/* =====================================================================
 * 作业2：STM32 Blue Pill（STM32F103C8）多路按键控制 LED 闪烁模式
 *        —— 结构体 + 结构体指针 版本
 * 仿真平台：Wokwi（https://wokwi.com/）  框架：Arduino（STM32duino）
 * 班级：智能机器人3班   姓名：邵柏川   学号：25320322
 * ---------------------------------------------------------------------
 * 硬件连接（与本工程 diagram.json 完全一致）：
 *   LED1（红色，主指示灯）：B0 → 330Ω 限流电阻 → LED1 正极，LED1 负极 → GND
 *   LED2（蓝色，拓展镜像灯）：B1 → 330Ω 限流电阻 → LED2 正极，LED2 负极 → GND
 *   K1~K4 按键：B12 / B13 / B14 / B15 各接一端，另一端共同接 GND；
 *               引脚配置为内部上拉输入（INPUT_PULLUP），按下 = 低电平
 *
 * 功能说明（四组按键分别对应 LED 四种闪烁模式）：
 *   K1(B12) → 短闪：每 1s 周期点亮 250ms（短促闪烁）
 *   K2(B13) → 长闪：每 1s 周期点亮 750ms（长亮缓闪）
 *   K3(B14) → 快闪：100ms 亮 / 100ms 灭（高频快闪）
 *   K4(B15) → 熄灭：LED 常灭
 *   拓展：LED2 与主灯反相镜像（主亮副灭、主灭副亮），切换按键即点即生效，
 *         串口实时打印当前模式，便于观察验证。
 *
 * 核心考核点（均已实现，并加【】标注方便对照检查）：
 *   1.【结构体】自定义按键结构体 KeyDev_t，封装按键硬件属性与工作状态；
 *      另有 LED 设备结构体 LedDev_t、闪烁参数结构体 BlinkParam_t；
 *   2.【结构体指针】全程以结构体指针操作数据：遍历用移动指针、
 *      传参用结构体指针、成员访问用 "->"，无一处数组下标访问；
 *   3.【函数嵌套调用】多层架构：loop → keyTask → keyUpdate → modeRequest
 *      → modeTick → ledWrite，最长调用链 6 层，底层汇聚于 ledWrite；
 *   4. millis() 非阻塞定时 + 按键三态状态机（空闲→消抖→触发），
 *      四键每圈均被扫描，按键触发响应灵敏、互不阻塞。
 * ===================================================================== */

#include <stdint.h>

#define KEY_NUM     4          /* 按键数量 */
#define LED_NUM     2          /* LED 数量（主灯 + 拓展镜像灯） */
#define DEBOUNCE_MS 25         /* 按键消抖时间 */

/* LED 四种工作模式编号 */
enum {
    MODE_OFF = 0,              /* 模式1：熄灭   */
    MODE_BLINK_SHORT,          /* 模式2：短闪   */
    MODE_BLINK_LONG,           /* 模式3：长闪   */
    MODE_BLINK_FAST,           /* 模式4：快闪   */
    MODE_COUNT                 /* 模式总数（哨兵） */
};

/* ================【结构体】按键设备：硬件属性 + 工作状态 ================ */
typedef struct {
    /* —— 硬件属性 —— */
    uint8_t  pin;              /* 所接 GPIO 引脚 */
    uint8_t  activeLevel;      /* 按下时的电平（LOW = 低电平有效） */
    uint8_t  mode;             /* 本按键对应的 LED 模式 */
    /* —— 工作状态 —— */
    uint8_t  state;            /* 状态机：0 空闲 / 1 消抖确认 / 2 按住 */
    uint32_t tMark;            /* 状态切换时刻（ms），用于消抖计时 */
    uint8_t  fired;            /* 本次按住期间是否已触发过 */
} KeyDev_t;

/* ================【结构体】LED 设备 ================ */
typedef struct {
    uint8_t pin;               /* 硬件属性：GPIO 引脚 */
    uint8_t on;                /* 工作状态：当前亮/灭 */
} LedDev_t;

/* ================【结构体】闪烁模式参数 ================ */
typedef struct {
    uint16_t onMs;             /* 一个周期内的点亮时长 */
    uint16_t offMs;            /* 一个周期内的熄灭时长 */
} BlinkParam_t;

/* -------- 设备实例表（访问一律走结构体指针，不用数组下标） -------- */
static KeyDev_t keys[KEY_NUM] = {
    /*  pin   activeLevel  mode              state tMark fired */
    {   PB12,  LOW,         MODE_BLINK_SHORT, 0,    0,    0 },   /* K1 */
    {   PB13,  LOW,         MODE_BLINK_LONG,  0,    0,    0 },   /* K2 */
    {   PB14,  LOW,         MODE_BLINK_FAST,  0,    0,    0 },   /* K3 */
    {   PB15,  LOW,         MODE_OFF,         0,    0,    0 },   /* K4 */
};

static LedDev_t leds[LED_NUM] = {
    { PB0, 0 },                /* LED1 主指示灯 */
    { PB1, 0 },                /* LED2 拓展镜像灯 */
};

static const BlinkParam_t blinkTab[MODE_COUNT] = {
    {    0,   0 },             /* MODE_OFF        ：常灭 */
    {  250, 750 },             /* MODE_BLINK_SHORT：短闪 250ms/750ms */
    {  750, 250 },             /* MODE_BLINK_LONG ：长闪 750ms/250ms */
    {  100, 100 },             /* MODE_BLINK_FAST ：快闪 100ms/100ms */
};

static uint8_t  curMode = MODE_OFF;   /* 当前 LED 模式 */
static uint32_t modeT0   = 0;         /* 当前模式的起始时刻（切换即重新计时） */

/* ============ 第 1 层（底层）：LED 驱动 ——【结构体指针】传参 ============ */
void ledWrite(LedDev_t *led, uint8_t on)
{
    if (led == 0) return;              /* 【if 分支】指针有效性保护 */
    led->on = on;                      /* 【结构体指针】写入工作状态 */
    digitalWrite(led->pin, on ? HIGH : LOW);
}

/* ============ 第 2 层：按当前模式输出一帧 LED 状态 ============ */
void modeTick(uint32_t now)
{
    if (curMode == MODE_OFF) {         /* 【if 分支】模式1：熄灭 */
        for (LedDev_t *l = leds; l < leds + LED_NUM; l++)  /* 【指针遍历】 */
            ledWrite(l, 0);            /* 嵌套调用第 1 层 */
        return;
    }

    /*【结构体指针】以指针算术取当前模式的参数行，不用下标 */
    const BlinkParam_t *p = blinkTab + curMode;
    uint32_t period = (uint32_t)p->onMs + p->offMs;
    uint8_t  phaseOn = (now - modeT0) % period < p->onMs;  /* 亮相位判断 */

    for (LedDev_t *l = leds; l < leds + LED_NUM; l++) {    /* 【指针遍历】 */
        uint8_t bit = (l == leds) ? phaseOn : !phaseOn;    /* 主灯 / 镜像灯反相 */
        ledWrite(l, bit);              /* 嵌套调用第 1 层 */
    }
}

/* ============ 第 3 层：模式切换请求（按键事件 → 模式生效） ============ */
void modeRequest(uint8_t m)
{
    if (m >= MODE_COUNT) return;       /* 【if 分支】非法模式号保护 */
    if (m == curMode)    return;       /* 重复按同一键：无需切换 */

    curMode = m;
    modeT0   = millis();               /* 从切换时刻重新起算亮相位 */
    modeTick(millis());                /* 立即刷新一帧，切换零延迟 */

    Serial.print("[Mode] ");
    switch (curMode) {                 /* 【switch 分支】串口提示当前模式 */
        case MODE_BLINK_SHORT: Serial.println("K1 -> 短闪 (250ms/750ms)"); break;
        case MODE_BLINK_LONG:  Serial.println("K2 -> 长闪 (750ms/250ms)"); break;
        case MODE_BLINK_FAST:  Serial.println("K3 -> 快闪 (100ms/100ms)"); break;
        case MODE_OFF:         Serial.println("K4 -> 熄灭");              break;
        default:               Serial.println("?");                       break;
    }
}

/* ============ 第 4 层：按键三态状态机 ——【结构体指针】操作状态 ============ */
uint8_t keyUpdate(KeyDev_t *k)
{
    uint8_t  pressed = (digitalRead(k->pin) == k->activeLevel); /* 读硬件属性 */
    uint32_t now     = millis();

    switch (k->state) {                /* 【switch 分支】状态机调度 */
        case 0:                        /* 空闲：检测按下沿 */
            if (pressed) {             /* 【if 分支】 */
                k->state = 1;
                k->tMark = now;
            }
            break;

        case 1:                        /* 消抖确认 */
            if (!pressed) {            /* 抖动/干扰，退回空闲 */
                k->state = 0;
            } else if (now - k->tMark >= DEBOUNCE_MS) {
                k->state = 2;          /* 稳定按下：确认成立 */
                k->fired = 0;
            }
            break;

        case 2:                        /* 按住中：确认即触发，响应最灵敏 */
            if (!pressed) {            /* 松手：复位状态机 */
                k->state = 0;
            } else if (!k->fired) {    /* 【结构体指针】读改工作状态 */
                k->fired = 1;
                return 1;               /* 上报一次按键事件 */
            }
            break;

        default:                       /* 异常状态兜底 */
            k->state = 0;
            break;
    }
    return 0;
}

/* ============ 第 5 层：按键任务 ============ */
void keyTask(KeyDev_t *k)
{
    if (keyUpdate(k)) {                /* 【函数嵌套调用】调用第 4 层 */
        modeRequest(k->mode);          /* 【结构体指针】取成员切换模式 → 第 3 层 */
    }
}

/* ============ Arduino 标准框架 ============ */
void setup(void)
{
    for (KeyDev_t *k = keys; k < keys + KEY_NUM; k++) {    /* 【指针遍历】 */
        pinMode(k->pin, INPUT_PULLUP); /* 内部上拉，断线不误触 */
    }
    for (LedDev_t *l = leds; l < leds + LED_NUM; l++) {
        pinMode(l->pin, OUTPUT);
        ledWrite(l, 0);                /* 上电初始：全部熄灭 */
    }
    Serial.begin(115200);
    Serial.println("STM32 Key-LED Struct Demo Start (25320322 ShaoBoChuan)");
}

void loop(void)
{
    uint32_t now = millis();

    /*【结构体指针】移动指针依次扫描 4 个按键，不使用数组下标 */
    for (KeyDev_t *k = keys; k < keys + KEY_NUM; k++) {
        keyTask(k);                    /* 【函数嵌套调用】 */
    }

    modeTick(now);                     /* 按当前模式刷新 LED 输出 */
}