FIRMWARE.md

⚙️ Firmware - Sistema de Teste Estático

🏗️ Arquitetura do Sistema

Visão Geral

O firmware implementa um sistema de aquisição de dados em tempo real para testes estáticos de foguetes, com capacidade de processamento, armazenamento e comunicação multi-protocolo.

Diagrama de Arquitetura

┌─────────────────┐    ┌──────────────────┐    ┌──────────────────┐
│   SENSORES      │    │    PROCESSAMENTO │    │     SAÍDAS       │
│                 │    │                  │    │                  │
│  Célula Carga   │───▶│   Aquisição      │───▶│  Cartão SD       │
│  Sensor Pressão │    │   Filtragem      │    │  Serial/BT       │
│  RTC DS3231     │    │   Timestamp      │    │  ESP-NOW         │
│                 │    │                  │    │  LCD             │
└─────────────────┘    └──────────────────┘    └──────────────────┘
         │                        │                        │
         └────────────────────────┼────────────────────────┘
                                  │
                         ┌──────────────────┐
                         │   CONTROLE       │
                         │                  │
                         │  Estados         │
                         │  Configuração    │
                         │  Segurança       │
                         └──────────────────┘

📁 Estrutura de Código

Módulos Principais

firmware/
├── 📄 firmware.ino              # Arquivo principal
└── 📄 Pressure.h                # Classe sensor pressão

Dependências e Bibliotecas

• Wire
• RTClib
• HX711
• FS
• SD
• SPI
• PushButton
• BluetoothSerial
• esp_now
• WiFi
• Preferences
• LiquidCrystal_I2C

🔧 Configuração e Calibração

Preferências Persistentes

O sistema usa a biblioteca Preferences para armazenar configurações na EEPROM

// Chaves de preferência
const char* PREF_NAMESPACE = "app";
const char* PREF_LOAD_FACTOR = "loadFactor";

// Carregar configuração
loadFactor = preferences.getFloat("loadFactor", 277306.0);

// Salvar configuração
preferences.putFloat("loadFactor", loadFactor);

🔄 Fluxo de Execução

1. Inicialização (setup())

void setup() {
    // 1. Comunicação
    Serial.begin(115200);
    SerialBT.begin("ESP32_BT");

    // 2. Configuração persistente
    preferences.begin("app", false);
    loadFactor = preferences.getFloat("loadFactor", 277306.0);

    // 3. Hardware
    setupRTC();
    setupSDCard();
    setupHX711();

    // 4. Comunicação wireless
    setupESPNow();
}

2. Loop Principal

void loop() {
    // Coleta contínua de dados
    staticTest();

    // Tratamento de botão
    if (button.getSingleDebouncedPress()) {
        handleButtonPress();
    }

    // Comandos via serial
    if (Serial.available()) {
        handleSerialCommand();
    }
}

📊 Aquisição de Dados

Estrutura de Leitura

struct SensorData {
    unsigned long timestamp;
    float thrust;      // Empuxo em Kg
    float pressureMPa; // Pressão convertida para MPa
};

Função de Log de Dados

void logData(unsigned long millis) {
    float peso = escala.get_units();
    float pressao = pressureSensor.readMPA();

    // Detecção de valores máximos
    if (peso > maxValues[0]) maxValues[0] = peso;
    if (pressao > maxValues[1]) maxValues[1] = pressao;

    // Formatação e armazenamento
    leitura = String(millis) + "," + String(peso, 6) + "," + String(pressao);
    appendFile(SD, filedir, leitura);

    // Transmissão (não implementado)
    if (espNowPeerReady) {
        transmitDataESPNow(leitura);
    } 
}

🎮 Sistema de Comandos

Interface Serial/Bluetooth

void handleSerialCommand() {
    String command = Serial.readStringUntil('\n');
    command.trim();

    if (command.startsWith("INIT CONFIG")) {
        enterConfigurationMode();
    }
    else if (command.startsWith("SET LOAD FACTOR")) {
        processLoadFactorCommand(command);
    }
    // ... outros comandos
}

Comandos Disponíveis

Comando	Descrição	Exemplo	Resposta
INIT CONFIG	Entra em modo calibração	INIT CONFIG	Aguarda fator
SET LOAD FACTOR	Define fator de carga	SET LOAD FACTOR 277306.0	Confirmação
Botão Físico	Zera célula de carga	-	Beep de confirmação

💾 Sistema de Arquivos

Estrutura no Cartão SD

/SD_CARD/
└── 📁 2024-11-15_14-30-25/          # Diretório por data/hora
   └── 📄 2024-11-15_14-30-25_raw.txt  # Arquivo de dados

Formato do Arquivo de Dados

Tempo,Empuxo,Pressao
0,0.000000,1850
100,1.234567,1902
200,2.345678,1955
...

Funções de Arquivo

bool writeFile(fs::FS &fs, String path, String message) {
    File file = fs.open(path, FILE_WRITE);
    if (!file) return false;
    bool success = file.print(message);
    file.close();
    return success;
}

void appendFile(fs::FS &fs, const String &path, const String &message) {
    File file = fs.open(path, FILE_APPEND);
    if (file) {
        file.print(message + "\n");
        file.close();
    }
}

📡 Comunicação

Protocolo ESP-NOW (não implementado)

typedef struct struct_message {
    char data[60]; // "timestamp,empuxo,pressao"
} struct_message;

void setupESPNow() {
    WiFi.mode(WIFI_STA);
    if (esp_now_init() == ESP_OK) {
        esp_now_register_send_cb(OnDataSent);
        // Configurar peer
    }
}

void OnDataSent(const uint8_t *mac_addr, esp_now_send_status_t status) {
    // Callback de confirmação de entrega
}

Bluetooth Serial

BluetoothSerial SerialBT;

void setupBluetooth() {
    SerialBT.begin("ESP32_BT");
}

void printToSerials(const String &message) {
    Serial.println(message);      // USB Serial
    SerialBT.println(message);    // Bluetooth
}

🎵 Sistema de Feedback

Controle do Buzzer

void buzzSignal(String signal) {
    int frequency = 1000;

    if (signal == "Alerta") {
        // 5 bips rápidos
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            tone(BUZZER_PIN, frequency, 200);
            delay(350);
        }
    }
    else if (signal == "Sucesso") {
        // 3 bips curtos
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            tone(BUZZER_PIN, frequency, 100);
            delay(200);
        }
    }
    // ... outros sinais
}

Estados do LED

• Constante: Gravando dados
• Apagado: Sistema inativo/erro

🚀 Compilação e Upload

Arduino IDE

1. Selecione a placa "ESP32 Dev Module"
2. Configure a porta COM
3. Defina as opções de partição (se necessário)
4. Faça o upload