/*
  v2.02
  Tipe Data Rerata: Float
  4 Tahap: Awal, Pembacaan, Berhenti, Klasifikasi
*/

#include <EEPROM.h>
//#include "GravityTDS.h" // non-simulatable part
//GravityTDS sensorTDS; // non-simulatable part
#include <LiquidCrystal_I2C.h> // library untuk kontrol LCD I2C
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); // instansiasi objek LCD pada alamat 0x27 dengan ukuran 16x2

/* -------- PENDEFINISIAN KONSTANTA & VARIABEL -------- */
#define PIN_SENSOR_PH A0
#define PIN_SENSOR_TURBIDITY A1
#define PIN_SENSOR_TDS A2
#define PIN_SAKLAR_SENTUH 2 // D2

#define SAKLAR_TIDAK_DISENTUH 0
#define SAKLAR_DISENTUH 1
#define TAHAP_AWAL -1
#define TAHAP_PEMBACAAN_SENSOR_MULAI 0
#define TAHAP_PEMBACAAN_SENSOR_BERHENTI 1
#define TAHAP_KLASIFIKASI_SVM 2
#define JUMLAH_TAHAP_SISTEM 3

bool kondisiSaklarSentuh;
bool kondisiSaklarSentuhSebelumnya = SAKLAR_TIDAK_DISENTUH;
int tahapSistem = TAHAP_AWAL;
bool hasilKlasifikasi;
const String kelasStr[2] = {"Buruk", "Baik"};

/* ------------ KONFIGURASI SISTEM ------------ */
#define DURASI_TAMPILAN_JUDUL_TAHAP 1200 // ms
#define PERIODE_PEMBACAAN_PH 10
#define SUHU_KOMPENSASI_TDS 25

/* ------------ PENDEFINISIAN STRUKTUR DATA ------------ */
struct DataSensor {
  float ph, v_turbidity, tds;
} dataSensor;

class Rerata {
  private:
    float *buffer = nullptr;
    byte periode, ringIndeks;
    bool penuh;
    float jumlah;
  
  public:
    float rerata;
    
    Rerata(byte periodeRerata){ // Constructor
      periode = periodeRerata;
      buffer = new float[periodeRerata]();
    }

    float insert(float dataBaru){
      float dataLama = buffer[ringIndeks];
      buffer[ringIndeks] = dataBaru;
      jumlah = jumlah + dataBaru - dataLama;
      ringIndeks++;
      penuh = penuh || (ringIndeks>=periode);
      rerata = (penuh) ? jumlah/periode: jumlah/ringIndeks;
      ringIndeks %= periode;
      return rerata;
    }

    void reset(){
      for(byte i=0; i<periode; i++){ buffer[i] = 0; }
      ringIndeks = jumlah = rerata =  0;
    }
};
Rerata rerata_ph(PERIODE_PEMBACAAN_PH);

/* ------------------- PENDUKUNG ------------------- */
void tampilkan_judul_tahap_lcd(){
  lcd.clear();
  lcd.home();
  if(tahapSistem == TAHAP_PEMBACAAN_SENSOR_MULAI){
    lcd.print(F("Pembacaan Sensor"));
    lcd.setCursor(0,1); lcd.print(F("    Dimulai"));
  } else if(tahapSistem == TAHAP_PEMBACAAN_SENSOR_BERHENTI){
    lcd.print(F("Pembacaan Sensor"));
    lcd.setCursor(0,1); lcd.print(F("   Dihentikan"));
  } else if(tahapSistem == TAHAP_KLASIFIKASI_SVM){
    lcd.print(F("  Klasifikasi"));
    lcd.setCursor(0,1); lcd.print(F("      SVM"));
  }
  delay(DURASI_TAMPILAN_JUDUL_TAHAP);
  lcd.clear();
}

void tampilkan_header_lcd(){
  lcd.home();
  if(tahapSistem == TAHAP_AWAL){
    lcd.println(F("  Sistem Siap"));
  } else if(tahapSistem == TAHAP_KLASIFIKASI_SVM){
    lcd.println(F("Hsl klasifikasi:"));
  } else {
    lcd.print(F("pH:      T:     "));
    lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(F("   TDS:         "));
  }
}

void tampilkan_data_sensor_lcd(){
  lcd.setCursor(3, 0); lcd.print(dataSensor.ph, 2); lcd.print(F(" "));
  lcd.setCursor(11, 0); lcd.print(dataSensor.v_turbidity, 2); lcd.print(F("v"));
  lcd.setCursor(7, 1); lcd.print(dataSensor.tds, 0); lcd.print(F("ppm   "));
}

void tampilkan_hasil_klasifikasi_lcd(){
  lcd.setCursor(6,1); lcd.print(kelasStr[hasilKlasifikasi]);
}

/* --- FOR SIMULATION ONLY --- */
float noise(int range, float multiplier){
  int acakan = random(0, range);
  float ret = ((acakan)/2)*multiplier;
  return ret;
}

/* ------------------- UTAMA ------------------- */
void pembacaan_sensor(){

  /* non-simulatable part
  // 1. Pembacaan Sensor pH
  rerata_adc_ph.insert(analogRead(PIN_SENSOR_PH));
  dataSensor.ph = (rerata_adc_ph.rerata-282.41)/14.901;

  // 2. Pembacaan Sensor Turbidity
  int adc_turbidity = analogRead(PIN_SENSOR_TURBIDITY);
  dataSensor.v_turbidity = adc_turbidity*(5.0/1024.0);

  // 3. Pembacaan Sensor TDS
  sensorTDS.update(); // sample and calculate
  dataSensor.tds = sensorTDS.getTdsValue(); // then get the value
  */
  
  /* WIP */
  bool cond = true; // simulation-only
  cond = false; // simulation-only

  if(cond){ // normal
    int adc_sensor_ph = 387; // from analogRead()
    float ph = ((adc_sensor_ph-282.41)/14.901)+noise(40, 0.01);
    dataSensor.ph = rerata_ph.insert(ph);
    //dataSensor.ph = 7.02 + noise(6, 0.01);
    dataSensor.v_turbidity = 4.1 + noise(6, 0.01);
    dataSensor.tds = 50 + noise(3, 1);
    hasilKlasifikasi = true; // to be removed, use klasifikasi_svm() instead
  } else { // abnormal
    int adc_sensor_ph = 403; // from analogRead()
    float ph = ((adc_sensor_ph-282.41)/14.901)+noise(40, 0.01);
    dataSensor.ph = rerata_ph.insert(ph);
    Serial.print(ph);
    Serial.print(" ");
    Serial.println(dataSensor.ph);
    //rerata_adc_ph.insert(403 + noise(6, 1));
    //dataSensor.ph = (rerata_adc_ph.rerata-282.41)/14.901;
    //dataSensor.ph = 8.10 + noise(6, 0.01);
    dataSensor.v_turbidity = 4.1 + noise(6, 0.01);
    dataSensor.tds = 120 + noise(5, 1);
    hasilKlasifikasi = false; // to be removed, use klasifikasi_svm() instead
  }
}

void klasifikasi_svm(){
  /* not implemented yet */
  //hasilKlasifikasi = false;
}

/*------------------- PROSEDUR ARDUINO ------------------- */
void setup() {
  Serial.begin(9600);

  pinMode(PIN_SENSOR_PH, INPUT);
  pinMode(PIN_SENSOR_TURBIDITY, INPUT);
  pinMode(PIN_SENSOR_TDS, INPUT);
  pinMode(PIN_SAKLAR_SENTUH, INPUT);

  // Inisialisasi LCD
  lcd.init();
  lcd.clear();
  lcd.backlight();
  tampilkan_header_lcd();

  /* Inisialisasi Sensor TDS */
  /* non-simulatable part
  sensorTDS.setPin(PIN_SENSOR_TDS);
  sensorTDS.setAref(5.0); // reference voltage on ADC, default 5.0V on Arduino UNO
  sensorTDS.setAdcRange(1024);  // 1024 for 10bit ADC;4096 for 12bit ADC
  sensorTDS.begin();  // initialization
  sensorTDS.setTemperature(SUHU_KOMPENSASI_TDS);
  */
}

void loop() {
  // 1. Pembacaan Kondisi Saklar Sentuh
  bool kondisiSaklarSentuh = digitalRead(PIN_SAKLAR_SENTUH);

  // 2. Pergantian Tahap Apabila Saklar Baru Disentuh
  if(!kondisiSaklarSentuhSebelumnya && kondisiSaklarSentuh){ // baru disentuh
    tahapSistem = ((tahapSistem+1)%JUMLAH_TAHAP_SISTEM); // pergantian tahap
    tampilkan_judul_tahap_lcd(); // tampilkan judul tahap sebentar
    tampilkan_header_lcd();
  }

  // 3. Eksekusi Tahapan Sistem
  if(tahapSistem == TAHAP_PEMBACAAN_SENSOR_MULAI){
    pembacaan_sensor();
    tampilkan_data_sensor_lcd();
  } else if(tahapSistem == TAHAP_PEMBACAAN_SENSOR_BERHENTI){
    tampilkan_data_sensor_lcd();
  } else if(tahapSistem == TAHAP_KLASIFIKASI_SVM){
    klasifikasi_svm();
    tampilkan_hasil_klasifikasi_lcd();
  }

  // 4. Outro
  kondisiSaklarSentuhSebelumnya = kondisiSaklarSentuh;
  delay(150);
}