onur/gps
0
0
Fork 0
Code Issues Pull Requests Actions Packages Projects Releases Wiki Activity
Files
e57b19b4eeba95e9a57160161d8805ca6a541772
gps/soc/software/gps_system/README.md
T

55 KiB
Raw Blame History

GPS System Port Notes

Bu notlar GPS bare-metal yaziliminin VCU118 Rocket SoC portu ve interrupt debug sureci icin yazildi.

Uygulama akisi ve dosya sinirlari

Firmware giris noktasi gps_system.c'dir. main() surucu veya ESKF matematigi icermez; fakat sistemlerin nasil baglandigini acikca gosterir. ESKF enable/disable, GPS WLS sonucu, timestamp'li IMU girdisi, GPS'in fusion olcumune donusumu ve ham/duzeltilmis lat-lon bu dosyada gorunur. Main'in GPS/IMU/fusion arasinda tasidigi mesajlar ve yasam-dongusu bayraklari header/gps_system.h icindeki gps_system_state_t tipindedir; uygulama veri tipleri giris noktasi C dosyasinda tekrar tanimlanmaz.

gps_system.c
    -> initialize GPS, IMU and optional ESKF
    -> wfi
    -> timestamped IMU queue -> navigation_fusion prediction
    -> GPS events -> coherent WLS -> gps_nav_solution_t
    -> valid GPS -> fusion_gps_measurement_t -> navigation_fusion update
    -> navigation_fusion_output_t -> corrected lat/lon publish

Kaynak ve public header agaci ayni modul sinirlarini izler:

header/ + src/
  gps/          acquisition, tracking, nav epoch, WLS ve GPS interrupt state
  imu/          sensor secimi, kalibrasyon ve ortak imu_sample_t yonetimi
  drivers/imu/  yalniz cihaza ozel SPI/register/INT1 kodu
  fusion/       ESKF, motion/ZUPT, NIS ve delayed-measurement replay
  adapters/     GPS->fusion ve sensor-profile->fusion donusumleri

UART konum/status formatlamasi adapters/gps_system_uart icindedir; bu sayede gps_system.c telemetry format string'leriyle sismez. Buna karsilik GPS WLS sonucunun fusion olcumune cevrilip ESKF'ye teslim edilmesi bilincli olarak main() icinde gorunur kalir.

GPS kaynaklari IMU veya ESKF header'i include etmez; IMU suruculeri de GPS/fusion header'i include etmez. Ortak trap/PLIC dispatcher harici bir IRQ numarasi ile callback kabul eder. BSP_PMOD_IRQ -> imu_sensor_irq_handler baglantisini GPS icinde hard-code etmek yerine main, GPS init'inden sonra ve IMU start'indan once kaydeder. GPS ve IMU girdileri yalniz gps_system.c uzerinden navigation_fusion API'sine verilir; tip donusumleri adapters/ sinirinda kalir.

ESKF'nin public girisi fusion/navigation_fusion.h, sensor yonetiminin public girisi imu/imu_sensor.h, GPS alicisinin public girisi gps/gps_receiver.hdir. Yeni sensor eklemek icin yeni bir drivers/imu backend'i ve sensor profil adapter'i eklenir; GPS veya ESKF cekirdegi degistirilmez.

ISR icinde WLS veya ESKF calismaz. IMU ISR'i ornegi olcum aninda timestamp'ler ve raw kuyruga koyar. GPS ISR'leri acquisition/tracking olaylarini kaydeder. wfi sonrasi foreground bu kuyruklari tuketir. WLS sirasinda yeni IMU interrupt'lari gelebilecegi icin IMU kuyrugu WLS'den hem once hem sonra drain edilir; GPS update'i WLS bitis zamaninda degil capture epoch'unda uygulanir.

Generic IMU Mimarisi (TDK ve ST)

GPS/ESKF artik dogrudan bir sensor surucusune bagli degildir. Veri yolu:

TDK ICM42688 -----\
                   -> imu_sensor -> imu_calibration -> imu_sample_t
ST LSM6DSOX ------/                                      |
                                                         v
GPS receiver -> WLS -> gps_nav_solution_t -> GPS adapter -> navigation_fusion
                                                          |
                                                          v
                                           motion/ZUPT + ESKF -> fused LLH
  • src/drivers/imu/tdk_icm42688.c: TDK ICM42688'e ozel SPI, register, interrupt ve ham-veri donusumu.
  • src/drivers/imu/st_lsm6dsox.c: STEVAL-MKI217V1 uzerindeki ST LSM6DSOX'e ozel SPI, register, INT1 data-ready interrupt ve ham-veri donusumu.
  • src/imu/imu_sensor.c: ortak init/start/stop/IRQ/service/measurement arayuzu.
  • src/imu/imu_calibration.c: markadan bagimsiz bias, 3x3 scale/cross-axis/mounting donusumu ve opsiyonel sicaklik katsayisi.
  • header/imu/imu_sample.h: driver ve IMU yonetimi ile fusion arasindaki sensor-markasindan bagimsiz SI mesaj sozlesmesi.
  • src/adapters/imu_fusion_profile.c: aktif sensorun karakteristigini ESKF process-noise/kalibrasyon esiklerine cevirir.

Firmware isletim sistemi kullanmaz. Yeni IMU katmani malloc cagirmadan sensor kuyruklarini ve butun durumunu statik ayirir. Newlib ve formatli UART destegi nedeniyle linker'da heap alani yine bulunur; yeni sensor kodu buna guvenmez. Karttaki 1 MiB DTIM test icin genis tutulmustur; firmware tasarim butcesi ilerideki 512 KiB DTIM hedefidir. auto build iki sensor surucusunu da icerir; kesin sensor secimi kullanilmayan surucuyu linkten cikarir.

2026-07-13 tarihli -Os bare-metal link boyutlari:

Secim text data bss Toplam DTIM image
tdk 67,256 2,496 205,160 274,912 bayt
st 66,936 2,496 199,280 268,712 bayt
auto 68,888 2,496 207,560 278,944 bayt

En buyuk auto image 512 KiB DTIM'in yaklasik yuzde 53.2'sini kullanir; stack ve ilerideki buffer'lar icin 245,344 bayt (yaklasik 239.6 KiB) adres alani kalir. Linker bunun 16 KiB'ini varsayilan stack icin ayirir. 1 MiB test konfigurasyonunda gorulen ek bosluk yeni statik buffer eklemek icin gerekce sayilmamalidir. Host unit-test executable'i bu rakamlara dahil degildir. auto konfigurasyonu ayrica BSP_DTIM_SIZE=0x00080000 ile gercekten link edilerek 512 KiB sinirinda dogrulanmistir.

Bare-metal sensor secimi

ESKF/fusion varsayilan olarak aciktir. GPS-only firmware icin ana uygulama akisini degistirmeden kapatilabilir:

make -C soc/software/gps_system GPS_ESKF_ENABLE=0

Bu durumda GPS acquisition/tracking/WLS ve ham lat-lon yayini calismaya devam eder; IMU stream'i ve navigation_fusion baslatilmaz. UART startup satirinda eskf_enabled ve gercek init sonucu olan eskf_ready ayri alanlardir.

Otomatik WHO_AM_I algilama varsayilandir:

make -C soc/software/gps_system IMU_SENSOR=auto

Otomatik secimde eslesen cihaz bulunana kadar yalniz read-only WHO_AM_I probe yapilir. TDK ve ST build'leri acikca su sekilde secilebilir:

make -C soc/software/gps_system IMU_SENSOR=tdk \
  IMU_ODR_HZ=500 IMU_ACCEL_FS_G=4 IMU_GYRO_FS_DPS=250

make -C soc/software/gps_system IMU_SENSOR=st \
  IMU_ODR_HZ=50 GPS_NAV_SOLVE_TIMER_TICKS=10 \
  IMU_ACCEL_FS_G=2 IMU_GYRO_FS_DPS=250

IMU_SENSOR=stm, st seciminin alias'idir. IMU_ODR_HZ=0, IMU_ACCEL_FS_G=0 ve IMU_GYRO_FS_DPS=0 aktif surucunun guvenli varsayilanini secer. Bu ozellikle auto icin onemlidir; TDK ve ST'nin ortak bir ODR degeri yoktur. Desteklenen ODR'ler TDK icin 25/50/100/200/500/1000 Hz, ST icin 52/104/208 Hz'dir.

IMU_ODR_HZ fiziksel data-ready hizini secer; ST icin 50 istegi gercek 52 Hz ayarina eslenir. Her IMU ornegi kendi monotonik CLINT timestamp'i ile ESKF tahminine girer. 19/20 ms gibi sabit bir dt varsayilmaz ve CPU yuku icin ham ornek atlanmaz. Ileride ESKF orani dusurulecekse PX4'teki gibi delta-angle ve delta-velocity biriktiren, coning/sculling bilgisini koruyan bir downsampler kullanilmalidir.

GPS orani bundan bagimsizdir. GPS_NAV_SOLVE_TIMER_TICKS=5/10/50 sirasiyla 100/200/1000 ms nav-solve periyodu verir. WLS sonucu gec gelse bile olcum kendi capture timestamp'inde fixed-lag replay ile uygulanir; yalniz solution_valid=true olan GPS cozumu fusion'a girer. GPS yokken IMU ESKF'nin process-model tahminini surdurur, fakat filtre kendine sahte konum olcumu vermez. Global origin yoksa LLH cikisi valid degildir; origin daha once kurulduysa sonuc yardimsiz dead-reckoning'dir ve kovaryansi zamanla buyur.

NIS kapisi tek bir aykiri GPS'in ESKF'yi suruklemesini engeller. Ancak acilista ilk GPS fix'i kotu olup sonraki tutarli fix'ler bu ilk noktadan onlarca metre uzakta kalirsa, yalniz hard NIS rejection kullanmak filtreyi yanlis baslangica kilitler. Fusion engine bu nedenle ardisik reddedilen position fix'lerinin zamansal surekliligini izler. Son başarılı fusion'dan sonra yedi saniye timeout dolmuşsa ve en az uc fix birbirinin devamı ise ve platform IMU/GNSS hareket vetolariyla duragan kabul ediliyorsa yalniz ESKF konumu ve konum kovaryansi son olcume yeniden ankrajlanir; attitude, hiz ve IMU bias state'leri korunur, gecersiz hale gelen position cross-covariance'lari sifirlanir. Tek aykiri fix bu yolu tetiklemez. Bu davranis 100/200/1000 ms GPS oranlarinda gps_reacquisition_test.c ile dogrulanir ve level-2 fusion status satirinda recoveries= sayaci ile gozlenir.

TDK ve ST veri-hazir interrupt'i ile calisir ve ana dongu wfi kullanabilir. Genesys2 son pin planinda ortak aktif sensor interrupt girişi JB1/V29 uzerinden wrapper'daki 3FF synchronizer'a, oradan PLIC device 11'e gider. ST surucusu LSM6DSOX accel data-ready olayini INT1'e yonlendirir; ISR local CLINT timestamp'ini basta alir, latched kaynagi temizler, ayni sample'in gyro ve sicaklik alanlarini okuyup statik SPSC kuyruğa koyar. imu_sensor_service() interrupt backend'lerde no-op'tur.

Standalone LSM6DSOX SPI okuma, stationary log ve INT1 -> JB1 -> 3FF -> PLIC 11 -> C ISR fiziksel yolu kartta dogrulanmistir. 2026-07-16 GPS + ST + ESKF end-to-end stationary kosusunda 6531 interrupt/sample, 467 ESKF aktarimi ve 322 kabul edilen GPS update'i goruldu; read-fail, queue overflow, missed sample ve GPS NIS reject sayilari sifir kaldi. Ayni logun yerlesmis son bolumunde 100 ham GPS fix'inin yatay RMS sacilimi 13.62 m, son 20 fused durumun yatay RMS sacilimi 0.39 m oldu. Bu degerler survey referansina gore mutlak dogruluk degil, sabit anten etrafindaki repeatability olcumudur. Yuksek ODR gerekirse sonraki gelistirme sensor FIFO + sensor timestamp veya daha yuksek CPU butcesidir; ortak IMU arayuzu ve ESKF bunun icin degismeyecektir.

Sensor ODR'si ile GPS nav-solve periyodu birbirinden bagimsizdir. Her IMU ve GPS olcumu ayni local monotonic CPU tick domaininde kendi olcum zamaniyla tasinir; ESKF olaylari timestamp sirasinda isler. TDK ve ST ISR timestamp'i data-ready kenarini yakindan temsil eder. Daha kesin ve WLS/interrupt latency'sinden bagimsiz yuksek-ODR zamanlama gerekirse sensor FIFO timestamp'i kullanilmalidir.

Level-1 konum UART protokolu

Her gecerli GPS navigation epoch'unda ham WLS GPS konumu yayinlanir. ESKF duzeltilmis konumu ise GPS epoch'undan bagimsiz olarak IMU ornek sayaci uzerinden yayinlanir:

[LOCATION] source=gps lat=... lon=... height=... gdop=... pdop=... hdop=... vdop=... tdop=... tracked=... used=...
[LOCATION] source=imu_corrected lat=... lon=... height=... gdop=... pdop=... hdop=... vdop=... tdop=... tracked=... used=...

tracked, donanimda calisan tracking kanal sayisini; used, ilgili WLS cozumunde kullanilan uydu sayisini belirtir. ESKF henuz kalibrasyon/origin asamasindaysa yalniz GPS satiri yayinlanir. Origin kurulduktan sonra GPS reddedilse veya gecici olarak kesilse de corrected konum IMU ile ilerlemeye devam eder.

Varsayilan corrected UART periyodu bes IMU ornegidir. 50 Hz sensor hedefinde bu yaklasik 100 ms/10 Hz demektir. Bu bolucu yalniz UART logunu seyreltir; sensor okuma ve ESKF prediction her IMU orneginde calismaya devam eder:

# Varsayilan: 20 ms x 5 ~= 100 ms
make -C soc/software/gps_system IMU_CORRECTED_PUBLISH_EVERY_N_SAMPLES=5

# 20 ms x 2 ~= 40 ms
make -C soc/software/gps_system IMU_CORRECTED_PUBLISH_EVERY_N_SAMPLES=2

# Parent software hedefi uzerinden ayni ayar
make -C soc/software gps-system GPS_SYSTEM_IMU_PUBLISH_EVERY_N_SAMPLES=5

Deger en az 1 olmalidir. Secilen bolucu startup satirinda publish_every= alaniyla gorulur. Eski [NAV] position ve periyodik [FUSION] lat/lon ayrintilari daha yuksek debug seviyesindedir; level 1 parser'inin ayni konumu birden fazla kez gormesi engellenir.

Desktop location_plotter, source=gps serisini mavi ve source=imu_corrected serisini kirmizi cizer. Iki kaynak arasinda zigzag yol cizmez; corrected veri varsa CEP/RMS analizi yalniz corrected seriyle yapilir. Linux sentetik replay loglarindaki source=trajectory gerçek izi yeşil çizer.

Kalibrasyon ve sicaklik politikasi

Uc farkli duzeltme birbirinden ayridir:

  1. Sensorun fabrika trim'i ve datasheet sensitivity degerleri sensor surucusunde kullanilir.
  2. Kalici, karta ozel bias/scale/eksen/sicaklik katsayilari ortak imu_calibration_t icinde uygulanabilir. TDK ve ST ayarlari calibration_by_backend[] icinde ayri profillerdir; auto secimi bir sensorun kalibrasyonunu digerine uygulayamaz. Varsayilan deger identity + sifir bias'tir; yani varsayilanda olcumu degistirmez.
  3. Fusion engine acilista kart sessizken iki saniyelik ornek toplar. Anlik gyro bias'ini, ilk roll/pitch hizalamasini ve gravity yonundeki accel kalintisini tahmin eder. ESKF bundan sonra residual accel/gyro bias state'lerini izler.

Sicaklik GPS/IMU fusionunun calismasi icin zorunlu degildir. Kisa sureli ve dar sicaklik araligindaki ilk testte sicaklik yalniz olculur ve mesajda tasinir; ESKF denklemlerini etkilemez. Uzun sure, dis ortam veya sensorun isinmasiyla bias degisimi gorulurse sicaklik katsayilari offline loglardan cikarilip temperature_compensation_enabled=true ile etkinlestirilir. Katsayi olmadan otomatik sicaklik duzeltmesi yapmak yanlis bias uretme riski tasir.

Portable kalibrasyon matematigi Linux'ta heap kullanmadan su testle dogrulanir:

make -C soc/software/gps_system/tests clean run

Bu test identity davranisini, bias + 3x3 donusumu, opsiyonel sicaklik duzeltmesini ve singular matris reddini kontrol eder. Test executable'i host icindir ve bare-metal firmware'e linklenmez.

Donanim Adresleri ve IRQ Map

Generated DTS/RTL'e gore GPS IP adresleri:

IP Base address PLIC source
ACQ 0x10020000 1
TRCK0 0x10021000 2
TRCK1 0x10022000 3
TRCK2 0x10023000 4
TRCK3 0x10024000 5
TRCK4 0x10025000 6
TRCK5 0x10026000 7
TRCK6 0x10027000 8
TRCK7 0x10028000 9
TRCK8 0x10029000 10

Bu degerler soc/software/bsp/include/bsp/soc.h icinde BSP define olarak tutuluyor. GPS yazilimi header/gps/gps_ip_defines.h icinde bu BSP define'larini kullaniyor.

PLIC base:

BSP_PLIC_BASE = 0x0c000000
priority      = base + 4 * source_id
pending       = base + 0x1000
enable hart0  = base + 0x2000
threshold     = base + 0x200000
claim/complete= base + 0x200004

claim/complete icin +4 dogru. Generated TLPLIC 64-bit beat kullaniyor, claim/complete register'i threshold ile ayni beat'in upper 32-bit tarafinda.

Yapilan Software Degisiklikleri

  • GPS base adresleri ve IRQ line'lari eski SoC sabitlerinden BSP define'larina tasindi.
  • Tracking IP sayisi 9'a cikarildi.
  • trck6_ip, trck7_ip, trck8_ip ve bunlarin interrupt map'i eklendi.
  • PLIC init eklendi:
    • mtvec = gps_irq_handler
    • PLIC threshold 0
    • source 1..10 priority 1
    • source 1..10 enable
    • mie.MEIE ve mstatus.MIE enable
  • gps_irq_handler() PLIC claim ID'ye gore dispatch ediyor:
    • 1 -> ACQ ISR
    • 2..10 -> tracking index irq_id - 2
    • sonra PLIC complete yaziyor
  • gps_irq_handler machine interrupt handler attribute ile derleniyor. ELF'te handler mret ile donuyor.
  • gps_irq_handler ayrica 4-byte aligned ediliyor. mtvec base adresi 4-byte aligned olmak zorunda; RVC acik oldugu icin fonksiyon 2-byte aligned yerlesirse trap iki byte erken baslayabilir.
  • _start basinda debug-load'dan kalan interrupt state'i temizleniyor:
    • mie = 0
    • mstatus.MIE = 0
  • FPGA gdb_load_and_run.gdb script'i de _starta resume etmeden once eski debug oturumundan kalan mie, mstatus.MIE, CLINT mtimecmp ve stack pointer state'ini temizler. Bu, pending timer interrupt'in _start stack init'inden once handler'a girip stack ustu store fault uretmesini engeller.
  • ACQ ISR pending clear bug'i duzeltildi:
    • Daha once ACQ sadece "acquired" dalinda pending clear ediyordu.
    • ACQ sonucu "not acquired" ise pending clear edilmiyordu.
    • Simdi ACQ pending set ise her iki durumda da clear ediliyor.
  • acq_start_loop use-after-free bug'i duzeltildi:
    • ACQ ISR assign_tracking() sirasinda current acquisition node'unu listeden silebiliyor.
    • Loop WFI'dan sonra iterator->next okursa freed node dereference ediliyordu.
    • Simdi next pointer'i WFI'dan once aliniyor.

PLIC Davranisi

Rocket-chip TLPLIC bu konfigde LevelGateway kullaniyor. Edge/level secen bir software mode register'i yok.

Generated/Scala davranisi:

io.plic.valid := io.interrupt && !inFlight
when (c || g.valid) { p := !c }

Sonuc:

  • PLIC input'u PLIC clock'unda high gorurse pending setlenir.
  • Pending bitleri software'den set edilebilir degil, read-only status gibi davranir.
  • Software priority, enable, threshold yazar; claim okur; complete yazar.

Onemli debug notu: PLIC claim register okumasi side-effect'lidir. GDB ile 0x0c200004 okumak pending'i claim eder. Eger sonra complete yazilmazsa Rocket LevelGateway inFlight kalabilir ve ayni source'tan sonraki interruptlar bloklanir. Debug yaparken durum okumak icin claim register'ini okumayin.

Eger GDB ile claim yanlislikla okunduysa toparlama:

set *(unsigned int*)0x10020000 = (*(unsigned int*)0x10020000 | 0x2)
set *(unsigned int*)0x0c200004 = 1

Ilk satir ACQ pending clear bitini yazar. Ikinci satir PLIC source 1 complete yazar.

GDB Ile Dogrulanan Durum

Clean load sonrasi acq_intr_handler_0 breakpoint'i ile gorulen durum:

mcause = 0x800000000000000b   // machine external interrupt
mepc   = 0x80000e98           // WFI sonrasi
PLIC enable = 0x7fe           // source 1..10 enable
ACQ ctrl = 0x0c               // intr enable + internal pending
acq_interrupt_flag = 1

Dispatch sonrasi, PLIC complete oncesi:

PLIC pending = 0
ACQ ctrl = 0x04               // internal pending clear, interrupt enable duruyor
acq_interrupt_flag = 1

PLIC complete sonrasi:

PLIC pending = 0
ACQ ctrl = 0x04

Bu, ACQ interrupt hattinin PLIC tarafindan goruldugunu, handler'in calistigini, IP pending clear edildigini ve PLIC complete sirasinin dogru oldugunu gosteriyor.

Mevcut Son Durum

Interrupt path artik calisiyor. Son GDB kosusunda program tekrar acq_start_loop icinde goruldu:

pc = 0x80000e98
ACQ ctrl = 0x04
ACQ status = 0x2
PRN = 18
PLIC pending = 0
acq_interrupt_flag = 1
trck_interrupt_flag = 0

Bu durumda stuck sebebi interrupt degil. ACQ status bit0 GPS_ACQ_STATUS_POS set olmadigi icin assign_tracking() calismiyor ve tracking'e gecilmiyor. Yani sonraki debug konusu ACQ sonuc/status semantics'i veya RF/input tarafidir.

RF data verildikten sonra gorulen unexpected trap mcause = 5 icin ek debug:

mcause = 5                 // load access fault
mepc   = acq_start_loop + lw a1,0(s0)
mtval  = 0x2

Bu, acquisition linked-list iterator'unun gecersiz/freed node'a donustugunu gosterdi. Sebep acq_start_loop icinde WFI'dan sonra current node'un next alaninin okunmasiydi; ayni node ACQ ISR icinde silinebiliyor. Fix: next pointer'i ACQ start/WFI oncesinde saklandi.

Ayni debug sirasinda ikinci bir trap sebebi bulundu:

gps_irq_handler = 0x...13c6
mtvec readback  = 0x...13c4

mtvec base 4-byte aligned oldugu icin handler 2-byte aligned adrese yerlesince trap iki byte erken basliyordu. Fix: GPS_IRQ_HANDLER_ATTR icine aligned(4) eklendi. Son dogrulamada:

mtvec = 0x800013c8
pc    = acq_start_loop
mcause= 0x800000000000000b
mtval = 0
trck_interrupt_flag = 1

Bu kosuda mcause=5 tekrar etmedi.

Build ve Debug Komutlari

Build:

make -C /home/ankaoc/Desktop/rocket/rocket-chip/soc/software/gps_system \
  BUILD_DIR=/home/ankaoc/Desktop/rocket/rocket-chip/soc/out/software/gps_system \
  clean all

OpenOCD:

make -C /home/ankaoc/Desktop/rocket/rocket-chip fpga-debug-openocd

ELF'i RAM'e yukleyip calistirma:

/tools/toolchains/rvtc-medany/bin/riscv64-unknown-elf-gdb \
  -q /home/ankaoc/Desktop/rocket/rocket-chip/soc/out/software/gps_system/gps_system.elf \
  -ex "target extended-remote :3333" \
  -ex "monitor reset halt" \
  -ex "load" \
  -ex "set \$pc = _start" \
  -ex "monitor resume" \
  -ex "detach" \
  -ex "quit"

Durum okumak icin claim register'ini okumadan:

target remote :3333
monitor halt
p/x $pc
p/x $mtvec
p/x $mie
p/x $mstatus
p/x $mcause
p/x $mepc
p/x *(unsigned int*)0x0c001000
p/x *(unsigned int*)0x0c002000
p/x *(unsigned int*)0x0c200000
x/16wx 0x10020000
x/20wx 0x10021000

Tekrar: 0x0c200004 claim/complete register'idir. Debug read yapmayin; okuma pending'i claim eder.

Continuous Acquisition ve Parametric ACQ Update

Bu bolum continuous/background acquisition ve parametrik acquisition engine destegi icin yapilan son firmware degisikliklerini ozetler.

Analiz Edilen Noktalar

  • Mevcut firmware acquisition'i acq_start_loop() icinde calistiriyor ve 4 veya daha fazla tracking uydusu varsa yeni acquisition baslatmiyordu.
  • calculate_position() sadece tracking sayisi 4'un altina dustugunde acquisition'i tekrar tetikliyordu.
  • ACQ ISR daha once acquisition sonucunu ISR icinde isliyor, linked-list degistiriyor, tracking handoff yapiyor ve debug basiyordu.
  • TRCK ISR de linked-list/node islemleri, subframe parse ve cok fazla debug isini ISR icinde yapabiliyordu.
  • Navigation tarafinda tracking measurement verisinin taze olup olmadigi tick/epoch ile net kontrol edilmiyordu.
  • XLSX register dokumanlari incelendi:
    • GPS_ACQ_APB_regmap.xlsx
    • GPS_TRCK_APB_regmap.xlsx
  • ACQ ve TRCK register offset'leri firmware struct'lari ile karsilastirildi.

Degisen Dosyalar

  • header/gps/gps_ip_defines.h
  • header/gps/gps_macros.h
  • header/gps/gps_interrupt_handlers.h
  • header/gps/linked_list.h
  • src/gps/gps_ip.c
  • src/gps/gps_interrupt_handlers.c
  • src/gps/linked_list.c
  • gps_system.c (onceki gps_test.c giris noktasi)

Parametric Acquisition Engine Destegi

  • Acquisition engine sayisi tek noktadan ayarlanabilir hale getirildi:
ACQ_ENGINE_COUNT
  • Varsayilan olarak ACQ_ENGINE_COUNT, BSP tarafindaki BSP_GPS_ACQ_COUNT degerinden gelir.
  • BSP bu define'i vermiyorsa firmware default olarak 1 ACQ engine kullanir.
  • ACQ base address ve interrupt line artik index uzerinden hesaplanir:
GPS_ACQ_IP_BASE_ADDR(index)
GPS_ACQ_INTR_LINE(index)
  • ACQ IP pointer ve IRQ tablolarina gecildi:
acq_ips[GPS_ACQ_IP_COUNT]
acq_ips_intr_lines[GPS_ACQ_IP_COUNT]
  • Mevcut donanim haritasinda sadece bir ACQ engine var:
    • ACQ base: 0x10020000
    • TRCK0 base: 0x10021000
  • Bu nedenle birden fazla ACQ engine acilirsa ACQ register window'larinin tracking register window'lari ile cakismamasi icin compile-time guard eklendi.
  • Multi-ACQ icin donanim/BSP tarafinda non-overlapping ACQ base/stride/IRQ bilgisi verilmesi gerekir.

Continuous Background Acquisition

  • acq_start_loop() artik eski blocking acquisition dongusunu calistirmiyor.
  • Main loop su sekilde calisir:
wfi();
gps_background_task();
calculate_position();
  • Acquisition scheduling RISC-V timer/systick tarafindan tetiklenir.
  • Tracking real-time oncelikli kalir; acquisition sadece background task icinde yeni is atar.
  • Yeni scheduler:
    • bos ACQ engine arar,
    • aktif tracking uydularini tekrar acquire etmeye calismaz,
    • herhangi bir tracking IP tarafindan busy/allocated gorulen PRN'leri ACQ listesinden temizler,
    • ACQUIRING, ACQUIRED, TRACKING durumlarindaki PRN'leri skip eder,
    • kayip veya stale PRN'leri tekrar listeye alabilir,
    • acquisition retry icin tick tabanli delay uygular.

Satellite State Model

Her PRN icin state tutulur:

GPS_SAT_NOT_SEEN
GPS_SAT_ACQUIRING
GPS_SAT_ACQUIRED
GPS_SAT_TRACKING
GPS_SAT_LOST
GPS_SAT_STALE

Bu state modeli acquisition scheduler, tracking handoff ve stale measurement temizligi icin kullanilir.

PRN register degeri bu donanimda 0..31 hardware index olarak kullanilir. Bu nedenle firmware PRN_NUMBER alanina 0..31 yazar; 0 invalid kabul edilmez.

ISR Safety Degisiklikleri

  • ACQ ve TRCK ISR'lari sade hale getirildi.
  • ISR icinde artik agir is yapilmiyor.
  • ISR akisi:
    • status/control register snapshot al,
    • gerekli data register'larini oku,
    • interrupt clear yap,
    • fixed-size event queue'ya event push et,
    • cik.
  • Linked-list mutation, acquisition-to-tracking handoff, subframe parse ve debug print gibi agir isler deferred/main context'e tasindi.
  • Fixed-size event queue eklendi:
GPS_EVENT_QUEUE_SIZE
  • Queue overflow sayaci eklendi ve overflow debug seviyesinde raporlanir.
  • ACQ event'i queue doluysa shadow result ile korunur; tracking event overflow'u sayilir.
  • PLIC dispatch artik ACQ interrupt source'larini acq_ips_intr_lines[] tablosundan arar.
  • Tracking status register'inda INTR_PEND set kalir fakat PLIC event'i software'e ulasmazsa, gps_background_task() icindeki hafif poll fallback ayni ISR snapshot yolunu cagirir. Bu fallback sadece register snapshot/clear ve fixed queue push yapar; subframe parse ve navigation islemleri yine deferred context'te kalir.

Systick / Timer Degisiklikleri

  • Machine timer interrupt path eklendi.
  • gps_systick_ticks global tick counter olarak kullanilir.
  • Systick acquisition scheduler'i periyodik olarak uyandirir.
  • Timer interrupt sadece tick arttirir, scheduler pending flag set eder ve bir sonraki compare degerini programlar.
  • Mevcut ayar GPS_SYSTICK_HZ=20u'dir. CLINT timebase board build'inden gelir: Genesys2'de 50 MHz SoC clock /100 bolucu nedeniyle 500000 Hz, VCU118'de 100 MHz SoC clock nedeniyle 1000000 Hz kullanilir. Her iki kartta machine timer interval'i gercek zamanda 50 ms'dir.
  • Systick sadece bos acquisition engine'e yeni is atamak ve background maintenance yapmak icin kullanilir.
  • Acquisition completion/stop systick timeout ile yapilmaz; ACQ engine normalde sadece ACQ-end interrupt ile tamamlanir.
  • GPS_ACQ_STUCK_WARN_TICKS diagnostic-only stuck-busy warning icindir. ACQ'yi stop/restart etmez; sadece software-owned ACQ engine beklenenden uzun busy kalirsa rf_clk, sample_align_i veya acq_end yolunu kontrol etmek icin log basar.
  • Ortak AFE yalniz gps_startup_initialization() sirasinda bir kez baslatilir. Per-PRN acq_start() AFE fazina dokunmadan sadece pending clear, PRN ve ACQ start pulse islemlerini yapar.
  • Software engine'i idle gorurken ACQ donanimi busy ise scheduler yeni PRN/start yazmaz; donanim idle olana kadar yeni aramayi erteler.
  • ACQ sonucu bir tracking kanalina verildiginde tracking_allocated software rezervasyonu donanim BUSY biti gec gorundu diye geri alinmaz. Rezervasyon normal tracking drop/stop interrupt'i ile serbest birakilir.

Tracking Freshness ve Stale Data Koruma

  • Tracking linked-list node'una freshness alanlari eklendi:
gps_last_measurement_tick
gps_measurement_valid
gps_nav_solve_sequence
gps_last_nav_solve_pps_counter
  • Navigation input'u hazir kabul edilmeden once su kontroller yapilir:
    • measurement valid mi,
    • lock valid mi,
    • measurement tick'i stale timeout icinde mi.
  • Stale timeout:
GPS_TRK_MEASUREMENT_STALE_TICKS
  • Tracking channel lock kaybederse:
    • measurement invalid/stale yapilir,
    • PRN GPS_SAT_LOST durumuna alinir,
    • tracking slot bosaltilir,
    • PRN tekrar acquisition listesine eklenebilir.
  • Position calculation artik stale veya unlock olmus measurement kullanmaz.
  • Subframe 1'den gelen 6-bit svhlth alani 000000 degilse kanal tracking/nav-bit guncellemesine devam eder fakat navigation snapshot'a alinmaz. Boylece broadcast unhealthy olarak isaretlenen SV konum hesabinda kullanilmaz.
  • Navigation hesaplamasi icin interrupt disable suresi kisaltildi; sadece snapshot/promote bolumleri korunuyor.

Nav Bits + Nav Solve Akisi

  • Tracking kanali ilk basladiginda nav-bits mode kullanilir:
    • NAV_BITS_INTR_EN=1
    • NAV_BITS_FLAG_EN=1
    • NAV_SOLVE_EN=1
    • NAV_SOLVE_INTR_EN=0
    • NAV_SOLVE_FLAG_EN=0
  • Firmware nav bit interrupt'lari ile subframe verisini surekli toplar.
  • Bir tracking kanali ancak IODC/IODE degerleri eslesen subframe 1, 2 ve 3 seti atomik olarak commit edildikten sonra navigation-ready olur. Subframe 4 ve 5 ilk fix'i bloke etmez; page 18 iyonosfer/UTC ve almanak verisi arka planda toplanmaya devam eder.
  • En az 4 satellite icin tutarli ephemeris commit edilince nav-bit snapshot'i yalniz ephemeris uygunlugunu ve kullanilacak kanallari belirler; bu snapshot'tan pozisyon hesaplanmaz.
  • Tutarlı ephemerisi hazir olan tracking kanallarinda nav-solve akisi etkinlestirilir:
    • nav bits interrupt/flag acik kalir,
    • NAV_SOLVE_INTR_EN=1,
    • NAV_SOLVE_FLAG_EN=1.
  • Ilk pozisyon dahil butun pozisyon hesaplari, kanallardan senkron nav-solve tick ve ABS_SAMPLE geldikten sonra olusturulan coherent nav-solve snapshot'i ile yapilir.
  • Nav-bit ve nav-solve handler'lari canli ephemeris deposunu ortak kullansa da her kabul edilen nav-solve event'i corrected ABS_SAMPLE, TOW ve o anda commit edilmis ephemerisin tam kopyasini aktif epoch snapshot'ina birlikte yazar. WLS daha sonra canli node listesinden ephemeris okumaz; araya giren nav-bit interrupt'i eski olcumle yeni ephemerisi karistiramaz.
  • Coherent snapshot olusturulurken 32-bit raw ABS_SAMPLE degerleri en yeni sample etrafinda modulo fark ile unwrap edilir. Sayac wrap sinirinin iki tarafindaki uydular ayni pseudorange hesabinda kullanilabilir.
  • Nav bits akisi ilk tutarli subframe 1..3 seti commit edildikten sonra kapatilmaz. Boylece yeni subframe 1..3 verisi ephemerisi, subframe 4 page 18 verisi iyonosfer/UTC parametrelerini guncel tutar.
  • Nav-solve interrupt'lari acilmadan once TOW, parity kontrolunden gecen nav-bit HOW alanindan kurulur. Her yeni HOW'un GPS zaman farki receiver sample-counter farkiyla karsilastirilir; tek bir sureksiz HOW saglikli anchor'i degistiremez. Iki ardışık aday kendi aralarinda tutarliysa kanal reset gerektirmeden yeni zaman cizgisine gecerek toparlanir. Subframe 1 gelmeden onceki gecici hafta, ilk gecerli WN ile atomik olarak guncellenir.
  • Subframe 1..3 ham kelimeleri once staging alaninda biriktirilir. IODC'nin alt 8 biti ile iki IODE alani eslesen tam set olusmadan canli ephemeris degistirilmez; yayin guncellemesi sirasinda eski/yeni ephemeris alanlari karismaz.
  • Subframe 1 toc alani parity bitleri disarida birakilarak 16 bit okunur ve 2^4 ile olceklenir.
  • Subframe 4 page 18 henuz alinmadiysa iyonosfer duzeltmesi uygulanmaz. Page 18 hazir oldugunda her navigation solve tek bir ionoutc kopyasi kullanir.
  • Klobuchar gecikmesi WLS'nin receiver ECEF, azimut ve elevasyon hesabindan uretilir. Ilk unseeded iteration iyonosfersizdir; yaklasik receiver konumu olustuktan sonraki iteration'larda gecikme gozlenen pseudorange'dan cikarilir.
  • Bundan sonra periyodik pozisyon hesaplamasi nav-solve interrupt'lari ile tetiklenir. RTL subframe_ready sonrasinda COUNT durumuna girer ve NAV_SOLVE_TIMER=N icin N adet navigation bit_valid darbesi sayar. Her navigation biti 20 ms oldugu icin periyot N * 20 ms'dir; firmware GPS_NAV_SOLVE_TIMER_TICKS build ayarini gps_startup_initialization() fonksiyonuna verir.
  • Bu siralama onemlidir: RTL nav_solve_timer sayaci NAV_SOLVE_EN ve ilk gecerli subframe_ready ile baslar. NAV_SOLVE_EN nav-bit asamasinda acik tutulur; tutarli subframe 1..3 ephemerisi commit edilene kadar yalniz nav-solve interrupt/flag kapali kalir. Timer COUNT durumuna girdikten sonra sonraki subframe darbeleri sayaci sifirlamaz veya yeniden fazlamaz.
  • Tracking kanallari farkli zamanlarda lock olabilir ve ilk gecerli subframe'lerini 6 saniyenin farkli katlarinda gorebilir. Timer bu nedenle ilk subframe'in HOW alanindaki 17-bit Z-count degerini kullanarak Z_COUNT * 300 mod NAV_SOLVE_TIMER baslangic fazini hesaplar. Hesap ALIGN durumunda 26 PCLK cevriminde ard arda modulo ile yapilir; 20 ms'lik ilk navigation bitinden cok once tamamlanir. RTL ayni GPS haftasi icinde keyfi pozitif N degerlerini hizalayabilir; firmware ise hafta rollover'i oncesinden aktif kalan kanallarla rollover sonrasinda katilan kanallarin da ayni fazda kalmasi icin 30240000 mod N == 0 kosulunu compile time'da zorunlu tutar. Ornegin N=40, N=100, N=125, N=150, N=200 ve N=300 gecerlidir; kosulu saglamayan build acik bir #error ile durur.
  • Initial position sonrasinda subframe'lerini tamamlayan yeni tracking kanallarinda da nav bits acik tutularak nav-solve otomatik etkinlestirilir.
  • Coherence kontrolu sadece software systick ile yapilmaz; periodic snapshot icin tracking node'da saklanan nav-solve interrupt sonrasi raw ABS_SAMPLE kullanilir. GPS_NAV_ABS_SAMPLE_SYNC_WINDOW_MS=25 oldugu icin 4 satellite measurement'i 25 ms'den fazla ayriksa navigation solve calistirilmaz. Bu pencere interrupt skew'den cok uydu path delay farkini kapsamak icindir: 20 ms yaklasik 6000 km, 25 ms yaklasik 7500 km pseudorange farkina denk gelir. 25 ms, dusuk-elevation uydu geometrisi ve tracking jitter icin pay birakir ama 50 ms kadar gevsek degildir.
  • Interrupt'lar epoch'a GPS TOW ile degil, butun kanallarda ortak olan 64-bit PPS capture counter ile atanir. Ilk olcum sabit expected maskeyi ve 30 ms bounded holdoff'u baslatir. 25 ms pencereye giren kanallar ayni fiziksel epoch'a katilir; yarim nav periyodundan uzaktaki eski/yeni capture'lar stale veya yeni epoch olarak siniflanir. Boylece bozuk bir gelecek HOW degeri epoch assembler'i kilitleyemez.
  • Yalniz frozen expected maskenin tamami geldiginde snapshot sabit boyutlu iki buffer arasinda immutable olarak foreground'a devredilir. 30 ms holdoff dolan eksik epoch ve daha yeni counter geldigi anda yarim kalan eski epoch butunuyle discard edilir. Hardware mailbox birden fazla pulse'u kacirdiysa sequence/counter farki tutarli olan en yeni gercek olcum kabul edilir; elde olmayan ara olcumler sentetik olarak uretilmez. Sequence ile 64-bit capture counter uyusmazsa event yalniz rebase icin kullanilir ve epoch'a girmez.
  • Immutable snapshot icindeki butun adaylar heap kullanmayan selector ile ikili TOW ve modulo-32-bit ABS_SAMPLE coherence kontrolunden gecirilir. En buyuk coherent kume frozen aday sayisindan bir eksik bile olsa tum epoch reddedilir; WLS icin alt kumeye dusulmez. Tamamlanan snapshot WLS sonucu basarili veya basarisiz olsa da yalniz bir kez denenir.
  • Navigation snapshot ayni SVID/PRN'i ikinci kez kabul etmez. Ayni uydu iki tracking IP uzerinden frozen ready maskeye girerse aday sayisi maskeyle uyusmayacagi icin tum epoch reddedilir; ayni uydu iki kez WLS'e giremez.
  • UART debug satirindaki coherent_nav= degeri, o anda ayni nav-solve penceresinde kullanilabilir kanal sayisini gosterir. 600 ms pozisyon gelmiyorsa busy channels, ready channels ve coherent_nav birlikte kontrol edilmelidir.
  • Tracking ISR event queue dolarsa, her tracking IP icin son event shadow buffer'a alinir. Shadow overwrite sayaci WARN olarak loglanir; bu log gorulurse CPU nav hesaplamasi veya UART debug cikisi tracking interrupt isleme hizini geciktiriyor olabilir.
  • Bir tracking kanali shadow buffer'a dustukten sonra shadow main context tarafindan tuketilene kadar ayni kanalin yeni event'leri tekrar ana queue'ya alinmaz; en yeni shadow snapshot'i korunur. Boylece daha yeni queue event'inin daha eski shadow event'inden once islenmesi ve raw sample zamaninin geriye gitmesi engellenir.
  • Tracking nav-solve interrupt'lari ayni GPS epoch'unda birbirine cok yakin gelebilir. External interrupt handler bu yuzden PLIC'te bekleyen farkli GPS source ID'lerini tek ISR girisinde bounded olarak drain eder. Ayni source ID tekrar claim edilirse handler durur; bu durum level interrupt clear'in henuz donanima yansimadigini gosterir ve PLIC repeated source while draining WARN sayaci ile raporlanir.
  • Normal nav-bit interrupt'larinda mevcut tracking node tekrar insert edilmeye calisilmaz. Bu nedenle requested node already exists UART spam'i normal akista gorulmemelidir; per-subframe nav bits logu TRACE seviyesine alinmistir.
  • Nav solve mode'da NAV_SOLVE_TIMER, subframe fazindan sonra kac adet 20 ms navigation biti sayilacagini; dolayisiyla ABS_SAMPLE latch ve interrupt epoch'unu belirler. Her islenen event'te TOW NAV_SOLVE_TIMER * 20 ms artirilir ve GPS hafta sinirinda normalize edilir. Raw ABS_SAMPLE TOW artisini belirlemez; yalniz ayni nav-solve epoch'undan gelen kanallari secmek ve pseudorange olcumunu olusturmak icin kullanilir. Pseudorange hesabina giden gps_ephems.abs_sample receiver sample'in corrected double halidir.
  • hardware/external/gps/rtl/gps_timer/tb/nav_solve_timer_tb.sv, RTL'nin ayni hafta icindeki genel fazlama davranisini bir kanalin digerinden tam bir subframe gec basladigi N=40, N=37, N=512 ve N=1 durumlariyla kontrol eder. Firmware build kurali bunlardan GPS haftasindaki 30240000 navigation biti tam bolmeyen degerleri sistem konfigurasyonu olarak reddeder.
  • Tracking wrapper'daki REM_CODE_PHASE_REG donanimda IEEE-754 double degildir. RTL'de code NCO phase accumulator 46 bittir; software'e expose edilen kisim rem_code_ph[45:20] yani 26-bit integer residue'dur ve APB PRDATA[25:0] alanina zero-extend edilerek verilir. Bu yuzden firmware bu register'i uint32_t okur; uint64_t veya double* olarak MMIO okumak iki 32-bit APB read uretir ve register map ile uyumlu degildir.
  • Navigation icin kullanilan corrected receiver sample formulu:
corrected_abs_sample = (double)ABS_SAMPLE - ((double)REM_CODE_PHASE_REG / CODE_FREQ_BASIS);

REM_CODE_PHASE_REG pozitif crossing residue olarak yakalandigi icin isaret eksi kullanilir: code boundary, raw ABS_SAMPLE sample kenarindan REM_CODE_PHASE_REG / CODE_FREQ_BASIS sample kadar once gerceklesmistir. Raw ABS_SAMPLE yine gps_last_nav_solve_abs_sample icinde saklanir ve wrap/coherence delta hesaplari icin kullanilir; corrected double sadece pseudorange/navigation hesabina girer.

  • Least-squares A matrisi satirlari geometric range ile normalize edilir. Pseudorange ile normalize etmek DOP ve pozisyon hesaplamasini bozabilir.
  • WLS weight artik yalniz elevation'a bagli degildir. Subframe 1'den parse edilen URA/SVA index nominal metre degerine cevrilir ve her satellite icin asagidaki model kullanilir:
variance = ura_sigma_m^2 + (3.0 m / sin(max(elevation, 10 deg)))^2
weight   = 1 / variance

Ilk receiver konumu henuz yoksa ilk iteration URA-only weight kullanir. Azimut/elevation olustuktan sonra URA ve elevation birlikte kullanilir. Relative weight'ler her iteration en buyuk weight 1.0 olacak sekilde normalize edilir. URA index 15 accuracy prediction saglamadigi veya svhlth alani sifir olmadigi icin uygun olmayan satellite navigation-ready snapshot'a alinmaz.

  • Formuldeki 3.0 m, GPS yayini veya ICD tarafindan verilen bir deger degildir. Mevcut donanim canli signal-quality olcumu saglamadigi icin secilmis, konservatif ve tune edilmesi gereken zenith residual sigma varsayimidir. Elevation 90 derecede 3 m, 30 derecede 6 m, 10 derece ve altinda yaklasik 17.3 m sigma uretir.
  • Tracking donanimindan ileride C/N0 veya SNR geldiginde ham register degeri dogrudan 3.0 yerine yazilmamalidir. Once gercek pseudorange/code tracking hatasina karsilik gelen metre cinsinden sigma_cn0 degerine kalibre edilmelidir. Hedef measurement modeli asagidaki yapida olmalidir:
variance = ura_sigma_m^2 + sigma_cn0_m^2 + sigma_residual_atmosphere_m^2
weight   = 1 / variance

Kalibre edilmis C/N0 modeli dusuk-elevation signal degradation ve multipath etkisini yeterince temsil ederse mevcut 3 m / sin(elevation) terimi kaldirilabilir. Bunlari tam temsil etmiyorsa ayni terim daha kucuk bir residual-atmosphere tabani olarak korunur; iki model ayni belirsizligi iki kez saymamalidir. EKF eklendiginde ayni toplam variance satellite measurement covariance R icinde kullanilmalidir.

  • Konum cozumu URA/elevation agirlikli WLS kullanmaya devam eder; raporlanan DOP degerleri ise bu normalize relative weight'lerden uretilmez. GDOP/PDOP/TDOP agirliksiz geometri matrisinden, HDOP/VDOP de ayni covariance ECEF'ten lokal ENU eksenlerine donduruldukten sonra hesaplanir. Boylece loglanan degerler klasik geometrik DOP anlamini korur.
  • Troposfer correction her satellite icin bagimsiz hesaplanir ve dort satellite ile de aktiftir. Ilk konumsuz iteration sabit baslangic correction'i kullanir; receiver konumu olustuktan sonra elevation ve metre cinsinden receiver height modele verilir. Model kilometre bekledigi icin height donusumu yapilir ve dusuk elevation'da gecerli olabilen 5 m uzeri delay degerleri artik keyfi olarak sifirlanmaz.
  • Troposfer modelindeki mevcut 1013 hPa basinc, 293 K sicaklik ve %50 bagil nem degerleri gecici fallback sabitleridir. Ileride gercek barometre/basinc, sicaklik ve nem sensorleri sisteme baglanacak; model her navigation cozumunde son gecerli sensor snapshot'indan beslenecektir. Sensor arayuzu modele basinci hPa, sicakligi K ve bagil nemi % olarak vermeli; birim donusumleri sensor surucusu ile navigation modeli arasinda tek bir yerde yapilmalidir. Sensor verisi henuz hazir degilse veya kullanilamiyorsa mevcut sabit atmosfer degerleriyle correction devam edecektir.
  • Least-squares veya DOP inverse matrisi singular/invalid olursa firmware artik print_mat(NULL) veya NULL matrix uzerinden load fault uretmez. Bu epoch sessizce skip edilir; ayrinti sadece DEBUG_TRACE seviyesinde gorulur ve onceki gecerli position bozularak 20 km ziplamaya zorlanmaz.

Navigation Veri Yolu Notlari

  • Azimut ve elevasyon hesaplari aktif olarak elevation/URA weight ve Klobuchar correction icin kullanilir. az ve el heap matrisleri de doldurulur fakat mevcut solver bu matrisleri daha sonra okumaz. Satellite bazli metric arayuzu eklendiginde bu degerler matris yerine kalici metric kaydina tasinabilir.
  • rho0/range_t eski range ve range-rate yolundan kalmistir. computeRange() icinde rho alanlarini dolduran eski blok kapali oldugu icin mevcut position-only akista rho0 allocate edilir fakat sonuc uretmez.
  • velocities matrisi gelecekte Doppler/receiver-velocity veya EKF icin anlamlidir. Mevcut satpos() velocity hesaplamadigi ve aktif computeRange() bu matrise yazmadigi icin bugunku position solve'da kullanilmaz.
  • computeRange() icinde aktif parametreler psTVLTime, sat_no, eph, clockCorr ve satellitePositions'dir. rho, ionoutc, xyz, tempPos ve velocities eski genis API'den kalmistir. Ionosphere correction artik receiver azimut/elevasyonu hazir oldugunda WLS icinde uygulanir.
  • Ephemeris alanlarinin mevcut isimleri ile ICD anlamlari su sekildedir: omgdot gercekte Omega0, omg0 gercekte argument of perigee omega, omgkdot gercekte OmegaDot degeridir. satpos() bunlari dogru matematiksel yerde kullanir; konu su an hesap hatasi degil, ileride yapilacak kontrollu isim duzeltmesidir.
  • POSTPONE_TOW=0.160 donanim/pipeline zaman kalibrasyonunun bir parcasidir; kaynagi dogrulanmadan kaldirilmamalidir.
  • Ilk nav-solve interrupt'i geldiginde o anda allocated, hardware busy ve nav-solve interrupt'i etkin olan kanallar epoch'un sabit bekleme maskesine alinir. Unlock interrupt'i gelen kanal artik tracked olmadigi icin bekleme maskesinden cikarilir; epoch ortasinda navigation-ready olan yeni kanal ise aktif maskeyi buyutmez ve sonraki epoch'tan itibaren beklenir. Kalan beklenen kanallarin tamami gelirse snapshot son interrupt'ta hemen yayinlanir. 30 ms holdoff dolarsa veya daha yeni fiziksel epoch baslarsa eksik eski epoch WLS calistirilmadan discard edilir; eski ve yeni olcumler birlestirilmez.
  • Interrupt bekleme maskesi tamamlandiktan sonra frozen kanallarin tumu ortak TOW/ABS_SAMPLE kumesinde degilse epoch reddedilir. Selector'in buldugu daha kucuk alt kume yalniz diagnostic bilgidir ve WLS girdisi olamaz.
  • Dort uydu 3D konum + receiver clock bias icin minimum ve yeterlidir. Bu durumda dof=N-4=0 oldugu icin WLS konumu publish edilir fakat residual chi-square integrity bayragi false kalir. Bes veya daha fazla uyduda publish icin mevcut chi-square gecis kosulu uygulanir. Boylece solution_valid ile integrity_available/pass ayni kavram olarak kullanilmaz.
  • Broadcast SV health filtresi uygulanir. Sonraki integrity adimi ephemeris age/fit interval ve post-fit residual metriklerini eklemektir. En az bes satellite olmadan tek hatali olcumu residual ile guvenilir sekilde ayirmak mumkun degildir.

Debug Mesajlari

  • Yeni kategorili log macro yapisi eklendi:
GPS_LOG(level, category, ...)
  • Kategoriler:
    • ACQ
    • TRK
    • ISR
    • NAV
    • SCHED
    • MEM
    • HWREG
    • FUSION
    • LOCATION
  • Debug seviyeleri kumulatiftir; secilen seviye kendisini ve daha dusuk seviyeleri gosterir:
GPS_DEBUG_LEVEL Eklenen cikti
1 Temel telemetri: ham GPS/WLS [LOCATION] source=gps, gecerliyse ESKF [LOCATION] source=imu_corrected, DOP degerleri ve sifir tabanli donanim kanal numaralarini tasiyan [TRK] tracked satellites=... prn_indices=[...] (0 = GPS PRN G01). Baslangicta fusion/IMU konfigurasyonu da bir kez yazilir.
2 Gelecekteki ek status ayrintilari icin ayrilmistir. Su an level 2'ye ozel mesaj yoktur; pratikte level 1 ile ayni ciktiyi verir.
3 Level 1'e ek olarak acquisition/tracking/navigation durum gecisleri, warning/error mesajlari, integrity bilgileri ve periyodik ayrintili [FUSION] state=... durumu.
4 Level 3'e ek olarak performans, scheduler, nav-bit/parser, uydu/olcum ve dusuk seviye TRACE tanilari. UART yuku en yuksek seviyedir.

Makefile varsayilanlari GPS_DEBUG=1 ve GPS_DEBUG_LEVEL=4'tur. Bu nedenle dogrudan parametresiz make, debug loglarini derler ve dort seviyenin tamamini acar. Yalniz temel GPS/ESKF konumu ve tracked-satellite telemetrisi icin:

make GPS_DEBUG=1 GPS_DEBUG_LEVEL=1 GPS_ESKF_ENABLE=1

Butun UART debug mesajlarini derleme disinda birakmak icin GPS_DEBUG=0 kullanilir. Komut satirinda veya ust build'de verilen degerler ?= ile tanimlanan Makefile varsayilanlarini ezer.

  • Core ACQ/TRCK/ISR path'inde yuksek frekansli uncategorized debug print'ler azaltildi.

Memory Safety

  • ISR path'inde dynamic allocation yok.
  • Event queue static/fixed-size.
  • ACQ engine index, tracking channel index ve PRN icin defensive bounds check'ler eklendi.
  • Linked-list allocation path'lerinde malloc failure kontrolu eklendi.
  • Dynamic allocation halen linked-list ve navigation/math tarafinda mevcut, fakat ISR icinden cagrilmiyor.

Register Map Dogrulama

XLSX register dokumanlarina gore dogrulananlar:

  • ACQ offset'leri firmware ile uyumlu:
    • control 0x00
    • PRN 0x04
    • peak 0x08
    • code phase 0x0c
    • absolute sample 0x10
    • status 0x14
    • doppler 0x18
  • ACQ status bitleri:
    • acquired bit
    • busy bit
  • TRCK offset'leri firmware ile uyumlu:
    • control 0x00
    • PRN 0x04
    • code phase 0x08
    • absolute sample 0x0c
    • status 0x10
    • doppler 0x14
    • nav data 0x18..0x3c
    • timeout 0x40
    • nav timer 0x44
    • reserved 0x48
    • remaining code phase 0x4c
  • Interrupt clear davranisi write-one toggle/clear seklinde ele alindi.
  • TRCK XLSX icinde NAV_SOLVE flag aciklamasi ambiguous/copy-paste gibi gorunuyor; RTL davranisina gore nav timer solve flag olarak yorumlandi.

Donanima Yeni ACQ/TRCK IP Eklenirse Software'de Nereler Degisir

Donanimda ACQ veya TRCK instance sayisi, base address'i, stride'i veya interrupt source'u degisirse once software BSP map'i guncellenmeli. Bu proje icin ana software giris noktasi:

soc/software/bsp/include/bsp/soc.h

Bu dosya generated ise kalici degisiklik icin generator veya hardware config tarafindaki source-of-truth da guncellenmeli; aksi halde BSP tekrar generate edilince manuel degisiklikler kaybolur.

Mevcut BSP GPS map'i:

#define BSP_GPS_ACQ_BASE          0x10020000UL
#define BSP_GPS_TRCK0_BASE        0x10021000UL
#define BSP_GPS_TRCK_STRIDE       0x00001000UL
#define BSP_GPS_TRCK_COUNT        9UL
#define BSP_GPS_ACQ_IRQ           1UL
#define BSP_GPS_TRCK0_IRQ         2UL
#define BSP_GPS_TRCK_IRQ_STRIDE   1UL

ACQ IP Eklemek

Uniform ACQ address/IRQ stride varsa soc.h icinde su define'lar verilmelidir:

#define BSP_GPS_ACQ_BASE          0x10020000UL
#define BSP_GPS_ACQ_COUNT         2UL
#define BSP_GPS_ACQ_STRIDE        0x00001000UL
#define BSP_GPS_ACQ_IRQ           1UL
#define BSP_GPS_ACQ_IRQ_STRIDE    1UL

Eger ACQ engine'ler tracking bolgesinden once arka arkaya yerlestiriliyorsa BSP_GPS_TRCK0_BASE de yeni ACQ penceresinden sonra baslamalidir. Ornek iki ACQ engine icin:

#define BSP_GPS_ACQ_BASE          0x10020000UL
#define BSP_GPS_ACQ_COUNT         2UL
#define BSP_GPS_ACQ_STRIDE        0x00001000UL
#define BSP_GPS_TRCK0_BASE        0x10022000UL
#define BSP_GPS_ACQ_IRQ           1UL
#define BSP_GPS_TRCK0_IRQ         3UL

ACQ tarafinda normal durumda src/gps/gps_ip.c icinde manuel pointer eklemek gerekmez. Startup'ta gps_init_acq_tables() su helper'lari kullanarak tabloyu doldurur:

GPS_ACQ_IP_BASE_ADDR(index)
GPS_ACQ_INTR_LINE(index)

ACQ engine sayisi firmware tarafinda tek noktadan header/gps/gps_ip_defines.h icindeki ACQ_ENGINE_COUNT ile kontrol edilir. Varsayilan olarak BSP_GPS_ACQ_COUNT kullanilir. Donanim/BSP dogru count veriyorsa ekstra override gerekmez.

Eger ACQ address veya IRQ offset'leri uniform degilse, mevcut base + index * stride modeli yeterli degildir. Bu durumda:

  • soc.h icinde her ACQ icin explicit base/IRQ define'i eklenmeli, ornek BSP_GPS_ACQ0_BASE, BSP_GPS_ACQ1_BASE.
  • header/gps/gps_ip_defines.h icindeki GPS_ACQ_IP_BASE_ADDR(index) ve GPS_ACQ_INTR_LINE(index) helper'lari explicit tablo veya switch ile guncellenmeli.
  • src/gps/gps_ip.c icindeki gps_init_acq_tables() explicit base/IRQ tablolarini kullanacak sekilde guncellenmeli.

ACQ register layout'u degisirse sadece count/base degistirmek yetmez. Su alanlar da XLSX/RTL'e gore kontrol edilmelidir:

  • gps_acq_t struct layout'u,
  • GPS_ACQ_* control bitleri,
  • GPS_ACQ_STATUS_POS,
  • GPS_ACQ_BUSY_POS,
  • interrupt clear/pending semantics.
  • PRN encoding'i. Mevcut donanim 0..31 PRN index bekliyor.

TRCK IP Eklemek

Uniform tracking channel address/IRQ stride varsa soc.h icinde su define'lar guncellenmelidir:

#define BSP_GPS_TRCK0_BASE        0x10022000UL
#define BSP_GPS_TRCK_STRIDE       0x00001000UL
#define BSP_GPS_TRCK_COUNT        10UL
#define BSP_GPS_TRCK0_IRQ         3UL
#define BSP_GPS_TRCK_IRQ_STRIDE   1UL

Tracking tarafinda mevcut firmware bazi yerlerde hala manuel channel entry'leri kullaniyor. BSP_GPS_TRCK_COUNT arttirilinca su dosyalarda yeni kanal icin entry eklenmelidir:

  • header/gps/gps_ip_defines.h
    • TRCK9_IP_BASE_ADDR, TRCK10_IP_BASE_ADDR, ...
    • TRCK9_INTR_LINE, TRCK10_INTR_LINE, ...
  • src/gps/gps_ip.c
    • trck9_ip, trck10_ip, ...
    • trck_ips[] array'ine yeni pointer'lar,
    • trck_ips_intr_lines[] array'ine yeni IRQ line'lar.
  • src/gps/gps_interrupt_handlers.c
    • dosya sonundaki DEFINE_TRCK_INTR_HANDLER(9), DEFINE_TRCK_INTR_HANDLER(10), ... wrapper'lari.

GPS_TRCK_IP_COUNT, BSP_GPS_TRCK_COUNT uzerinden gelir ve loop/array boyutlari bu count'u kullanir. Ancak yukaridaki manuel array initializer'lar ve handler wrapper'lari yeni count ile uyumlu olmak zorundadir.

Eger TRCK address veya IRQ offset'leri uniform degilse, mevcut BSP_GPS_TRCK0_BASE + index * BSP_GPS_TRCK_STRIDE ve BSP_GPS_TRCK0_IRQ + index * BSP_GPS_TRCK_IRQ_STRIDE modeli yeterli degildir. Bu durumda:

  • BSP'ye her tracking channel icin explicit base/IRQ define'i eklenmeli.
  • header/gps/gps_ip_defines.h icindeki TRCKn_IP_BASE_ADDR ve TRCKn_INTR_LINE define'lari explicit degerlerden gelmeli.
  • src/gps/gps_ip.c icindeki trck_ips[] ve trck_ips_intr_lines[] array'leri bu explicit define'lari kullanmali.

TRCK register layout'u degisirse su alanlar XLSX/RTL'e gore tekrar kontrol edilmelidir:

  • gps_trck_t struct layout'u,
  • GPS_TRCK_* control bitleri,
  • GPS_TRCK_* status bitleri,
  • nav data register araligi,
  • timeout/nav timer offset'leri,
  • interrupt clear/pending semantics.

Degisiklik Sonrasi Kontrol Listesi

  • ACQ register window'lari TRCK register window'lari ile cakismiyor mu?
  • PLIC source ID'leri donanim interrupt map'i ile birebir ayni mi?
  • BSP_GPS_ACQ_IRQ, BSP_GPS_TRCK0_IRQ ve stride degerleri PLIC tarafinda beklenen source ID'lere gidiyor mu?
  • ACQ_ENGINE_COUNT ve GPS_TRCK_IP_COUNT yeni donanim sayilari ile uyumlu mu?
  • GPS_EVENT_QUEUE_SIZE, toplam ACQ + TRCK interrupt yogunlugu icin yeterli mi?
  • Build sonrasi make clean all basarili mi?
  • Board uzerinde ACQ completion, TRCK nav bits, unlock ve nav solve interrupt'lari tek tek dogrulandi mi?

Build Validation

Degisikliklerden sonra build alindi:

make clean all

Build basarili oldu ve ELF uretildi:

build/gps_system.elf

Kalan warning'ler:

  • mevcut volatile qualifier warning'leri,
  • nav/math dosyalarinda unused variable/parameter warning'leri,
  • linker tarafinda RWX LOAD segment warning'i,
  • eski ASCII/comment formatting warning'i.

2026-07-08 ACQ Debug Notu

make fpga_debug_load APP=gps_system GDB=/usr/bin/gdb-multiarch sonrasi GDB ile dogrulanan durum:

  • Scheduler acq_start() fonksiyonuna giriyor; yani acquisition start yazisi yapiliyor.
  • ACQ0 register snapshot:
    • PRN_NUMBER=0
    • STATUS_REG=0x2
    • ACQ_BUSY=1
    • PLIC pending bit yok
    • ACQ internal pending bit yok
  • Bu durum firmware'in acquisition'i baslattigini, fakat ACQ RTL'in henuz acquisition-end interrupt uretmedigini gosterir.

RTL'de acq_top.sv akisi:

  • ACQ_START geldikten sonra ACQ S_WR_DATA state'ine gecer ve busy=1 olur.
  • S_WR_DATA cikisi afe_clk domainindeki sample_align_i ve RF buffer write tamamlanmasina baglidir.
  • rf_clk board uzerinde yoksa veya sample_align_i uretilmiyorsa wr_mem_end gelmez.
  • Bu durumda ACQ busy high kalir ve acq_end uretilmedigi icin ACQ interrupt gelmez.

Bu timer/scheduler yavasligi degildir. Firmware start ediyor; tamamlanma icin RF/AFE clock ve sample-align path'i board uzerinde dogrulanmalidir.

Kalan Riskler ve Board-Level Test Ihtiyaci

  • Mevcut donanim/BSP tek ACQ engine expose ediyor. Birden fazla ACQ engine icin hardware/BSP register map'i guncellenmeli.
  • ACQ normal completion tamamen acq_end interrupt'ina baglidir. RF clock veya sample-align yoksa ACQ busy stuck kalir; firmware bunu warning olarak raporlar ama ACQ'yi timeout ile tamamlanmis saymaz.
  • Event queue dolarsa tracking event kaybi olabilir; overflow sayiliyor ve loglaniyor.
  • ACQ interrupt queue doluysa shadow result korunuyor, fakat cok sik ACQ completion durumunda board uzerinde stres test gerekli.
  • Navigation freshness kontrolu eklendi, fakat tum kanallar icin tam epoch-aligned double-buffer modeli eklenmedi.
  • CLINT timer cadence, PLIC interrupt siralamasi ve ACQ/TRCK back-to-back interrupt davranisi board uzerinde dogrulanmali.

PPS Entegrasyonu

  • PPS APB periferigi 0x1002a000 adresindedir ve PLIC interrupt kullanmaz.
  • Her tracking wrapper, yalniz nav_solve_timer_reached olayinda PPS capture darbesi uretir. Bu olay ABS_SAMPLE ve REM_CODE_PHASE latch'iyle aynidir; subframe-ready PPS timestamp'i olusturmaz.
  • leastSquaresSTD() ayni basarili epoch'un [x, y, z, b] sonucunu verir. Minimum corrected-ABS kanalinin receive-time ankraji su sekilde kurulur:
T_rx = TOW_ref + POSTPONE_TOW + STARTOFFSET/1000 - b/c
  • POSTPONE_TOW=0.160 s, takip eden subframe'dan parity icin beklenen sekiz bitin gecikmesidir ve yazilim tarafinda tam bir kez uygulanir. PPS RTL bu degeri tekrar eklemez.
  • Bu GPS zamani, ayni minimum-ABS kanalinin 125 MHz capture counter'i ile atomik APB mailbox uzerinden eslenir. Ilk cozum coarse-align, sonraki cozumler Q2.46 dusuk bant genislikli PI rate discipline yapar. WLS/APB calisma suresi faz hatasi olarak kullanilmaz.
  • 125 MHz fiziksel kenar grid'i 8 ns'dir. Generated VCU118 ve Genesys2 top'lari gps_pps output'unu expose eder. VCU118 icin PPS PMOD1/J53.8 (R29), Genesys2 icin PMOD JC10 (AK28) pinine atanmistir. Board testinde Gray/PCLK capture pipeline sabit offset'i ve clock-tree/I/O gecikmesi olculup kalibre edilmelidir.
Reference in New Issue View Git Blame Copy Permalink