// Лабораторна 2: Ring buffer + timestamping + overflow policies
// Плата: Arduino Uno (Wokwi)
// Сенсор: потенціометр на A0

#include <Arduino.h>

enum OverflowPolicy {
  DROP_NEWEST = 0,
  DROP_OLDEST = 1,
  SKIP_SAMPLING = 2
};

// ====== Налаштування (можна міняти для варіантів) ======
static const uint16_t BUF_CAP = 128; // місткість буфера
static const uint32_t SAMPLE_PERIOD_US = 4000; // 2000 us = 500 Гц
static const OverflowPolicy POLICY = SKIP_SAMPLING;

static const uint8_t PIN_SENSOR = A0;
static const uint8_t PIN_LOAD_BTN = 2; // кнопка перевантаження (опційно)

// ====== Структура зразка ======
struct Sample {
  uint32_t seq;
  uint32_t t_us; // час зняття, micros()
  uint16_t value; // analogRead 0..1023
};

// ====== Ring buffer ======
struct RingBuffer {
  Sample data[BUF_CAP];
  uint16_t head = 0; // куди писати
  uint16_t tail = 0; // звідки читати
  uint16_t count = 0; // скільки елементів
};

RingBuffer rb;

static uint32_t g_seq = 0;
static uint32_t g_dropped = 0;
static uint32_t g_overflows = 0;

// ====== helpers ======
uint16_t rb_occupancy() { return rb.count; }
bool rb_empty() { return rb.count == 0; }
bool rb_full() { return rb.count == BUF_CAP; }

void rb_push_drop_newest(const Sample &s) {
  if (rb_full()) {
    g_overflows++;
    g_dropped++; // відкинули новий
    return;
  }
  rb.data[rb.head] = s;
  rb.head = (rb.head + 1) % BUF_CAP;
  rb.count++;
}

void rb_push_drop_oldest(const Sample &s) {
  if (rb_full()) {
    // викидаємо найстаріший (tail) і записуємо новий
    g_overflows++;
    g_dropped++; // рахуємо втрату як “втратили найстаріший”
    rb.tail = (rb.tail + 1) % BUF_CAP;
    rb.count--; // звільнили місце
  }
  rb.data[rb.head] = s;
  rb.head = (rb.head + 1) % BUF_CAP;
  rb.count++;
}

bool rb_pop(Sample &out) {
  if (rb_empty()) return false;
  out = rb.data[rb.tail];
  rb.tail = (rb.tail + 1) % BUF_CAP;
  rb.count--;
  return true;
}

// ====== Producer: “ISR-подібна” подія вибірки ======
void produce_sample() {
  // Опційний backpressure: якщо повно — пропустити вимір
  if (POLICY == SKIP_SAMPLING && rb_full()) {

    g_overflows++;
    g_dropped++; // пропуск виміру = втрата даних
    return;
  }

  Sample s;
  s.seq = g_seq++;
  s.t_us = micros();
  s.value = analogRead(PIN_SENSOR);

  if (POLICY == DROP_NEWEST) rb_push_drop_newest(s);
  else if (POLICY == DROP_OLDEST) rb_push_drop_oldest(s);
  else rb_push_drop_newest(s); // fallback
}

// ====== Consumer: обробка / логування ======
void consume_some(uint8_t max_items) {
  uint32_t now = micros();

  for (uint8_t i = 0; i < max_items; i++) {
    Sample s;
    if (!rb_pop(s)) break;

    uint32_t age_us = now - s.t_us;

    // Лог у форматі CSV: t_us,seq,value,age_us,occ,dropped,overflows
    // (зручно копіювати в Excel/Google Sheets для графіків)
    Serial.print(now); Serial.print(",");
    Serial.print(s.seq); Serial.print(",");
    Serial.print(s.value); Serial.print(",");
    Serial.print(age_us); Serial.print(",");
    Serial.print(rb_occupancy()); Serial.print(",");
    Serial.print(g_dropped); Serial.print(",");
    Serial.println(g_overflows);
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(PIN_SENSOR, INPUT);

  pinMode(PIN_LOAD_BTN, INPUT_PULLUP); // якщо кнопки нема — можна лишити, не заважає

  Serial.println("t_us,seq,value,age_us,occ,dropped,overflows");
}

void loop() {
  static uint32_t next_sample_us = 0;

  uint32_t now = micros();

  // 1) Producer: без delay, по таймеру (мікросекунди)
  while ((int32_t)(now - next_sample_us) >= 0) {
    next_sample_us += SAMPLE_PERIOD_US;
    produce_sample();
  }

  // 2) Consumer: беремо порцію елементів
  // Нормальний режим: обробляємо швидко
  // Режим перевантаження: штучно “гальмуємо” consumer
  bool overload = (digitalRead(PIN_LOAD_BTN) == LOW); // натиснув кнопку => overload

  if (overload) {
    // імітація важкої обробки / повільного I/O
    // (під час цього producer все одно продовжує накопичувати дані в буфері)
    delayMicroseconds(6000); // підбирай, щоб спровокувати переповнення
    consume_some(2);
  } else {
    consume_some(8);
  }

  // 3) Дрібний “відпочинок” (не обов’язково), щоб не засмічувати Serial надто швидко
  delay(1);
}