SmartPetFeeder_STM32/README.md

# SmartPetFeeder_STM32

## WiFi 与 MQTT 通信模块说明

本工程中的 `dx_wf_24.c` 实现了基于 ESP8266/ESP32 AT 指令集的 WiFi 与 MQTT 通信功能，主要特性包括：

- **串口 DMA 接收与发送**：使用 STM32 的 UART + DMA 实现高效数据收发，支持 IDLE 中断检测帧尾。
- **WiFi 连接管理**：通过 AT 指令自动连接指定 SSID 和密码的 WiFi 网络。
- **MQTT 客户端功能**：
  - 自动生成唯一 ClientID（基于系统 Tick 与 STM32 UID）；
  - 支持设置用户名、密码；
  - 连接指定 MQTT 服务器（支持自定义 Host 和 Port）；
  - 双主题订阅：`petfeeder/control`（控制指令）和 `petfeeder/config`（配置更新）；
  - 支持 RAW 数据发布（`AT+MQTTPUBRAW`），适用于 JSON 等结构化数据；
  - 自动处理 MQTT 断线重连事件（通过 `+MQTTDISCONNECTED` 监测）。
- **消息解析**：解析 `+MQTTSUBRECV` 格式的订阅消息，提取主题与负载内容。
- **状态上报**：
  - 设备上线时自动发布 `{"status":"online"}` 到 `petfeeder/status` 主题（retain=1）；
  - 支持传感器数据上报至 `petfeeder/sensor` 主题。

> 注意：当前实现为单任务模型，在 `wifi_task_mqtt` 中完成初始化、连接、订阅及消息处理循环。

## SNTP 网络时间同步功能

本工程还实现了 SNTP (Simple Network Time Protocol) 网络时间同步功能，主要特性包括：

- **自动时间同步**：在 MQTT 连接成功后自动获取网络时间并同步到本地。
- **中国时区支持**：默认配置为中国时区（UTC+8），使用 `cn.ntp.org.cn` 作为 NTP 服务器。
- **时间获取与存储**：提供 API 接口获取当前网络时间，并存储在内部结构体中。
- **时间有效性检查**：提供函数检查获取的时间是否有效。

### 主要函数接口：

- `WIFI_Enable_SNTP()`：启用 SNTP 功能并配置 NTP 服务器
- `WIFI_Get_SNTP_Time()`：获取当前网络时间
- `WIFI_Get_Current_Time()`：获取存储的当前时间（返回结构体副本）
- `WIFI_Is_Time_Valid()`：检查时间是否有效

## MP3 音频播放功能

本工程集成了 MP3 音频播放功能，用于提供各种系统状态和事件的语音提示。相关的音频索引定义在 `Core/Bsp/BSP_Device/bsp_mp3/mp3_play_index.h` 文件中。

### 音频提示分类：

#### 系统状态与初始化
- `SYS_POWER_ON` (1): 系统上电完成，智能宠物喂食系统启动完成，进入待机模式
- `WIFI_CONNECT_OK` (2): WiFi连接成功，云平台数据同步已开启
- `WIFI_CONNECT_FAIL` (3): WiFi连接失败，请检查网络配置

#### 喂食模块
- `FEED_AUTO_START` (4): 自动喂食启动，步进电机开始出粮
- `FEED_IN_PROGRESS` (5): 正在出粮，称重模块实时监测中
- `FEED_COMPLETE` (6): 喂食完成，当前食物重量已达设定值
- `FEED_MANUAL_TRIGGER` (7): 手动喂食指令已接收，开始出粮
- `FOOD_LOW_ALARM` (8): 食物余量不足警告，请及时添加

#### 喂水模块
- `WATER_REFILL_START` (9): 水位低于阈值，水泵启动，开始自动补水
- `WATER_REFILL_DONE` (10): 补水完成，水位已达设定上限
- `WATER_LOW_ALARM` (11): 水位过低警告，请检查水源或水泵
- `WATER_PIR_REFILL` (12): 检测到宠物靠近且水位偏低，启动自动补水

#### 模式切换
- `MODE_AUTO` (13): 已切换至自动运行模式
- `MODE_MANUAL` (14): 已切换至手动控制模式

#### 参数设置
- `PARAM_SAVE_OK` (15): 参数设置已保存，系统配置已更新
- `PARAM_TIME_SET` (16): 自动喂食时间已更新
- `PARAM_WEIGHT_SET` (17): 喂食重量阈值已更新

#### 远程控制与异常
- `REMOTE_CMD_RECEIVED` (18): 接收到微信小程序远程控制指令
- `DATA_UPLOAD_FAIL` (19): 数据上传失败，请检查网络连接
- `SYS_ERROR_ALARM` (20): 系统检测到异常，请检查硬件模块

### 使用说明：
系统通过调用相应的音频索引值来播放对应的提示音，为用户提供直观的听觉反馈，增强用户体验。

## FreeRTOS任务架构与系统功能

### 系统概述
本智能宠物喂食器系统基于FreeRTOS实时操作系统，采用多任务架构实现模块化功能。系统包含6个主要任务，分别负责不同的功能模块。

### 任务列表与优先级
| 任务名称 | 堆栈大小 | 优先级 | 功能描述 |
|----------|----------|--------|----------|
| defaultTask | 256*4字节 | High1 | 系统默认任务，负责初始化核心组件（LED、日志、RTC、MP3） |
| wifi_mqtt | 3000*4字节 | High | WiFi和MQTT通信任务，负责网络连接和数据传输 |
| LCD_SHOW_Task | 1024*4字节 | High | LCD显示任务，负责显示系统状态和信息 |
| button | 512*4字节 | Realtime2 | 按钮处理任务，负责检测和处理按键输入 |
| sensor | 1024*4字节 | Normal | 传感器数据采集任务，负责读取温湿度和重量数据 |
| step_motor | 512*4字节 | Normal | 步进电机控制任务，负责执行喂食操作 |

### 主要数据结构

#### LCD页面枚举 (LCD_Page_t)
```c
typedef enum {
  LCD_PAGE_TIME = 0,     // 时间显示页面
  LCD_PAGE_TEMP_HUMI,    // 温湿度页面
  LCD_PAGE_FOOD_WEIGHT,  // 食物重量页面
  LCD_PAGE_WATER_LEVEL,  // 水位页面
  LCD_PAGE_SYSTEM_STATUS // 系统状态页面
} LCD_Page_t;
```

#### 传感器数据结构体 (Sensor_Data_t)
```c
typedef struct {
  float temperature;   // 温度值
  float humidity;      // 湿度值
  float food_weight;   // 食物重量
  uint8_t water_level; // 水位状态 (0=无水, 1=有水)
  uint8_t system_mode; // 系统模式 (0=手动, 1=自动)
} Sensor_Data_t;
```

#### 喂食控制命令枚举 (Feed_Cmd_t)
```c
typedef enum {
  FEED_CMD_NONE = 0, // 无命令
  FEED_CMD_MANUAL,   // 手动喂食
  FEED_CMD_AUTO,     // 自动喂食
  FEED_CMD_REMOTE,   // 远程喂食
  FEED_CMD_TEST      // 测试喂食
} Feed_Cmd_t;
```

### 全局变量
- `current_page`: 当前LCD显示页面
- `sensor_data`: 传感器数据
- `lcd_force_refresh`: 强制刷新标志（RTC更新时设置）
- `system_mode`: 系统模式（1=自动模式，0=手动模式）
- `feeding_in_progress`: 喂食进行中标志
- `feed_command`: 喂食命令标志
- `feed_angle`: 喂食角度（默认90度）
- `feed_amount`: 喂食份数

### 各任务详细功能

#### 1. defaultTask (默认任务)
- 初始化运行LED
- 初始化日志系统 (easylogger)
- 初始化RTC管理模块
- 初始化MP3模块并播放系统启动音
- 主循环：闪烁运行LED（1秒开，1秒关）

#### 2. LCD_SHOW_Task (LCD显示任务)
- 显示5个不同页面：
  1. **时间页面**: 显示当前时间和日期
  2. **温湿度页面**: 显示温度和湿度值
  3. **食物重量页面**: 显示食物重量和状态（LOW/MEDIUM/GOOD）
  4. **水位页面**: 显示水位状态（NO WATER/WATER OK）
  5. **系统状态页面**: 显示MQTT连接状态、系统模式、喂食状态
- 刷新策略：
  - 时间页面和系统状态页面：每30秒刷新
  - 其他页面：每2秒刷新
- 支持RTC时间更新回调，时间更新时立即刷新显示

#### 3. sensorTask (传感器任务)
- HX711称重传感器校准（零点校准）
- AHT30温湿度传感器初始化
- 循环读取温湿度数据（每2秒一次）
- 循环读取食物重量数据（每2秒一次）
- 更新全局传感器数据结构

#### 4. button_task (按钮任务)
- 初始化6个按钮/传感器：
  1. KEY1: 模式切换（自动/手动）
  2. KEY2: 手动喂食（仅手动模式有效）
  3. KEY3: 切换显示界面
  4. KEY4: 长按设置时间
  5. M3_IO: 水位传感器
  6. HC_SR505: 人体存在传感器
- 主循环：每5ms检测一次按钮状态

#### 5. step_motor_task (步进电机任务)
- 初始化步进电机
- 检查喂食命令队列
- 执行喂食操作：
  - 根据命令类型播放相应音频
  - 控制步进电机旋转指定角度和份数
  - 等待食物落下（3秒）
  - 停止电机并播放完成音效

#### 6. wifi_task_mqtt (WiFi和MQTT任务)
- 在外部文件中实现
- 负责WiFi连接和MQTT通信
- 处理远程控制指令

### 按键功能说明
| 按键 | 功能 | 说明 |
|------|------|------|
| KEY1 | 模式切换 | 单击切换自动/手动模式，播放相应音效 |
| KEY2 | 手动喂食 | 仅在手动模式下有效，触发90度单份喂食 |
| KEY3 | 显示切换 | 单击切换到下一个LCD页面 |
| KEY4 | 时间设置 | 长按进入时间设置模式（待实现） |
| M3_IO | 水位检测 | 检测水位状态，更新传感器数据 |
| HC_SR505 | 人体存在 | 检测人体接近（待实现更多功能） |

### 喂食控制流程
1. **请求阶段**: 通过`Request_Feed()`函数提交喂食请求
2. **命令传递**: 设置全局变量`feed_command`, `feed_angle`, `feed_amount`
3. **执行阶段**: `step_motor_task`检测到命令后调用`Execute_Feed()`
4. **动作执行**: 
   - 播放相应音频提示
   - 步进电机旋转指定角度和份数
   - 等待食物落下
   - 播放完成音效
5. **状态恢复**: 清除喂食进行中标志

### LCD页面刷新策略
- **时间页面**和**系统状态页面**: 每30秒刷新，但每100ms检查一次页面切换
- **其他页面**: 每2秒刷新
- **强制刷新**: RTC时间更新时立即刷新显示

### 系统模式
- **自动模式 (system_mode=1)**: 系统根据预设规则自动执行喂食
- **手动模式 (system_mode=0)**: 用户通过按键或远程控制手动触发喂食

### 音频反馈系统
系统通过MP3模块提供丰富的音频反馈，包括：
- 系统启动音
- 模式切换提示
- 喂食开始和完成提示
- 错误报警音
- 远程控制接收提示

### 数据流
```
传感器采集 → sensor_data更新 → LCD显示更新 → 用户查看
按键输入 → 模式/喂食控制 → 状态更新 → LCD/音频反馈
远程指令 → MQTT接收 → 喂食控制 → 执行反馈
```

### 扩展接口
- `Request_Feed()`: 外部请求喂食接口
- `Get_System_Mode()`: 获取当前系统模式
- `Set_System_Mode()`: 设置系统模式
- `LCD_UpdateSensorData()`: 更新传感器数据
- `LCD_GetSensorData()`: 获取传感器数据指针

### 注意事项
1. HX711称重传感器首次使用时需要执行校准流程
2. 喂食过程中不接受新的喂食请求
3. 手动喂食仅在手动模式下有效
4. RTC时间通过网络同步，网络断开时使用本地RTC时间