agrobot_base/Firmware/Modulos/LoRaService.h

// LoRaService.h

#ifndef LoRaService_h
#define LoRaService_h

#include "SerialService.h"
#include "CanService.h"
#include <Arduino.h>
#include <vector>
#include <map>

class LoRaService {
public:

  enum LoRaMode { 
    NORMAL,
    WAKE_UP,
    POWER_SAVING, 
    CONFIG 
  };

  enum CodigosFuncoes {
    CfgTx = 0xC0,
    CfgRx = 0xC1,
    Msg = 0xE1,
    WrongMode = 0xFC,
    BeginMsg = 0xAA, 
    EndMsg = 0x55,
  };

  struct LoRaParametrosModel {
    uint8_t address;
    uint8_t baudAndAirRate;
    uint8_t packetSizeAndPower;
    uint8_t channel;
    uint8_t tranModeAndWorCycle;
  };



  LoRaService(CanService* canService) {
    _canService = canService;
  }

  bool Conectado = false;
  bool Configurado = false;
  byte AddressBase = 0x01;

  // Inicializa pinos e UART
  void Inicializar(uint8_t baudRate) {
    Configurado = false;

    _baudRate = encontrarChavePorValor(CodigosBaudRates, baudRate, 9600);

    MostrarLog("Iniciando LoRa nos pinos TXD=" + String(_pinTXD) + ", RXD=" + String(_pinRXD) + ", baudRate=" + String(_baudRate) + "...");
    
    // Inicializa GPIOs
    pinMode(_pinM0, OUTPUT);
    pinMode(_pinM1, OUTPUT);
    pinMode(_pinAUX, INPUT);

    _serialLoRa = &Serial2;
    if (Conectado) {
      _serialLoRa->end();
    }
    _serialLoRa->begin(_baudRate, SERIAL_8N1, _pinTXD, _pinRXD);

    // Coloca o módulo em modo normal
    setLoRaMode(NORMAL);

    vTaskDelay(500); // Aguarda estabilização

    // Testa conexão
    Conectado = checkLoRaConnected();
    if (Conectado) {
        MostrarLog("E220 detectado!");

        if (LraTaskRxHandle == NULL) {
          lraQueueRx = xQueueCreate(50, sizeof(std::vector<uint8_t>));
          if (lraQueueRx == NULL) {
            MostrarLog("Falha ao criar fila RX!");
          }
          xTaskCreatePinnedToCore(LoRaService::LraTaskRxWrapper, "LraTaskRx", 4096, this, 14, &LraTaskRxHandle, APP_CPU_NUM);
        }
  
        if (LraTaskTxHandle == NULL) {
          lraQueueTx = xQueueCreate(50, sizeof(std::vector<uint8_t>));
          if (lraQueueTx == NULL) {
            MostrarLog("Falha ao criar fila TX!");
          }
          xTaskCreatePinnedToCore(LoRaService::LraTaskTxWrapper, "LraTaskTx", 4096, this, 13, &LraTaskTxHandle, APP_CPU_NUM);
        }

        if (LraTaskProcessHandle == NULL) {
          xTaskCreatePinnedToCore(LoRaService::LraTaskProcessWrapper, "LraTaskProcess", 4096, this, 15, &LraTaskProcessHandle, APP_CPU_NUM);
        }
    } else {
      MostrarLog("E220 não detectado.");
    }
  }


  std::vector<uint8_t> MontarMensagemCAN(CanMessagePosicaoDados posicao) {
    std::vector<uint8_t> data;
    data.push_back(static_cast<uint8_t>(posicao));
    data.push_back(_canService->ID_Num_sLRA);
    switch (posicao) {
      case CanMessagePosicaoDados::Status: {
        data.push_back(Conectado ? 1 : 0);
        data.push_back(Configurado ? 1 : 0);
        break;
      }
      case CanMessagePosicaoDados::Dados1: {
        data.push_back(parametrosAtual.address);
        data.push_back(parametrosAtual.baudAndAirRate);
        data.push_back(parametrosAtual.packetSizeAndPower);
        data.push_back(parametrosAtual.channel);
        data.push_back(parametrosAtual.tranModeAndWorCycle);
        break;
      }
    }
    return data;
  }

  void EnviarComando(std::vector<uint8_t> dados) {
    if (dados.size() < 2) return;
    CanMessagePosicaoDados posicao = (CanMessagePosicaoDados)dados[0];
    uint8_t idNum = dados[1];
    switch (posicao) {
      case CanMessagePosicaoDados::Command1: {
        bool sucesso = requisitarParametrosLoRa();
        EnviarDadosCAN(MontarMensagemCAN(CanMessagePosicaoDados::Dados1));
        break;
      }
      default: {
        AdicionarMensagemFilaLoRa(dados);
      }
    }
  }

  bool AdicionarMensagemFilaLoRa(std::vector<uint8_t> dados) {
    if (xQueueSend(lraQueueTx, &dados, 0) != pdTRUE) {
      MostrarLog("Fila TX cheia! Mensagem descartada.");
      return false;
    }
    else {
      MostrarLog("Mensagem adicionada na fila TX");
      return true;
    }
  }

  std::vector<uint8_t> ConfigurarModulo(std::vector<uint8_t> data) {
    std::vector<uint8_t> status;
    if (data.size() < 2) return status;
    CanMessagePosicaoDados posicao = (CanMessagePosicaoDados)data[0];
    uint8_t idNum = data[1];
    MostrarLog("Recebido comando ConfigurarModulo: posicao = " + String((int)posicao));
    switch (posicao) {
      case CanMessagePosicaoDados::Config1: {
        if (data.size() < 8) return data;
        AddressBase = data[2];
        _pinM0 = data[3];
        _pinM1 = data[4];
        _pinAUX = data[5];
        _pinRXD = data[6];
        _pinTXD = data[7];
        break;
      }
      case CanMessagePosicaoDados::Config2: {
        if (data.size() < 7) return status;
        if (_pinRXD == 0 || _pinTXD == 0) {
          MostrarLog("Erro ao iniciar E220, pinout ainda nao definido!");
          return status;
        }

        uint8_t addr = data[2]; // address
        uint8_t baud = data[3]; // baudAndAirRate
        uint8_t packet = data[4]; // packetSizeAndPower
        uint8_t channel = data[5]; // channel
        uint8_t worCycle = data[6]; // tranModeAndWorCycle

        uint8_t baudField = baud & 0xE0; // bits 5,6,7 (baudrate)
        Inicializar(baudField);
        EnviarDadosCAN(MontarMensagemCAN(CanMessagePosicaoDados::Status));
        if (Conectado) {
          if (requisitarParametrosLoRa()) {
            EnviarDadosCAN(MontarMensagemCAN(CanMessagePosicaoDados::Dados1));
            Configurado = 
              parametrosAtual.address == addr &&
              parametrosAtual.baudAndAirRate == baud &&
              parametrosAtual.packetSizeAndPower == packet &&
              parametrosAtual.channel == channel &&
              parametrosAtual.tranModeAndWorCycle == worCycle;
            if (!Configurado) {
              Configurado = configurarModuloLoRa(addr, baud, packet, channel, worCycle);
              if (Configurado) {
                EnviarDadosCAN(MontarMensagemCAN(CanMessagePosicaoDados::Dados1));
              }
            }
          }
        }
        break;
      }
    }
    return status;
  }


private:
  bool DebugMode = true;

  void MostrarLog(String mensagem) {
    if (DebugMode) {
      PrintTela("[LORA] " + mensagem);
    }
  }

  bool recebendo = false;
  int bytesEsperados = -1;
  int addrRemetente = -1;
  int addrDestinatario = -1;
  std::vector<uint8_t> buffer;
  unsigned long ultimoByteRecebido = 0;
  const unsigned long timeoutRecebimentoMs = 100; // por exemplo, 100ms

  void reiniciarEstado() {
    recebendo = false;
    bytesEsperados = -1;
    addrRemetente = -1;
    addrDestinatario = -1;
    buffer.clear();
  }


  QueueHandle_t lraQueueRx;
  TaskHandle_t LraTaskRxHandle = NULL;
  static void LraTaskRxWrapper(void *pvParameters) {
    LoRaService *service = static_cast<LoRaService*>(pvParameters);
    service->LraTaskRx(pvParameters);
  }

  void LraTaskRx(void* pvParameters) {
    LoRaService* instance = (LoRaService*)pvParameters;
    while (true) {
      if (!Conectado || !Configurado) {
        vTaskDelay(1000);
        continue;
      }
      if (recebendo && (millis() - ultimoByteRecebido > timeoutRecebimentoMs)) {
        MostrarLog("Timeout de recebimento. Reiniciando estado.");
        reiniciarEstado();
      }
      while (currentMode == LoRaMode::NORMAL && instance->_serialLoRa->available()) {
        uint8_t byteRecebido = instance->_serialLoRa->read();
        ultimoByteRecebido = millis(); // <- atualiza o tempo
        MostrarLog("byteRecebido=" + String(byteRecebido));

        if (!recebendo) {
          if (byteRecebido == CodigosFuncoes::BeginMsg) {
            reiniciarEstado();
            MostrarLog("Iniciou o recebimento dos dados LoRa");
            recebendo = true;
          }
        }
        else {
          if (bytesEsperados == -1) {
            bytesEsperados = byteRecebido;
            //MostrarLog("Definindo bytesEsperados = " + String(bytesEsperados));
          }
          else if (addrRemetente == -1) {
            addrRemetente = byteRecebido;
            //MostrarLog("Definindo addrRemetente = " + String(addrRemetente));
          }
          else if (addrDestinatario == -1) {
            addrDestinatario = byteRecebido;
            //MostrarLog("Definindo addrDestinatario = " + String(addrDestinatario));
            if (addrDestinatario != parametrosAtual.address) {
              MostrarLog("Mensagem para outro ID, descartando");
              reiniciarEstado();
            }
          }
          else {
            buffer.push_back(byteRecebido);

            bool protocoloCompleto = addrRemetente != -1 && addrDestinatario != -1 && buffer.size() == bytesEsperados + 2; // +2 = checksum + end
            MostrarLog("protocoloCompleto = " + String(protocoloCompleto) + ", bufferSize = " + buffer.size() + ", bytesEsperados = " + String(bytesEsperados));

            if (protocoloCompleto) {
              if (buffer.back() == CodigosFuncoes::EndMsg) {
                buffer.pop_back(); // remove 0x55 (EndMsg)

                uint8_t checksumRecebido = buffer.back();
                buffer.pop_back(); // remove checksum

                uint8_t soma = 0;
                for (size_t i = 0; i < buffer.size(); ++i) {
                  soma += buffer[i];
                }

                if ((soma % 256) == checksumRecebido) {
                  MostrarLog("Mensagem LoRa recebida de " + String(addrRemetente) + " com checksum válido");

                  if (buffer.size() >= 2) {
                    if (xQueueSend(lraQueueRx, &buffer, 0) != pdTRUE) {
                      MostrarLog("Fila RX cheia! Mensagem descartada.");
                    }
                    else {
                      MostrarLog("Mensagem adicionada na fila RX");
                    }
                  }
                } else {
                  MostrarLog("Checksum inválido. Descartando.");
                }
              }

              reiniciarEstado();
            }
          }
        }
      }
      vTaskDelay(1);
    }
  }

  QueueHandle_t lraQueueTx;
  TaskHandle_t LraTaskTxHandle = NULL;
  static void LraTaskTxWrapper(void *pvParameters) {
    LoRaService *service = static_cast<LoRaService*>(pvParameters);
    service->LraTaskTx(pvParameters);
  }

  void LraTaskTx(void* pvParameters) {
    LoRaService *service = static_cast<LoRaService*>(pvParameters);
    std::vector<uint8_t> msg;
    while (true) {
      if (!Conectado || !Configurado) {
        vTaskDelay(1000);
        continue;
      }
      if (xQueueReceive(service->lraQueueTx, &msg, portMAX_DELAY) == pdTRUE) {
        service->EnviarDadosLoRa(msg);
      }
      vTaskDelay(1);
    }
  }

  TaskHandle_t LraTaskProcessHandle = NULL;
  static void LraTaskProcessWrapper(void *pvParameters) {
    LoRaService *service = static_cast<LoRaService*>(pvParameters);
    service->LraTaskProcess(pvParameters);
  }

  void LraTaskProcess(void* pvParameters) {
    LoRaService *service = static_cast<LoRaService*>(pvParameters);
    std::vector<uint8_t> msg;
    while (true) {
      if (!Conectado || !Configurado) {
        vTaskDelay(1000);
        continue;
      }
      if (xQueueReceive(service->lraQueueRx, &msg, portMAX_DELAY) == pdTRUE) {
        service->EnviarDadosCAN(msg);
      }
      vTaskDelay(1);
    }
  }


  CanService* _canService;
  HardwareSerial* _serialLoRa;
  uint8_t _pinTXD;
  uint8_t _pinRXD;
  uint8_t _pinM0;
  uint8_t _pinM1;
  uint8_t _pinAUX;
  int _baudRate = 9600;
  LoRaMode currentMode = NORMAL;
  LoRaParametrosModel parametrosAtual;
  int commandTimeout = 1000;

  // Métodos internos
  // Define o modo do LoRa
  bool setLoRaMode(LoRaMode mode) {
    if (mode == currentMode) return true;

    // Ajusta os pinos M0 e M1 conforme o modo desejado
    switch (mode) {
      case NORMAL:
        digitalWrite(_pinM0, LOW);
        digitalWrite(_pinM1, LOW);
        break;
      case WAKE_UP:
        digitalWrite(_pinM0, HIGH);
        digitalWrite(_pinM1, LOW);
        break;
      case POWER_SAVING:
        digitalWrite(_pinM0, LOW);
        digitalWrite(_pinM1, HIGH);
        break;
      case CONFIG:
        digitalWrite(_pinM0, HIGH);
        digitalWrite(_pinM1, HIGH);
        break;
    }
  
    MostrarLog("Modo alterado de " + String(currentMode) + " para " + String(mode));

    currentMode = mode;
  
    vTaskDelay(100); // Aguarda sinalização inicial de troca
    
    // ESPERA o AUX ir para HIGH, indicando que a troca completou
    unsigned long timeout = millis() + commandTimeout;
    while (digitalRead(_pinAUX) == LOW) {
      if (millis() > timeout) {
        MostrarLog("Erro: Timeout aguardando AUX após mudança de modo.");
        return false;
      }
    }
  
    vTaskDelay(100); // Manual pede 2ms após AUX ficar HIGH
    return true;
  }
  
  // Verifica se o E220 responde
  bool checkLoRaConnected() {
    MostrarLog("Verificando se o E220 esta conectado...");

    if (!setLoRaMode(CONFIG)) {
      MostrarLog("Falha ao verificar se o E220 esta conectado, erro ao mudar para CONFIG!");
      return false;
    }

    bool conectado = false;

    // Lista de possíveis baud rates (em ordem dos mais prováveis)
    const uint32_t baudRates[] = { 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 4800, 2400, 1200 };
    const int totalBauds = sizeof(baudRates) / sizeof(baudRates[0]);

    int tentativaAtual = -1; // -1 = usar o baudrate já setado primeiro

    while (!conectado && tentativaAtual < totalBauds) {
      if (tentativaAtual >= 0) {
        // Se estamos tentando outra taxa, mudar a serial:
        _serialLoRa->end();
        _serialLoRa->begin(baudRates[tentativaAtual], SERIAL_8N1, _pinTXD, _pinRXD);
        _baudRate = baudRates[tentativaAtual];
        MostrarLog("Tentando BaudRate: " + String(_baudRate));
      }

      // Limpa buffers antes de testar
      limparBufferLoRa();

      uint8_t command[1] = { CodigosFuncoes::CfgRx };

      enviarDadosSerial(command, "Check Conectado");

      unsigned long startTime = millis();
      while (millis() - startTime < commandTimeout) {
        if (_serialLoRa->available()) {
          uint8_t dado = _serialLoRa->read();
          if (dado == CodigosFuncoes::CfgRx) {
            conectado = true;
            break;
          }
        }
        vTaskDelay(1);
      }

      tentativaAtual++;
    }

    limparBufferLoRa();

    setLoRaMode(NORMAL);

    if (conectado) {
      MostrarLog("E220 conectado com baudRate " + String(_baudRate));
    } else {
      MostrarLog("Falha ao conectar no E220!");
    }

    return conectado;
  }

  // Método que monta o comando de configuração
  bool configurarModuloLoRa(byte addr, byte baudAndAir, byte packetAndPower, byte channel, byte tranModeAndworCycle) {
    MostrarLog("Configurando modulo...");

    if (!setLoRaMode(CONFIG)) {
      MostrarLog("Falha ao configurar modulo, erro ao mudar para CONFIG!");
      return false;
    }

    limparBufferLoRa();
  
    uint8_t command[9] = {
      CodigosFuncoes::CfgTx, // Código para configurar
      0x00, // Registro inicial
      0x06, // Quantidade de registros
      0x00, // AddrH
      addr, // addrL
      baudAndAir,
      packetAndPower,
      channel,
      tranModeAndworCycle
    };
  
    enviarDadosSerial(command, "Config Modulo");
  
    bool sucesso = receberParametrosModulo(command[1], command[2]);
  
    setLoRaMode(NORMAL);
  
    return sucesso;
  }
  
  // Método que requisita a leitura dos parâmetros atuais
  bool requisitarParametrosLoRa() {
    MostrarLog("Requisitando parametros do modulo...");

    if (!setLoRaMode(CONFIG)) {
      MostrarLog("Falha ao requisitar parametros do modulo, erro ao mudar para CONFIG!");
      return false;
    }

    limparBufferLoRa();
  
    uint8_t command[3] = { CodigosFuncoes::CfgRx, 0x00, 0x0B };
  
    enviarDadosSerial(command, "Requisitar Parametros");
  
    bool sucesso = receberParametrosModulo(command[1], command[2]);

    setLoRaMode(NORMAL);

    return sucesso;
  }
  
  bool receberParametrosModulo(uint8_t _startAddr, uint8_t _dataLen) {
    unsigned long startTime = millis();
    bool sucesso = false;

    while (!sucesso && millis() - startTime < commandTimeout) {
      if (_serialLoRa->available()) {
        uint8_t cabecalho = _serialLoRa->read();
        if (cabecalho == CodigosFuncoes::CfgRx) { // Cabeçalho de resposta correta
          MostrarLog("Cabecalho recebido corretamente.");
          uint8_t startAddr = _serialLoRa->read();
          uint8_t dataLen = _serialLoRa->read();
  
          if (startAddr == _startAddr && dataLen == _dataLen) {
            MostrarLog("Parâmetros recebidos corretamente.");
  
            // Agora ler os registros
            uint8_t addh = _serialLoRa->read(); // byte 0
            uint8_t addl = _serialLoRa->read(); // byte 1
            parametrosAtual.address = addl;    // usa só o ADDL (0~255)
            parametrosAtual.baudAndAirRate = _serialLoRa->read();        // byte 2
            parametrosAtual.packetSizeAndPower = _serialLoRa->read();    // byte 3
            parametrosAtual.channel = _serialLoRa->read();               // byte 4
            parametrosAtual.tranModeAndWorCycle = _serialLoRa->read();   // byte 5
  
            sucesso = true;
          }
          else {
            MostrarLog("Dados Corrompidos: startAddr=" + String(startAddr) + ", dataLen=" + String(dataLen));
          }
        } else if (cabecalho == CodigosFuncoes::WrongMode) {
          MostrarLog("Modo invalido!");
        }
      }
      vTaskDelay(10);
    }

    limparBufferLoRa();

    return sucesso;
  }

  void enviarDadosSerial(const uint8_t* dados, const String& descricao = "") {
    if (!_serialLoRa) return;

    int tamanho = sizeof(dados);

    _serialLoRa->write(dados, tamanho);
    _serialLoRa->flush();

    if (DebugMode) {
      String log = "Enviando [" + descricao + "] (" + String(tamanho) + " bytes): ";
      for (size_t i = 0; i < tamanho; i++) {
        log += "0x" + String(dados[i], HEX) + " ";
      }
      MostrarLog(log);
    }
  }

  // Limpa buffer anterior
  void limparBufferLoRa() {
    while (_serialLoRa->available()) {
      _serialLoRa->read();
    }
  }

  std::vector<uint8_t> MontarFrameLoRa(uint16_t destino, uint8_t canal, const std::vector<uint8_t>& payloadApp) {
    std::vector<uint8_t> frame;

    // Cabeçalho fixo LoRa (modo Fixed)
    frame.push_back((destino >> 8) & 0xFF); // Addr High (geralmente 0x00)
    frame.push_back(destino & 0xFF);        // Addr Low
    frame.push_back(canal);                 // Canal

    // Estrutura do payload
    frame.push_back(CodigosFuncoes::BeginMsg);              // 0xAA
    frame.push_back(payloadApp.size());                     // Tamanho do payload
    frame.push_back(parametrosAtual.address);               // rementente
    frame.push_back(destino);                               // destinatario

    frame.insert(frame.end(), payloadApp.begin(), payloadApp.end());

    // Calcula checksum (soma dos dados de payload)
    uint8_t soma = 0;
    for (uint8_t b : payloadApp) {
      soma += b;
    }
    uint8_t checksum = soma % 256;
    frame.push_back(checksum);                              // Checksum

    frame.push_back(CodigosFuncoes::EndMsg);                // 0x55

    String log = "Frame LoRa montado: ";
    for (int i = 0; i < frame.size(); i++) {
      log += String(frame[i]) + " ";
    }
    MostrarLog(log);

    return frame;
  }

  bool EnviarDadosCAN(std::vector<uint8_t> dados) {
    _canService->adicionarMensagemFila(dados);
    return true;
  }

  bool EnviarDadosLoRa(std::vector<uint8_t> dados) {
    MostrarLog("Enviando dados via LoRa para o endereco " + String(AddressBase) + " no canal " + String(parametrosAtual.channel));
    std::vector<uint8_t> dadosLora = MontarFrameLoRa(AddressBase, parametrosAtual.channel, dados);
    enviarDadosSerial(dadosLora.data(), "Dados LoRa");
    return true;
  }

  
  std::map<int, uint8_t> CodigosBaudRates = {
    {1200, 0x00},
    {2400, 0x20},
    {4800, 0x40},
    {9600, 0x60},
    {19200, 0x80},
    {38400, 0xA0},
    {57600, 0xC0},
    {115200, 0xE0},
  };
  
  template<typename K, typename V>
  K encontrarChavePorValor(const std::map<K, V>& mapa, V valorProcurado, K valorDefault) {
    for (const auto& par : mapa) {
      if (par.second == valorProcurado) {
        return par.first;
      }
    }
    return valorDefault;
  }

};

#endif