/**
 * 智能环境监测与控制系统
 * 芯片：STM32C031C6 (NUCLEO-C031C6)
 * 框架：Arduino
 * 
 * 功能：
 * - 读取光敏电阻和LM35温度传感器
 * - OLED显示实时数据
 * - 按键切换显示模式（温度/光照/阈值设置）
 * - 超限报警（LED闪烁+蜂鸣器）
 * - 串口数据记录
 */

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Adafruit_GFX.h>

// ========== 引脚定义 ==========
#define PIN_LIGHT_SENSOR    PA0    // 光敏电阻
#define PIN_TEMP_SENSOR     PA1    // LM35温度传感器
#define PIN_LED             PA2    // 报警LED
#define PIN_BUZZER          PA3    // 蜂鸣器
#define PIN_BUTTON          PC13   // 板载按键（按下为LOW）

// ========== 参数配置 ==========
#define ADC_MAX             4095   // 12位ADC最大值
#define VOLTAGE_REF         3.3    // 参考电压3.3V
#define TEMP_SCALE          0.01   // LM35: 10mV/℃，即0.01V/℃
#define LIGHT_THRESHOLD     2000   // 光照阈值（暗环境触发）
#define TEMP_THRESHOLD      30     // 温度阈值（℃）

// ========== OLED配置 ==========
#define SCREEN_WIDTH        128
#define SCREEN_HEIGHT       64
#define OLED_ADDR           0x3C
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);

// ========== 全局变量 ==========
enum DisplayMode {
  MODE_TEMP,      // 温度模式
  MODE_LIGHT,     // 光照模式  
  MODE_SETTING    // 阈值设置模式
};

DisplayMode currentMode = MODE_TEMP;
bool alarmActive = false;
uint16_t lightValue = 0;      // 光敏电阻ADC值
float temperature = 0.0;      // 温度值（℃）
uint16_t lightThreshold = LIGHT_THRESHOLD;
float tempThreshold = TEMP_THRESHOLD;
unsigned long lastSerialTime = 0;
unsigned long lastAlarmBlink = 0;
bool ledState = false;

// ========== 函数声明 ==========
void readSensors();
void updateDisplay();
void updateAlarm();
void handleButton();
void printSerialData();
void playBeep(int frequency, int duration);

// ========== 初始化 ==========
void setup() {
  // 串口初始化
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("\n=== 智能环境监测与控制系统 ===");
  Serial.println("芯片: STM32C031C6 (NUCLEO-C031C6)");
  Serial.println("系统启动中...\n");
  
  // 引脚初始化
  pinMode(PIN_LED, OUTPUT);
  pinMode(PIN_BUZZER, OUTPUT);
  pinMode(PIN_BUTTON, INPUT_PULLUP);  // PC13内部上拉
  
  // ADC初始化（12位分辨率）
  analogReadResolution(12);
  
  // OLED初始化
  Wire.setSCL(PB6);
  Wire.setSDA(PB7);
  Wire.begin();
  
  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, OLED_ADDR)) {
    Serial.println("OLED初始化失败！");
    while (1) {
      digitalWrite(PIN_LED, HIGH);
      delay(100);
      digitalWrite(PIN_LED, LOW);
      delay(100);
    }
  }
  
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(0, 0);
  display.println("System Ready");
  display.display();
  
  // 启动提示：LED闪烁3次
  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    digitalWrite(PIN_LED, HIGH);
    delay(200);
    digitalWrite(PIN_LED, LOW);
    delay(200);
  }
  
  Serial.println("系统就绪！\n");
  delay(500);
}

// ========== 主循环 ==========
void loop() {
  // 1. 读取传感器
  readSensors();
  
  // 2. 处理按键（带消抖）
  handleButton();
  
  // 3. 更新报警状态
  updateAlarm();
  
  // 4. 更新OLED显示
  updateDisplay();
  
  // 5. 串口数据输出（每秒一次）
  if (millis() - lastSerialTime > 1000) {
    lastSerialTime = millis();
    printSerialData();
  }
  
  delay(50);  // 主循环稳定延时
}

// ========== 传感器读取函数 ==========
void readSensors() {
  // 读取光敏电阻ADC值
  lightValue = analogRead(PIN_LIGHT_SENSOR);
  
  // 读取LM35温度传感器
  int adcValue = analogRead(PIN_TEMP_SENSOR);
  float voltage = (adcValue * VOLTAGE_REF) / ADC_MAX;
  temperature = voltage / TEMP_SCALE;  // LM35: 10mV/℃
  
  // 数据有效性检查（LM35正常工作范围-55℃~150℃）
  if (temperature < -55 || temperature > 150) {
    temperature = 0;  // 无效数据
  }
}

// ========== OLED显示函数 ==========
void updateDisplay() {
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  
  // 标题栏
  display.setCursor(0, 0);
  display.println("Env Monitor System");
  display.drawLine(0, 10, 128, 10, SSD1306_WHITE);
  
  // 根据模式显示不同内容
  switch (currentMode) {
    case MODE_TEMP:
      display.setTextSize(2);
      display.setCursor(0, 20);
      display.print("Temp:");
      display.print(temperature, 1);
      display.println(" C");
      
      display.setTextSize(1);
      display.setCursor(0, 45);
      display.print("Threshold: ");
      display.print(tempThreshold, 1);
      display.println(" C");
      display.print("Light ADC: ");
      display.println(lightValue);
      break;
      
    case MODE_LIGHT:
      display.setTextSize(2);
      display.setCursor(0, 20);
      display.print("Light:");
      display.print(map(lightValue, 0, ADC_MAX, 0, 100));
      display.println("%");
      
      display.setTextSize(1);
      display.setCursor(0, 45);
      display.print("ADC: ");
      display.print(lightValue);
      display.print(" / ");
      display.println(ADC_MAX);
      display.print("Threshold: ");
      display.println(lightThreshold);
      break;
      
    case MODE_SETTING:
      display.setTextSize(1);
      display.setCursor(0, 20);
      display.println("Threshold Settings:");
      display.print("Temp: ");
      display.print(tempThreshold, 1);
      display.println(" C");
      display.print("Light: ");
      display.println(lightThreshold);
      display.print("Press key to adjust");
      break;
  }
  
  // 报警状态指示
  if (alarmActive) {
    display.fillRect(110, 0, 18, 10, SSD1306_WHITE);
    display.setTextColor(SSD1306_BLACK);
    display.setCursor(112, 1);
    display.print("ALARM");
  }
  
  display.display();
}

// ========== 报警处理函数 ==========
void updateAlarm() {
  bool newAlarm = false;
  String alarmReason = "";
  
  // 检查光照是否超限（暗环境）
  if (lightValue > lightThreshold) {
    newAlarm = true;
    alarmReason = "Low Light!";
  }
  
  // 检查温度是否超限
  if (temperature > tempThreshold) {
    newAlarm = true;
    alarmReason = "High Temp!";
  }
  
  // 更新报警状态
  if (newAlarm != alarmActive) {
    alarmActive = newAlarm;
    if (alarmActive) {
      Serial.print("!!! ALARM TRIGGERED: ");
      Serial.println(alarmReason);
    } else {
      Serial.println(">>> Alarm cleared <<<");
    }
  }
  
  // 报警执行：LED闪烁 + 蜂鸣器
  if (alarmActive) {
    if (millis() - lastAlarmBlink > 200) {
      lastAlarmBlink = millis();
      ledState = !ledState;
      digitalWrite(PIN_LED, ledState);
      
      if (ledState) {
        playBeep(1000, 100);  // 1kHz蜂鸣100ms
      } else {
        noTone(PIN_BUZZER);
      }
    }
  } else {
    digitalWrite(PIN_LED, LOW);
    noTone(PIN_BUZZER);
    ledState = false;
  }
}

// ========== 按键处理（带消抖） ==========
void handleButton() {
  static unsigned long lastButtonTime = 0;
  static bool lastButtonState = HIGH;
  
  bool currentState = digitalRead(PIN_BUTTON);
  
  // 按键按下检测（下降沿 + 消抖）
  if (currentState == LOW && lastButtonState == HIGH && 
      (millis() - lastButtonTime > 300)) {
    lastButtonTime = millis();
    
    // 切换显示模式
    switch (currentMode) {
      case MODE_TEMP:
        currentMode = MODE_LIGHT;
        Serial.println("Mode: LIGHT");
        break;
      case MODE_LIGHT:
        currentMode = MODE_SETTING;
        Serial.println("Mode: SETTING");
        break;
      case MODE_SETTING:
        currentMode = MODE_TEMP;
        Serial.println("Mode: TEMPERATURE");
        break;
    }
  }
  
  lastButtonState = currentState;
}

// ========== 串口数据输出 ==========
void printSerialData() {
  Serial.print("=== Sensor Data ===");
  Serial.print(" Temp: ");
  Serial.print(temperature, 1);
  Serial.print("°C");
  Serial.print(" | Light ADC: ");
  Serial.print(lightValue);
  Serial.print(" (");
  Serial.print(map(lightValue, 0, ADC_MAX, 0, 100));
  Serial.print("%)");
  Serial.print(" | Alarm: ");
  Serial.print(alarmActive ? "ACTIVE" : "Normal");
  
  // 阈值显示
  Serial.print(" | Thresholds: ");
  Serial.print(tempThreshold);
  Serial.print("°C / ");
  Serial.println(lightThreshold);
}

// ========== 蜂鸣器发声函数 ==========
void playBeep(int frequency, int duration) {
  tone(PIN_BUZZER, frequency, duration);
}

// ========== 预留：阈值调整函数（可通过串口命令实现） ==========
void adjustThreshold(char type, float value) {
  if (type == 'T' || type == 't') {
    tempThreshold = value;
    Serial.print("Temperature threshold set to: ");
    Serial.println(tempThreshold);
  } else if (type == 'L' || type == 'l') {
    lightThreshold = (uint16_t)value;
    Serial.print("Light threshold set to: ");
    Serial.println(lightThreshold);
  }
}