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# UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DE LA RIOJA (UNIR) - MAESTRÍA INDUSTRIA 4.0
# Autor: [Henry] - Versión: 10.1 Final - Fecha: [28/04/2025]
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# ========== IMPORTACIÓN DE LIBRERÍAS ==========
from machine import Pin, PWM, Timer, reset  # Control de pines GPIO y PWM
import dht                                 # Para el sensor DHT22
import network                             # Gestión de conexión WiFi
from umqtt.simple import MQTTClient        # Cliente MQTT para IoT
import time                                # Control de tiempos y delays
import ujson                               # Serialización de datos JSON

# ========== CONFIGURACIÓN HARDWARE ==========
SERVO_PIN = 15        # GPIO conectado al servo motor (PWM)
DHT_PIN = 16          # GPIO conectado al sensor DHT22 (1-Wire)
PWM_FREQ = 50         # Frecuencia PWM estándar para servos (50Hz)
MIN_PULSE_US = 500    # Ancho de pulso mínimo para 0° (500μs)
MAX_PULSE_US = 2400   # Ancho de pulso máximo para 180° (2400μs)
PWM_PERIOD_US = 20000 # Período completo PWM (20,000μs = 20ms)

# ========== INICIALIZACIÓN HARDWARE ==========
servo = PWM(Pin(SERVO_PIN), freq=PWM_FREQ)  # Configurar PWM para servo
sensor = dht.DHT22(Pin(DHT_PIN))            # Inicializar sensor ambiental

# ========== CONFIGURACIÓN MQTT ==========
MQTT_CLIENT_ID = "unir-industria4.0"    # Identificador único del dispositivo
MQTT_BROKER = "broker.mqttdashboard.com" # Servidor MQTT público
MQTT_TOPIC = "unir/iot/clima"           # Tópico para publicación de datos

# ========== PARÁMETROS DE CONTROL ==========
UMBRAL_TEMPERATURA = 25.0  # Temperatura base para activación (°C)
HISTERESIS = 1             # Margen de histéresis (±0.5°C)
VELOCIDAD_SUBIDA = 20      # Tiempo por grado al subir (ms/°)
VELOCIDAD_BAJADA = 1       # Tiempo por grado al bajar (ms/°)
TIEMPO_MUESTREO = 0.1      # Intervalo entre lecturas (100ms)

# ========== VARIABLES GLOBALES ==========
servo_activo = False        # Estado de operación del servo (True/False)
angulo_actual = 0           # Posición angular actual del servo (0-180)
direccion_movimiento = 1    # Dirección de movimiento actual (1/-1)
ultimo_mensaje = ""         # Último mensaje MQTT enviado (para detección de cambios)
ultima_actualizacion = time.ticks_ms()  # Marca temporal de última actualización

# ========== FUNCIONES AUXILIARES ==========
def calcular_duty(angulo):
    """Calcula el ciclo de trabajo PWM para una posición angular específica"""
    pulso_us = MIN_PULSE_US + (angulo * (MAX_PULSE_US - MIN_PULSE_US) / 180)  # Mapeo lineal angular a μs
    return int((pulso_us * 65535) / PWM_PERIOD_US)  # Conversión a valor de 16 bits

def conectar_wifi():
    """Maneja la conexión WiFi con timeout y reintentos automáticos"""
    print("⌛ Conectando a WiFi...", end="")       # Mensaje inicial
    wifi = network.WLAN(network.STA_IF)          # Configurar interfaz en modo estación
    wifi.active(True)                            # Activar la interfaz WiFi
    
    try:
        wifi.connect('Wokwi-GUEST', '')          # Intentar conexión (SSID/contraseña)
        inicio = time.ticks_ms()                 # Marca temporal inicial
        
        while not wifi.isconnected():            # Bucle de espera de conexión
            if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), inicio) > 5000:  # Timeout de 5 segundos
                raise RuntimeError("Timeout de conexión")  # Lanzar excepción
            print(".", end="")                   # Indicador de progreso
            time.sleep(0.1)                      # Pequeña pausa entre intentos
            
        print(f"\n✅ Conexión exitosa | IP: {wifi.ifconfig()[0]}")  # Mensaje éxito
        return True                              # Retorno exitoso
        
    except Exception as e:
        print(f"\n❌ Error: {str(e)}")           # Mostrar error
        return False                            # Retorno fallido

# ========== FUNCIONES DE CONTROL ==========
def actualizar_servo(timer):
    """Actualiza la posición del servo de forma no bloqueante"""
    global angulo_actual, direccion_movimiento, ultima_actualizacion
    if not servo_activo: return                 # Salir si el servo está inactivo
    
    delta_t = time.ticks_diff(time.ticks_ms(), ultima_actualizacion)  # Calcular tiempo transcurrido
    velocidad = VELOCIDAD_BAJADA if direccion_movimiento == -1 else VELOCIDAD_SUBIDA  # Seleccionar velocidad
    
    if delta_t >= velocidad:                    # Verificar si debe actualizarse
        angulo_actual += direccion_movimiento   # Actualizar posición
        angulo_actual = max(0, min(180, angulo_actual))  # Limitar rango angular
        
        if angulo_actual >= 180: direccion_movimiento = -1  # Invertir dirección al máximo
        elif angulo_actual <= 0: direccion_movimiento = 1   # Invertir dirección al mínimo
        
        servo.duty_u16(calcular_duty(angulo_actual))  # Aplicar nueva posición
        ultima_actualizacion = time.ticks_ms()        # Actualizar timestamp

def controlar_servo(temp):
    """Controla la activación/desactivación del servo basado en temperatura"""
    global servo_activo, ultima_actualizacion
    umbral_alto = UMBRAL_TEMPERATURA + (HISTERESIS / 2)  # Calcular límite superior
    umbral_bajo = UMBRAL_TEMPERATURA - (HISTERESIS / 2)  # Calcular límite inferior
    
    if temp > umbral_alto and not servo_activo:  # Condición de activación
        print(f"🔥 ACTIVACIÓN: {temp:.1f}°C")    # Notificar activación
        servo_activo = True                      # Cambiar estado
        ultima_actualizacion = time.ticks_ms()   # Reiniciar temporización
        
    elif temp < umbral_bajo and servo_activo:    # Condición de desactivación
        print(f"❄️ DESACTIVACIÓN: {temp:.1f}°C") # Notificar desactivación
        servo_activo = False                     # Cambiar estado

# ========== FUNCIÓN PRINCIPAL ==========
def main():
    """Bucle principal del sistema con gestión de comunicaciones"""
    global ultimo_mensaje
    if not conectar_wifi():                      # Establecer conexión WiFi
        print("⚡ Reinicio programado en 5s...") # Mensaje de reinicio
        time.sleep(5)                            # Espera antes de reiniciar
        reset()                                  # Reinicio del dispositivo
    
    cliente = MQTTClient(MQTT_CLIENT_ID, MQTT_BROKER)  # Crear cliente MQTT
    cliente.connect()                          # Conectar al broker
    
    timer = Timer(0)                           # Usar temporizador hardware 0
    timer.init(period=10, mode=Timer.PERIODIC, callback=actualizar_servo)  # Configurar cada 10ms
    
    while True:                                # Bucle principal infinito
        try:
            # ===== RUTINA DE LECTURA Y PUBLICACIÓN =====
            sensor.measure()                 # Tomar nueva medición del sensor
            temp = sensor.temperature()       # Obtener temperatura actual
            hum = sensor.humidity()           # Obtener humedad actual
            
            controlar_servo(temp)             # Ejecutar lógica de control
            
            payload = ujson.dumps({           # Crear payload JSON
                "temp": temp,                # Temperatura actual
                "hum": hum,                  # Humedad relativa
                "servo_activo": servo_activo, # Estado del actuador
                "angulo": angulo_actual,      # Posición angular
                "ts": time.ticks_ms()         # Marca temporal
            })
            
            if payload != ultimo_mensaje:     # Detectar cambios en los datos
                cliente.publish(MQTT_TOPIC, payload)  # Publicar en MQTT
                ultimo_mensaje = payload      # Actualizar último mensaje
                print(f"📤 TX: {payload}")   # Confirmar envío
            
            time.sleep(TIEMPO_MUESTREO)      # Mantener intervalo de muestreo
            
        except OSError as e:                  # Manejar errores de comunicación
            print(f"⚠️ Error: {str(e)} - Reconectando...")  # Notificar error
            cliente.connect()                # Intentar reconexión

# ========== INICIO DEL PROGRAMA ==========
if __name__ == "__main__":
    print("\n⚙️  SISTEMA INDUSTRIAL 4.0 - INICIADO")
    print("========================================")
    print(" Copyright © 2024 UNIR - Industria 4.0 ")
    print("========================================")
    main()