//Programm: Drehzahlmessung
//Author: Lukas Pimeshofer
//Datum: 26.11.2024

//Bibliotheken

//Konstanten
#define BUTTON 4              //Pin 4 für Encoder Eingang (Button)
#define FILTERSIZE 20
#define DELAY 1000
#define PULSPERREVOLUTION 20   //Anzahl der Pulse pro Umdrehung
#define DEBOUNCETIME 5        //Entprellzeit in Millisekunden

//Globale Variablen
unsigned long prevISR = 0;          //Zeit für Entprellung
unsigned long prevMillisMean = 0;   //Zeit für Mittelwertberechnung
unsigned long timePulses = 0;       //Zeit der letzten Zeitmarke eines Pulses
float Drehzahl = 0;
unsigned long element;              //Variable zum Speichern eines Wertes aus der Warteschlange
int filterArray[FILTERSIZE];
unsigned int filterIndex = 0;
/*Ich habe die Filterung mit einem Array umgesetzt, da dies für mich mit
  einem Array am einfachsten vorkam zu lösen :). */
QueueHandle_t queue; // Warteschlange für die Übertragung der Pulse

//Interrupt Service Routine
void IRAM_ATTR buttonISR() {
  unsigned long duration;
  //Entprellung: Verhindert, dass zu schnelle aufeinanderfolgende ausgelöste Pulse verarbeitet werden
  if (millis() - prevISR >= DEBOUNCETIME) {
    prevISR = millis();       //Aktualiersiert die Zeitmarke der letzten Verarbeitung
    duration = millis() - timePulses;   //Berechnet die Zeit seitdem letzten Puls
    timePulses = millis();    //Aktualiersiert die Zeitmarke des aktuellen Pulses
    xQueueSend(queue, &duration, portMAX_DELAY);    //Sendet die Pulsdauer in die Warteschlange
  }
}

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Drehzahlmessung");
  //Konfiguriert den Button-Pin mit interen Pull-UP-Widerstand
  pinMode(BUTTON, INPUT_PULLUP);
  //Aktiviert den Interrupt für fallende Flanke (Wenn Button gedrückt wird)
  attachInterrupt(BUTTON, buttonISR, FALLING);
  //Erstellt eine Warteschlange für bis zu 20 Pulse
  queue = xQueueCreate(20, sizeof(unsigned long));
  //Array auf 0 setzen
  for (int i = 0; i < FILTERSIZE; i++) {
    filterArray[i] = 0;
  }

}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  unsigned long dt = millis() - prevMillisMean;

  if (queue != NULL) {
    //Holt den nächsten Wert aus der Warteschlange
    xQueueReceive(queue, &element, portMAX_DELAY);
    //Verarbeitet nur gültige Werte
    if (element > 0) {
      //Konvertiert Pulsdauer in Sekunden
      float pulseInterval = (float)element / 1000.0;
      //Berechnet die Drehzahl in RPM
      Drehzahl = (60.0 / PULSPERREVOLUTION) / pulseInterval;
      //Drehzahl ins Array speichern
      filterArray[filterIndex] = Drehzahl;
      //Filterindex erhöhen
      filterIndex++;
      //Rücksetzten Filterindex
      if (filterIndex == FILTERSIZE) {
        filterIndex = 0;
      }
    }
  }

  if (dt >= DELAY) {
    prevMillisMean = millis();
    //Mittelwertberechnung im Filter-Array
    float meanRPM = 0;
    for (int i = 0; i < FILTERSIZE; i++) {
      meanRPM += filterArray[i];
    }
    meanRPM /= FILTERSIZE;
    //Ausgabe der gefilterten Drehzahl
    Serial.print("Gefilterte Drehzahl:");
    Serial.println(meanRPM);
  }
}