#include <Arduino_FreeRTOS.h>   // Çoklu görev (multi-tasking) yönetimi için FreeRTOS çekirdek kütüphanesi 
#include <Servo.h>              // Robot kolunu simüle eden servo motoru kontrol etmek için 
#include <Wire.h>               // I2C haberleşme protokolü için (OLED ve MPU6050 kullanacak)
#include <Adafruit_GFX.h>       // OLED ekranda grafik ve yazı çizdirme temel kütüphanesi
#include <Adafruit_SSD1306.h>   // SSD1306 çipli OLED ekranın özel sürücü kütüphanesi 
#include <Keypad.h>             // Membran tuş takımından (keypad) veri okumak için 
#include <Adafruit_MPU6050.h>   // İvme ve sıcaklık sensörü MPU6050'nin sürücü kütüphanesi 
#include <Adafruit_Sensor.h>    // Adafruit sensörleri için ortak veri yapıları kütüphanesi

// Kişiselleştirilmiş Parametreler (Öğrenci No: 19010011108)
#define RESET_PASSWORD "1108"   // Şifre: Öğrenci numarasının son 4 hanesi 
#define DISTANCE_THRESHOLD 23   // Güvenlik Eşiği: Öğrenci numarasının son 2 hanesi (08) + 15 = 23 cm 
#define TEMP_LIMIT 58           // Sıcaklık Limiti: Öğrenci numarasının son hanesi (8) + 50 = 58 °C 

// HC-SR04 Mesafe Sensörü Pin Tanımlamaları
#define TRIG_PIN 5              // Ultrasonik ses dalgasını gönderen tetik (trigger) pini
#define ECHO_PIN 6              // Yansıyan ses dalgasını algılayan yankı (echo) pini

// OLED Ekran Tanımlamaları
#define SCREEN_WIDTH 128        // OLED ekranın piksel cinsinden genişliği
#define SCREEN_HEIGHT 64        // OLED ekranın piksel cinsinden yüksekliği
#define OLED_RESET -1           // Reset pini yok (Arduino'nun kendi reset pinini kullanır)

// I2C arayüzü ile ekran nesnesinin tanımlanması
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET); 

// MPU6050 Sensör Tanımlaması
Adafruit_MPU6050 mpu;           // MPU6050 sensörünü kontrol edecek nesnenin oluşturulması

// Servo Motor Tanımlaması
Servo robotArm;                 // Servo motoru kontrol edecek nesnenin oluşturulması
#define SERVO_PIN 9             // Servo motorun veri pininin bağlı olduğu Arduino pini
int servoPos = 0;               // Servo motorun anlık açısını tutacak değişken (0'dan başlar)
int servoStep = 5;              // Servo motorun her adımda kaç derece hareket edeceğini belirten değişken (5 derece) 

// Keypad (Tuş Takımı) Tanımlamaları
const byte ROWS = 4;            // Keypad üzerindeki satır sayısı
const byte COLS = 4;            // Keypad üzerindeki sütun sayısı

// Keypad matrisinin haritasını çıkarma işlemi
char keys[ROWS][COLS] = {       
  {'1','2','3','A'},            // 1. Satır tuşları
  {'4','5','6','B'},            // 2. Satır tuşları
  {'7','8','9','C'},            // 3. Satır tuşları
  {'*','0','#','D'}             // 4. Satır tuşları
};

byte rowPins[ROWS] = {22, 24, 26, 28}; // Keypad satırlarının Arduino'da bağlandığı dijital pinler
byte colPins[COLS] = {30, 32, 34, 36}; // Keypad sütunlarının Arduino'da bağlandığı dijital pinler
// Verilen pinler ve harita ile Keypad nesnesinin oluşturulması
Keypad keypad = Keypad(makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS); 

// Sistemin Durumunu Kontrol Eden Global Bayraklar 
volatile bool isLocked = false;      // Güvenlik ihlali durumunda true olacak kilit bayrağı 
volatile bool isEmergency = false;   // Kritik sıcaklık durumunda true olacak arıza bayrağı 

// Şifre Girişi İçin Gerekli Değişkenler
String inputPassword = "";           // Kullanıcının keypad'den girdiği karakterleri tutacak tampon bellek
// Veri Çakışmasını Önleyen Global Veri Havuzu 
volatile long globalDistance = 400;  // Başlangıçta sistemin kilitlenmemesi için güvenli mesafe (400) atanır
volatile float globalTemp = 20.0;    // Başlangıçta sistemin arızaya geçmemesi için güvenli sıcaklık (20) atanır

// FreeRTOS Görevlerinin (Tasks) Prototiplerinin Tanımlanması
void Task_Safety(void *pvParameters); // Güvenlik kontrolü görev fonksiyonunun taslağı 
void Task_Health(void *pvParameters); // Donanım sağlığı (sıcaklık) görev fonksiyonunun taslağı 
void Task_Motion(void *pvParameters); // Motor hareket görev fonksiyonunun taslağı 
void Task_HMI(void *pvParameters);    // Kullanıcı arayüzü (OLED ve Keypad) görev fonksiyonunun taslağı 

void setup() {
  Serial.begin(9600);           // Seri port üzerinden hata ayıklama haberleşmesini 9600 baud rate ile başlatır

  // Pin Modlarının Ayarlanması
  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);    // Mesafe sensörü tetik pini elektrik çıkışı olarak ayarlandı
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);     // Mesafe sensörü yankı pini elektrik girişi olarak ayarlandı

  // Servo Motor Başlatma
  robotArm.attach(SERVO_PIN);   // Servo nesnesi ile Arduino'nun 9 numaralı PWM pini ilişkilendirildi
  robotArm.write(servoPos);     // Servo motor başlangıç konumu olan 0 dereceye getirildi

  // OLED Ekran Başlatma
  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // I2C donanım adresi 0x3C ile OLED ekranı başlatmayı dener
    Serial.println(F("OLED baslatilamadi!")); // Başarısız olursa seri porta uyarı yazar
    for(;;);                    // Hata durumunda işlemciyi sonsuz döngüye sokarak kilitler
  }
  display.clearDisplay();       // OLED ekranın belleğindeki rastgele verileri temizler
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE); // Ekrana yazılacak metin rengini beyaz (aktif piksel) yapar

  // MPU6050 Başlatma
  if (!mpu.begin()) {           // I2C üzerinden MPU6050 sensörünü başlatmayı dener
    Serial.println("MPU6050 bulunamadi!"); // Başarısız olursa seri porta uyarı yazar
    for(;;);                    // Hata durumunda işlemciyi sonsuz döngüye sokarak kilitler
  }

  // FreeRTOS Görevlerinin (Tasks) Oluşturulması
  // xTaskCreate parametreleri: (GörevFonksiyonu, "İsim", Bellek(Stack)Boyutu, Parametreler, Öncelik, GörevHandle)
  xTaskCreate(Task_Safety, "Safety", 256, NULL, 4, NULL); // Öncelik 4: En kritik görev (Mesafe kontrolü) 
  xTaskCreate(Task_Health, "Health", 512, NULL, 3, NULL); // Öncelik 3: Yüksek öncelik (Sıcaklık kontrolü) 
  xTaskCreate(Task_Motion, "Motion", 256, NULL, 2, NULL); // Öncelik 2: Orta öncelik (Servo hareketi) 
  xTaskCreate(Task_HMI,    "HMI",    512, NULL, 1, NULL); // Öncelik 1: Düşük öncelik (Arayüz kontrolü) 

  // Arduino Mega için FreeRTOS kütüphanesinde zamanlayıcıyı (scheduler) başlatmak için
  // vTaskStartScheduler() çağırmaya gerek yoktur, çekirdek bunu otomatik yapar. 
}

void loop() {
  // FreeRTOS kullanıldığı için varsayılan loop() fonksiyonu her zaman boş kalmalıdır.
  // İşlemcinin tüm kontrolü FreeRTOS Scheduler (Zamanlayıcı) tarafından Task'lar üzerinden yönetilir.
}


// 1. GÜVENLİK GÖREVİ (Task_Safety) - Öncelik: 4 (Kritik)
void Task_Safety(void *pvParameters) {
  (void) pvParameters; // Derleyicinin "kullanılmayan parametre" uyarısı vermesini engeller

  for (;;) { // FreeRTOS görevleri döngüden çıkmamak için sonsuz döngüde çalışır
    long duration, distance; // Süre ve mesafe hesaplamaları için yerel değişkenler oluşturulur
    
    // HC-SR04'ten mesafe okumak için ultrasonik palse (dalga) üretilir
    digitalWrite(TRIG_PIN, LOW); delayMicroseconds(2);        // Pini temizle
    digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH); delayMicroseconds(10);      // 10 mikrosaniye boyunca tetikle
    digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);                              // Tetiklemeyi bitir
    
    // Yansıyan dalgayı okurken işlemcinin kilitlenmesini önlemek için max 30ms (30000us) bekleme süresi eklendi
    duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH, 30000); 
    
    // Eğer süre dolarsa (0 dönerse) engel yoktur, mesafeyi güvenli sınır olan 400cm kabul et
    if (duration == 0) distance = 400; 
    // Süre döndüyse, sesin havadaki hızına göre süreyi cm cinsinden mesafeye çevir 
    else distance = (duration / 2) / 29.1;   
    
    globalDistance = distance; // Hesaplan mesafeyi düşük öncelikli HMI görevinin ekrana basması için havuza at

    // Eğer anlık mesafe, öğrenci numarasıyla hesaplanan kilit sınırından (23cm) küçükse:
    if (globalDistance < DISTANCE_THRESHOLD) { // 
      isLocked = true; // Sistemi anında kilit moduna geçir 
    }
    
    // Görevi bloklama (Blocked) durumuna alarak 50ms periyotla çalışmasını sağla 
    vTaskDelay(50 / portTICK_PERIOD_MS); 
  }
}

// 2. DONANIM SAĞLIĞI GÖREVİ (Task_Health) - Öncelik: 3 (Yüksek)
void Task_Health(void *pvParameters) {
  (void) pvParameters;

  for (;;) {
    sensors_event_t a, g, temp; // MPU6050'den ivme, jiroskop ve sıcaklık verilerini tutacak yapıları oluştur
    mpu.getEvent(&a, &g, &temp); // Sensörden verileri I2C üzerinden oku 
    
    globalTemp = temp.temperature; // Sadece sıcaklık değerini HMI görevi için havuza kaydet
    
    // Eğer donanım sıcaklığı, öğrenci numarasıyla hesaplanan sınırı (58 derece) aşarsa:
    if (globalTemp > TEMP_LIMIT) { // 
      isEmergency = true; // Sistemi anında acil durum (arıza) moduna geçir 
    }
    
    // Görevi bloklama durumuna alarak 200ms periyotla çalışmasını sağla 
    vTaskDelay(200 / portTICK_PERIOD_MS); 
  }
}


// 3. MOTOR HAREKET GÖREVİ (Task_Motion) - Öncelik: 2 (Orta)
void Task_Motion(void *pvParameters) {
  (void) pvParameters;

  for (;;) {
    // Motor hareket etmeden önce sistemde kilit veya arıza ihlali olmadığını kontrol et 
    if (!isLocked && !isEmergency) { // Sadece iki durum da false ise çalışır
      robotArm.write(servoPos); // Servo motoru o anki belirlenmiş dereceye götür
      servoPos += servoStep;    // Konumu adım değeri kadar (5'er derece) ilerlet 
      
      // Servo motor sınırlara (0 veya 180) ulaştığında adım yönünü tersine çevir
      // Bu sayede motor süpürme (sağa-sola git gel) hareketini kesintisiz yapar 
      if (servoPos >= 180 || servoPos <= 0) {
        servoStep = -servoStep; 
      }
    }
    
    // Görevi bloklama durumuna alarak 30ms periyotla çalışmasını sağla 
    vTaskDelay(30 / portTICK_PERIOD_MS); 
  }
}

// 4. ARAYÜZ VE ŞİFRE GÖREVİ (Task_HMI) - Öncelik: 1 (Düşük)

void Task_HMI(void *pvParameters) {
  (void) pvParameters;

  for (;;) {
    char key = keypad.getKey(); // Keypad matrisini tarayarak basılan tuşu okur 
    
    // --- ŞİFRE KONTROL MANTIĞI ---
    if (key) { // Eğer bir tuşa basıldıysa
      if (key == '#') { // Onay tuşuna (#) basıldıysa giriş tamamlanmıştır 
        // Girilen geçici şifre ile kişisel şifremizi (1108) String yapısıyla kontrol eder
        if (inputPassword.equals(RESET_PASSWORD)) { 
          isLocked = false;    // Şifre doğruysa güvenlik kilidini aç 
          isEmergency = false; // Şifre doğruysa arıza durumunu sıfırla 
          inputPassword = "";  // Bir sonraki kullanım için şifre belleğini temizle
        } else {
          // Şifre yanlışsa ekrana uyarı ver
          display.clearDisplay();
          display.setCursor(0, 0);
          display.println(F("HATALI SIFRE")); // 
          display.display(); // Uyarıyı panele gönder
          
          // Ekranda uyarıyı tutarken işlemciyi kitlememek için RTOS beklemesi kullan (2 Saniye)
          vTaskDelay(2000 / portTICK_PERIOD_MS); // 
          
          inputPassword = ""; // Bekleme bitince hatalı şifreyi bellekten sil 
        }
      } else if (key == '*') {
        inputPassword = ""; // İptal tuşuna (*) basılırsa hatalı girilen rakamları temizle 
      } else {
        inputPassword += key; // Basılan sayıları (0-9) yan yana ekleyerek şifreyi oluştur 
      }
    }

    // --- EKRAN YAZDIRMA MANTIĞI ---
    display.clearDisplay(); // Her güncelleme öncesi OLED belleğini temizle
    display.setCursor(0, 0); // İmleci yazmaya başlamak için sol üst köşeye (0,0) al
    
    // 1. DURUM: Sistem sıcaklık limitini aştıysa ARIZA ekranı çizilir 
    if (isEmergency) {
      display.println(F("!!! ARIZA: MOTOR SICAK !!!")); // İlk satır uyarısı 
      display.println(F("Soguma Bekleniyor..."));       // İkinci satır bilgilendirmesi 
      // Global havuzdan son okunan sıcaklığı ekrana yazdır
      display.print(F("Isi: ")); display.print(globalTemp); display.println(F(" C")); // 
      display.println(inputPassword); // Girilen şifreyi gerçek zamanlı göster
    }
    // 2. DURUM: Sistem mesafe ihlaline uğradıysa GÜVENLİK ekranı çizilir 
    else if (isLocked) {
      display.println(F("!!! GUVENLIK IHLAL !!!")); // İlk satır uyarısı 
      display.println(F("Sifre Giriniz:"));         // İkinci satır bilgilendirmesi 
      display.println(inputPassword); // Basılan şifreyi yıldızlamadan (açıkça) göster 
    }
    // 3. DURUM: Hiçbir ihlal yoksa (isLocked=false, isEmergency=false) NORMAL ekran çizilir 
    else {
      display.println(F("DURUM: AKTIF")); // Sistemin sorunsuz çalıştığını bildirir 
      // Sensör görevlerinin arka planda havuza attığı verileri gecikmesiz yazdırır
      display.print(F("Mesafe: ")); display.print(globalDistance); display.println(F(" cm")); 
      display.print(F("Isi: ")); display.print(globalTemp); display.println(F(" C")); 
    }
    
    display.display(); // Hazırlanan şablonu I2C üzerinden fiziksel ekrana çizdirir
    
    // Görevi bloklama durumuna alarak ekranın 100ms periyotla güncellenmesini sağla 
    vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);   
  }
}