
  99                         s->record_data = false;
 100                         pthread_join(s->thread, NULL);
 101
 102                         Data_Close(&(s->data_file)); // Close DataFile
 103                         s->newest_data.time_stamp = 0;
 104                         s->newest_data.value = 0;
 105                 break;
 106                 default:
 107                         Fatal("Unknown control mode: %d", mode);
 108         }
 109 }
 110
 111 /**
 112  * Sets all sensors to the desired mode.
 113  * @see Sensor_SetMode for more information.
 114  * @param mode The mode to be changed to
 115  * @param arg An argument specific to the mode to be set.
 116  */
 117 void Sensor_SetModeAll(ControlModes mode, void * arg)
 118 {
 119         for (int i = 0; i < NUMSENSORS; i++)
 120                 Sensor_SetMode(&g_sensors[i], mode, arg);
 121 }
 122
 123
 124 /**
 125  * Checks the sensor data for unsafe or unexpected results
 126  * @param sensor_id - The ID of the sensor
 127  * @param value - The value from the sensor to test
 128  */
 129 void Sensor_CheckData(SensorId id, double value)
 130 {
 131         if( value > thresholds[id].max_error || value < thresholds[id].min_error)
 132         {
 133                 Log(LOGERR, "Sensor %s is above or below its safety value of %f or %f\n", g_sensor_names[id],thresholds[id].max_error, thresholds[id].min_error);
 134                 //new function that stops actuators?
 135         }
 136         else if( value > thresholds[id].max_warn || value < thresholds[id].min_warn)
 137         {
 138                 Log(LOGWARN, "Sensor %s is above or below its warning value of %f or %f\n", g_sensor_names[id],thresholds[id].max_warn, thresholds[id].min_warn);
 139         }
 140 }
 141
 142
 143 /**
 144  * Read a DataPoint from a Sensor; block until value is read
 145  * @param id - The ID of the sensor
 146  * @param d - DataPoint to set
 147  * @returns True if the DataPoint was different from the most recently recorded.
 148  */
 149 bool Sensor_Read(Sensor * s, DataPoint * d)
 150 {
 151
 152         // Set time stamp
 153         struct timeval t;
 154         gettimeofday(&t, NULL);
 155         d->time_stamp = TIMEVAL_DIFF(t, *Control_GetStartTime());
 156
 157         // Read value based on Sensor Id
 158         switch (s->id)
 159         {
 160                 case ANALOG_TEST0:
 161                 {
 162                         d->value = (double)(rand() % 100) / 100;
 163                         break;
 164                 }
 165                 case ANALOG_TEST1:
 166                 {
 167                         static int count = 0;
 168                         count %= 500;
 169                         d->value = count++;
 170                         break;
 171                 }
 172                 case ANALOG_REALTEST:
 173                 {
 174                         d->value = ADCRead(0);  //ADC #0 on the Beaglebone
 175                         break;
 176                 }
 177                 case ANALOG_FAIL0:
 178                         d->value = (double)(rand() % 6) * -( rand() % 2) / ( rand() % 100 + 1);
 179                         //Gives a value between -5 and 5
 180                         break;
 181                 case DIGITAL_TEST0:
 182                         d->value = t.tv_sec % 2;
 183                         break;
 184                 case DIGITAL_TEST1:
 185                         d->value = (t.tv_sec+1)%2;
 186                         break;
 187                 case DIGITAL_REALTEST:
 188                 {
 189                 // Can pass pin as argument, just using 20 as an example here
 190                 // Although since pins will be fixed, can just define it here if we need to
 191                         d->value = pinRead(20); //Pin 20 on the Beaglebone
 192                         break;
 193                 }
 194                 case DIGITAL_FAIL0:
 195                         if( rand() % 100 > 98)
 196                                 d->value = 2;
 197                         d->value = rand() % 2;
 198                         //Gives 0 or 1 or a 2 every 1/100 times
 199                         break;
 200                 default:
 201                         Fatal("Unknown sensor id: %d", s->id);
 202                         break;
 203         }
 204         usleep(100000); // simulate delay in sensor polling
 205
 206         // Perform sanity check based on Sensor's ID and the DataPoint
 207         Sensor_CheckData(s->id, d->value);
 208
 209         // Update latest DataPoint if necessary
 210         bool result = (d->value != s->newest_data.value);
 211         if (result)
 212         {
 213                 s->newest_data.time_stamp = d->time_stamp;
 214                 s->newest_data.value = d->value;
 215         }
 216         return result;
 217 }
 218
 219 /**
 220  * Record data from a single Sensor; to be run in a seperate thread
 221  * @param arg - Cast to Sensor* - Sensor that the thread will handle
 222  * @returns NULL (void* required to use the function with pthreads)
 223  */
 224 void * Sensor_Loop(void * arg)
 225 {
 226         Sensor * s = (Sensor*)(arg);
 227         Log(LOGDEBUG, "Sensor %d starts", s->id);
 228
 229         // Until the sensor is stopped, record data points
 230         while (s->activated)
 231         {
 232                 if (s->record_data)
 233                 {
 234                         DataPoint d;
 235                         //Log(LOGDEBUG, "Sensor %d reads data [%f,%f]", s->id, d.time_stamp, d.value);
 236                         if (Sensor_Read(s, &d)) // If new DataPoint is read:
 237                         {
 238                                 //Log(LOGDEBUG, "Sensor %d saves data [%f,%f]", s->id, d.time_stamp, d.value);
 239                                 Data_Save(&(s->data_file), &d, 1); // Record it
 240                         }
 241                 }
 242                 else
 243                 {
 244                         //Do something? wait?
 245                         usleep(100000);
 246                 }
 247         }
 248
 249         // Needed to keep pthreads happy
 250
 251         Log(LOGDEBUG, "Sensor %d finished", s->id);
 252         return NULL;
 253 }
 254
 255 /**
 256  * Get a Sensor given an ID string
 257  * @param id_str ID string
 258  * @returns Sensor* identified by the string; NULL on error
 259  */
 260 Sensor * Sensor_Identify(const char * id_str)
 261 {
 262         char * end;
 263         // Parse string as integer
 264         int id = strtol(id_str, &end, 10);
 265         if (*end != '\0')
 266         {
 267                 return NULL;
 268         }
 269         // Bounds check
 270         if (id < 0 || id >= NUMSENSORS)
 271                 return NULL;
 272
 273
 274         Log(LOGDEBUG, "Sensor \"%s\" identified", g_sensor_names[id]);
 275         return g_sensors+id;
 276 }
 277
 278 /**
 279  * Helper: Begin sensor response in a given format
 280  * @param context - the FCGIContext
 281  * @param id - ID of sensor
 282  * @param format - Format
 283  */
 284 void Sensor_BeginResponse(FCGIContext * context, SensorId id, DataFormat format)
 285 {
 286         // Begin response
 287         switch (format)
 288         {
 289                 case JSON:
 290                         FCGI_BeginJSON(context, STATUS_OK);
 291                         FCGI_JSONLong("id", id);
 292                         break;
 293                 default:
 294                         FCGI_PrintRaw("Content-type: text/plain\r\n\r\n");
 295                         break;
 296         }
 297 }
 298
 299 /**
 300  * Helper: End sensor response in a given format
 301  * @param context - the FCGIContext
 302  * @param id - ID of the sensor
 303  * @param format - Format
 304  */
 305 void Sensor_EndResponse(FCGIContext * context, SensorId id, DataFormat format)
 306 {
 307         // End response
 308         switch (format)
 309         {
 310                 case JSON:
 311                         FCGI_EndJSON();
 312                         break;
 313                 default:
 314                         break;
 315         }
 316 }
 317
 318 /**
 319  * Handle a request to the sensor module
 320  * @param context - The context to work in
 321  * @param params - Parameters passed
 322  */
 323 void Sensor_Handler(FCGIContext *context, char * params)
 324 {
 325         struct timeval now;
 326         gettimeofday(&now, NULL);
 327         double current_time = TIMEVAL_DIFF(now, *Control_GetStartTime());
 328
 329         int id = 0;
 330         double start_time = 0;
 331         double end_time = current_time;
 332         const char * fmt_str;
 333
 334         // key/value pairs
 335         FCGIValue values[] = {
 336                 {"id", &id, FCGI_REQUIRED(FCGI_INT_T)},
 337                 {"format", &fmt_str, FCGI_STRING_T},
 338                 {"start_time", &start_time, FCGI_DOUBLE_T},
 339                 {"end_time", &end_time, FCGI_DOUBLE_T},
 340         };
 341
 342         // enum to avoid the use of magic numbers
 343         typedef enum {
 344                 ID,
 345                 FORMAT,
 346                 START_TIME,
 347                 END_TIME,
 348         } SensorParams;
 349
 350         // Fill values appropriately
 351         if (!FCGI_ParseRequest(context, params, values, sizeof(values)/sizeof(FCGIValue)))
 352         {
 353                 // Error occured; FCGI_RejectJSON already called
 354                 return;
 355         }
 356
 357         // Error checking on sensor id
 358         if (id < 0 || id >= NUMSENSORS)
 359         {
 360                 FCGI_RejectJSON(context, "Invalid sensor id");
 361                 return;
 362         }
 363         Sensor * s = g_sensors+id;
 364
 365         DataFormat format = Data_GetFormat(&(values[FORMAT]));
 366
 367         // Begin response
 368         Sensor_BeginResponse(context, id, format);
 369
 370         // Print Data
 371         Data_Handler(&(s->data_file), &(values[START_TIME]), &(values[END_TIME]), format, current_time);
 372
 373         // Finish response
 374         Sensor_EndResponse(context, id, format);
 375 }
 376
 377
 378