// P8, Marie Steinbrügge und Lisa-Marie Rosendorff
// 2019 Marie Steinbrügge


//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// BIBLIOTHEKEN

//Bibliotheken implementieren für MQTT und ESP (beinhalten spezifische Funktionen)
//extern "C" wird verwendet, um eine C-Bibliothek einzubinden
extern "C" {
  #include <user_interface.h>
}

#include <ESP8266WiFi.h>    // mit dieser Bibliothek kann der ESP mit einem WIFI-Netzwerk verbunden werden, sodass Daten gesendet und empfangen werden können
#include <PubSubClient.h>   // Bibliothek bietet Client-Funktion zum einfachen Publizieren/Abonnieren von Nachrichten an einen Server, der MQTT unterstützt

#include<Wire.h>   // diese Bibliothek ermöglicht die Kommunikation mit I2C Geräten
#include <Adafruit_NeoPixel.h>  // Bibliothek zur Verwendung des Neo-Pixel LED-Rings

#ifdef _AVR_
  #include <avr/power.h>
#endif

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// WICHTIGE VARIABLEN

Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(8, 1, NEO_GRB + NEO_KHZ800);  // Definition des verwendeten Neo-Pixel LED-Rings


const int MPU=0x68;
int16_t AcX,AcY,AcZ,Tmp,GyX,GyY,GyZ,PAcX,PAcY,PAcZ,PGyX,PGyY,PGyZ;

uint8_t rgb_values[3];
bool ActivatePuck = false;
bool fault = true;

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// MQTT-STUFF

// konstante Variablen für das verwendete Netzwerk des Servers eintragen!
// notwendig für eine funktionierende Verbindung!
const char* ssid = "LauritzsMac";                      // Name des Netzwerks
const char* password = "Toastbrot";             // Passwort des Netzwerks
const char* mqtt_server = "192.168.137.21";           // IP-Adresse des Geräts, auf welchem der Mosquitto-Broker läuft

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// MQTT-STUFF

bool WiFi_MQTT_connect;
bool WiFi_Sniffer_connect;
const char PUCK_ID [] = "123";
char Topic_PuckID [64];
char Topic_MyTurn [64];

//Erstellt einen Client, der eine Verbindung zu einer bestimmten Internet-IP-Adresse und einem Port herstellen kann
WiFiClient espClient;

//Erzeugt eine Client-Instanz, welcher ermöglicht wird, mit dem Mosquitto-Broker zu kommunizieren
PubSubClient client(espClient);

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void setup() {
  // Stellt die Datenrate in Bits pro Sekunde für die serielle Datenübetragung ein
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);

  setup_wifi();                         // die Funktion zur Verbindung zum WIFI wird aufgerufen
  client.setServer(mqtt_server, 1883);  // der Server und der zugehörige Port werden übergeben
  client.setCallback(callback);



  Wire.pins(0, 2);
  Wire.begin();                       // Rückgriff auf I2C, um mit dem Acc./Gyr. kommunizieren zu können
  Wire.beginTransmission(MPU);
  Wire.write(0x6B);
  Wire.write(0);
  Wire.endTransmission(true);

  pixels.begin();
  pixels.clear();
  //pixels.show();

  pixels.setBrightness(60);  // Helligkeit der Pixel des LED-Rings definieren

  // alle 8 Pixel in einem gold-gelb Ton einfärben
  for(int i=0;i<8;i++){
    pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(255,215,0));
  }

  pixels.show();  // alle Pixel werden auf einmal aktualisiert, sobald die Show-Methode aufgerufen wird
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// MQTT-STUFF

void setup_wifi() {

  //die Verbindung zum Netzwerk wird hergestellt
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);

  //ESP 8266versucht sich einzuloggen
  WiFi.begin(ssid, password);

  //Während noch keine Verbindung besteht, werden Punkte ausgegeben
  //WiFi.status() gibt den Status der WiFi-Verbindung zurück
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }

  //Sobald eine Verbindung besteht wird dies ausgegeben
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

//Funktion für den Fall, dass keine Verbindung aufgebaut werden kann bzw. die Verbindung verloren ging
void reconnect() {

  // Loopt, bis ESP8266 wieder eine Verbindung hat
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("Attempting MQTT connection...");

    //Client versucht sich zu verbinden
    if (client.connect("ESP8266ClientPublisher2")) {
      Serial.println("connected");
    }
    else {

      //Falls keine Verbindung hergestellt werden konnte, wird nach 5 Sekunden ein Neuversuch gestartet
      Serial.print("failed, rc=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" try again in 5 seconds");
      delay(5000);
    }
  }
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// MQTT-CALLBACK

// eingehende Nachrichten werden in der Callback-Funktion analysiert und interpretiert
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
    char msg[length+1];
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        msg[i] = (char)payload[i];
    }

    msg[length] = '\0';
    Serial.println("");

    // Sollte "AN" als Nachricht eingehen, so…
    if(strcmp(msg,"An")==0){
      ActivatePuck = true;  // …wird der Puck aktiviert…

      pixels.setBrightness(60);  // …wird die Helligkeit und…s
      for(int i=0;i<8;i++){      // …die Farbe der Pixel des LED-Rings festgelegt sowie…
        pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(255,215,0));
      }
    }

    // Sollte "AUS" als Nachricht eingehen, so…
    else if(strcmp(msg,"Aus")==0){
      ActivatePuck = false;  // …wird der Puck deaktivert…
    }

    /*// Sollte "Error" als Nachricht eingehen, so…
    else if(strcmp(msg,"Fail")==0){
      fault = false;  // …wird der Puck deaktivert…
      client.publish("Fault", "Fault ist false.");
    }*/
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// SENSORDATEN

void Sensordaten() {

  // es wird wieder auf die I2C Methode zurückgegriffen und die Sensordaten werden ausgelesen
  Wire.beginTransmission(MPU);
  Wire.write(0x3B);
  Wire.endTransmission(false);
  Wire.requestFrom(MPU,12,true);
  PAcX = AcX;
  PAcY= AcY;
  PAcZ = AcZ;
  PGyX = GyX;
  PGyY = GyY;
  PGyZ = GyZ;

  AcX=Wire.read()<<8|Wire.read();
  AcY=Wire.read()<<8|Wire.read();
  AcZ=Wire.read()<<8|Wire.read();
  GyX=Wire.read()<<8|Wire.read();
  GyY=Wire.read()<<8|Wire.read();
  GyZ=Wire.read()<<8|Wire.read();

  // sollte eine Bewegung des Pucks erfolgen und der Puck aktiv sein, so…
  if(((abs(AcX-PAcX)>=8000 || abs(AcY-PAcY)>=8000 || abs(AcZ-PAcZ)>=8000)) && ActivatePuck == true){

    pixels.setBrightness(0);

    // ESP-01 veröffentlicht auf einer Topic mit seiner Puck-ID als Variablen
    snprintf(Topic_PuckID, sizeof(Topic_PuckID), "Badezimmer/Sensordaten/%s/Bewegung", PUCK_ID);
    client.publish(Topic_PuckID, PUCK_ID); // …eine Info hierüber wird an das Hintergrundscript geschickt.
  }

  /*// sollte eine Bewegung des Pucks vorhanden und der Puck nicht aktiv sein, so…
  else if((abs(AcX-PAcX)>=6000 || abs(AcY-PAcY)>=6000 || abs(AcZ-PAcZ)>=6000) && ActivatePuck == false && fault == false){

    fault = true;

    //…wird eine Error-Nachricht veröffentlicht und…
    snprintf(Topic_PuckID, sizeof(Topic_PuckID), "Badezimmer/Sensordaten/%s/Error", PUCK_ID);
    client.publish(Topic_PuckID, PUCK_ID);

    //client.publish("TEST", "Error-404"); // …eine Kontrollnachricht ausgegeben
  }*/

  // sollte keiner der oberen Fälle zutreffen, so ist der Puck deaktiviert, ausgeschaltet und es liegt keine Bewegung vor
  else{
    pixels.setBrightness(0);
  }
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void loop() {

  // wichtige Funktionsaufrufe
  setup_wifi();

  // ESP-01 abonniert eine Topic mit seiner Puck-ID als Variablen
  snprintf(Topic_MyTurn, sizeof(Topic_MyTurn), "Badezimmer/Zähneputzen/Step/%s", PUCK_ID);
  client.subscribe(Topic_MyTurn);
  client.subscribe("Badezimmer/Sensordaten/Error");

  // solange der ESP-01 nicht mit dem WIFI-Netwerk verbunden ist, wird versucht, sich neu zu verbinden
  if (!client.connected()) {
    reconnect();
  }

  client.loop();
  Sensordaten();
  pixels.show();  // alle Pixel werden auf einmal aktualisiert, sobald die Show-Methode aufgerufen wird

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// CODE ENDE