Sistema di debug Arduino con LED e display OLED

/*
  ============================================================
  Progetto 138 - Sistema debug LED e display
  Mostra stato, avvisi e codici di errore del sistema
  ============================================================
*/

#include 
#include 
#include 
#include 

// Dimensioni e indirizzo del display OLED
#define LARGHEZZA_DISPLAY 128
#define ALTEZZA_DISPLAY 64
#define RESET_OLED -1
#define INDIRIZZO_OLED 0x3C

// Configurazione del sensore DHT22
#define PIN_DHT 2
#define TIPO_DHT DHT22

// Collegamenti degli altri componenti
#define PIN_PULSANTE 3
#define PIN_LED_VERDE 8
#define PIN_LED_GIALLO 9
#define PIN_LED_ROSSO 10
#define PIN_LUCE A0

// Soglie di attenzione
const float TEMP_ATTENZIONE = 28.0;
const float UMID_ATTENZIONE = 65.0;
const int LUCE_ATTENZIONE = 25;

// Soglie di errore
const float TEMP_ERRORE = 35.0;
const float UMID_ERRORE = 80.0;
const int LUCE_ERRORE = 10;

// Tempi di aggiornamento
const unsigned long INTERVALLO_LETTURA = 2000;
const unsigned long TEMPO_DEBOUNCE = 180;

// Oggetti utilizzati per display e sensore
Adafruit_SSD1306 display(
  LARGHEZZA_DISPLAY,
  ALTEZZA_DISPLAY,
  &Wire,
  RESET_OLED
);

DHT dht(PIN_DHT, TIPO_DHT);

// Livelli generali del sistema
enum LivelloSistema {
  STATO_OK,
  STATO_ATTENZIONE,
  STATO_ERRORE
};

LivelloSistema livelloAttuale = STATO_OK;

// Codici di debug disponibili
enum CodiceDebug {
  DEBUG_OK,
  DEBUG_DHT,
  DEBUG_TEMPERATURA,
  DEBUG_UMIDITA,
  DEBUG_LUMINOSITA
};

CodiceDebug codiceAttuale = DEBUG_OK;

// Valori letti dai sensori
float temperatura = 0.0;
float umidita = 0.0;
int luminositaPercentuale = 0;

// Indica se il DHT22 ha restituito dati validi
bool sensoreDhtValido = false;

// Schermata attualmente visualizzata
byte schermataAttuale = 0;
const byte NUMERO_SCHERMATE = 2;

// Variabili temporali
unsigned long ultimaLettura = 0;
unsigned long ultimaPressione = 0;
unsigned long ultimoAggiornamentoValido = 0;

// Indica quando il display deve essere ridisegnato
bool aggiornamentoDisplayRichiesto = true;

void setup() {
  // Il pulsante è collegato tra il pin e GND
  pinMode(PIN_PULSANTE, INPUT_PULLUP);

  // Configura i tre LED come uscite
  pinMode(PIN_LED_VERDE, OUTPUT);
  pinMode(PIN_LED_GIALLO, OUTPUT);
  pinMode(PIN_LED_ROSSO, OUTPUT);

  // Spegne tutti i LED durante l'avvio
  spegniTuttiLed();

  // Avvia il sensore DHT22
  dht.begin();

  // Inizializza il display OLED
  if (!display.begin(
        SSD1306_SWITCHCAPVCC,
        INDIRIZZO_OLED
      )) {
    // Se il display non viene rilevato,
    // il programma rimane bloccato
    while (true) {
    }
  }

  display.clearDisplay();
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setTextWrap(false);

  mostraAvvio();

  // Esegue un test rapido dei LED
  testLed();

  // Esegue subito una prima lettura
  leggiSensori();
  valutaSistema();
  aggiornaLed();
  mostraSchermata();

  ultimaLettura = millis();
  aggiornamentoDisplayRichiesto = false;
}

void loop() {
  // Controlla il pulsante per cambiare schermata
  gestisciPulsante();

  // Legge periodicamente i sensori
  if (millis() - ultimaLettura >= INTERVALLO_LETTURA) {
    ultimaLettura = millis();

    leggiSensori();
    valutaSistema();
    aggiornaLed();

    aggiornamentoDisplayRichiesto = true;
  }

  // Ridisegna il display soltanto quando necessario
  if (aggiornamentoDisplayRichiesto) {
    mostraSchermata();
    aggiornamentoDisplayRichiesto = false;
  }
}

void leggiSensori() {
  // Legge temperatura e umidità dal DHT22
  float nuovaTemperatura = dht.readTemperature();
  float nuovaUmidita = dht.readHumidity();

  // Aggiorna i valori soltanto
  // se entrambe le letture sono valide
  if (!isnan(nuovaTemperatura) &&
      !isnan(nuovaUmidita)) {
    temperatura = nuovaTemperatura;
    umidita = nuovaUmidita;
    sensoreDhtValido = true;

    // Memorizza il momento dell'ultima lettura valida
    ultimoAggiornamentoValido = millis();
  } else {
    sensoreDhtValido = false;
  }

  // Legge la fotoresistenza
  int valoreLuce = analogRead(PIN_LUCE);

  // Converte il valore analogico in percentuale
  luminositaPercentuale = map(
    valoreLuce,
    0,
    1023,
    0,
    100
  );

  luminositaPercentuale = constrain(
    luminositaPercentuale,
    0,
    100
  );
}

void valutaSistema() {
  /*
    Gli errori hanno priorità sulle condizioni
    di attenzione. Il primo errore trovato
    determina il codice mostrato sul display.
  */

  // Errore di comunicazione con il DHT22
  if (!sensoreDhtValido) {
    livelloAttuale = STATO_ERRORE;
    codiceAttuale = DEBUG_DHT;
    return;
  }

  // Temperatura oltre la soglia critica
  if (temperatura >= TEMP_ERRORE) {
    livelloAttuale = STATO_ERRORE;
    codiceAttuale = DEBUG_TEMPERATURA;
    return;
  }

  // Umidità oltre la soglia critica
  if (umidita >= UMID_ERRORE) {
    livelloAttuale = STATO_ERRORE;
    codiceAttuale = DEBUG_UMIDITA;
    return;
  }

  // Luminosità sotto la soglia critica
  if (luminositaPercentuale = TEMP_ATTENZIONE ||
      umidita >= UMID_ATTENZIONE ||
      luminositaPercentuale = TEMPO_DEBOUNCE) {
    ultimaPressione = millis();

    // Passa alla schermata successiva
    schermataAttuale++;

    if (schermataAttuale >= NUMERO_SCHERMATE) {
      schermataAttuale = 0;
    }

    aggiornamentoDisplayRichiesto = true;
  }
}

void mostraSchermata() {
  // Pulisce completamente il display
  display.clearDisplay();
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);

  if (schermataAttuale == 0) {
    mostraRiepilogo();
  } else {
    mostraDebug();
  }

  // Invia al display tutti gli elementi disegnati
  display.display();
}

void mostraRiepilogo() {
  display.setTextSize(1);

  // Titolo della schermata
  display.setCursor(0, 0);
  display.print("STATO SISTEMA");

  display.setCursor(103, 0);
  display.print("1/2");

  display.drawLine(
    0,
    10,
    127,
    10,
    SSD1306_WHITE
  );

  // Mostra il livello generale
  display.setCursor(0, 16);
  display.print("Livello: ");

  if (livelloAttuale == STATO_OK) {
    display.print("OK");
  } else if (livelloAttuale == STATO_ATTENZIONE) {
    display.print("ATTENZIONE");
  } else {
    display.print("ERRORE");
  }

  // Mostra la temperatura
  display.setCursor(0, 29);
  display.print("Temp: ");

  if (sensoreDhtValido) {
    display.print(temperatura, 1);
    display.print((char)247);
    display.print("C");
  } else {
    display.print("ERR");
  }

  // Mostra l'umidità
  display.setCursor(0, 42);
  display.print("Umid: ");

  if (sensoreDhtValido) {
    display.print(umidita, 1);
    display.print("%");
  } else {
    display.print("ERR");
  }

  // Mostra la luminosità
  display.setCursor(0, 55);
  display.print("Luce: ");
  display.print(luminositaPercentuale);
  display.print("%");
}

void mostraDebug() {
  display.setTextSize(1);

  display.setCursor(0, 0);
  display.print("DEBUG SISTEMA");

  display.setCursor(103, 0);
  display.print("2/2");

  display.drawLine(
    0,
    10,
    127,
    10,
    SSD1306_WHITE
  );

  // Mostra il codice di debug
  display.setCursor(0, 16);
  display.print("Codice: ");
  display.print(testoCodiceDebug());

  // Mostra lo stato del DHT22
  display.setCursor(0, 29);
  display.print("DHT22: ");

  if (sensoreDhtValido) {
    display.print("ONLINE");
  } else {
    display.print("ERRORE");
  }

  // Mostra il tempo trascorso dall'ultima
  // lettura valida del sensore
  display.setCursor(0, 42);
  display.print("Ultimo OK: ");

  unsigned long secondiTrascorsi =
    (millis() - ultimoAggiornamentoValido) / 1000UL;

  display.print(secondiTrascorsi);
  display.print("s");

  // Mostra il LED che dovrebbe essere acceso
  display.setCursor(0, 55);
  display.print("LED: ");

  if (livelloAttuale == STATO_OK) {
    display.print("VERDE");
  } else if (livelloAttuale == STATO_ATTENZIONE) {
    display.print("GIALLO");
  } else {
    display.print("ROSSO");
  }
}

const char* testoCodiceDebug() {
  // Restituisce il testo corrispondente
  // al codice di errore corrente
  switch (codiceAttuale) {
    case DEBUG_DHT:
      return "D01";

    case DEBUG_TEMPERATURA:
      return "D02";

    case DEBUG_UMIDITA:
      return "D03";

    case DEBUG_LUMINOSITA:
      return "D04";

    case DEBUG_OK:
    default:
      return "D00";
  }
}

void mostraAvvio() {
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);

  display.setCursor(19, 14);
  display.print("Sistema debug");

  display.setCursor(19, 30);
  display.print("LED + display");

  display.setCursor(28, 47);
  display.print("Progetto 138");

  display.display();

  delay(1800);
}