PI_mikrokontroler_2/PREZENTACJA.md

# Prezentacja Projektu: Moduł Mikrokontrolera ESP32 (Akwizycja Danych z ADXL345) - Wersja v1.3.4.1

## 1. Technologia
W mojej części aplikacji (firmware mikrokontrolera) wykorzystane zostały następujące technologie i narzędzia:
* **Sprzęt:** Płytka rozwojowa Freenove ESP32-S3 WROOM, zewnętrzny czujnik przyspieszenia/drgań ADXL345 (komunikacja przez szynę SPI), karta SD do lokalnego przechowywania danych.
* **Środowisko i Język:** PlatformIO (C++ dla środowiska Arduino).
* **Zarządzanie czasem i zadaniami:** Wykorzystanie biblioteki `ArduinoThread` do "pseudo-wielowątkowości" i cyklicznego wywoływania zadań (np. testów WiFi, sprawdzania trybu offline, pomiarów i uploadu) w głównej pętli `loop()` mikrokontrolera.
* **Komunikacja Sieciowa i API:** 
  * Wi-Fi (konfiguracja sieci wczytywana bezpośrednio z pliku `wifi.txt` zapisanego na karcie SD).
  * Klient HTTP (REST API) implementujący uwierzytelnianie (Basic Auth) i przesyłanie plików.
* **Formatowanie danych:** `ArduinoJson` do parsowania ustawień konfiguracyjnych oraz tworzenia ładunków dla API.

## 2. Prezentacja działania
Moduł stanowi serce układu akwizycji pomiarowej. Poniżej główne założenia jego działania:
1. **Tryb Konfiguracji:** Podczas uruchamiania, urządzenie wczytuje poświadczenia docelowej sieci Wi-Fi bezpośrednio z pliku konfiguracyjnego `wifi.txt` umieszczonego na karcie SD. Pozwala to na szybką zmianę sieci bez konieczności rekonfiguracji przez webowy interfejs.
2. **Zbieranie danych z czujnika:** W głównej pętli (poprzez `ArduinoThread`) ze zdefiniowaną częstotliwością odpytywany jest czujnik ADXL345 przez szynę SPI, a surowe dane na temat drgań są gromadzone.
3. **Zapis na nośnik nielotny:** Zebrane pakiety danych są zrzucane w zoptymalizowany sposób do binarnych plików z rozszerzeniem `.wmt` na kartę pamięci SD.
4. **Zarządzanie Uploadem:** Dodatkowy obiekt typu `Thread` wewnątrz głównej pętli regularnie monitoruje kartę SD. Jeśli znajdzie zamknięte pliki `.wmt`, tymczasowo blokuje pętlę na czas wysyłania (aby zapobiec utracie pakietów), i nawiązuje połączenie z serwerem FastAPI w celu zrzucenia zebranych logów. Jeśli wystąpi błąd (np. brak sieci), pliki pozostają bezpieczne na karcie SD i proces powtarza się w kolejnym cyklu.

## 3. Problemy
Podczas realizacji tej części systemu napotkałem i musiałem rozwiązać szereg problemów:
* **Kolidowanie czasu rzeczywistego z operacjami sieciowymi:** Wysyłanie plików na serwer oraz zapis na SD jest operacją czasochłonną. W tej wersji, opartej na `ArduinoThread`, długotrwały upload blokuje główną pętlę, co wymusza przerwanie zbierania kolejnych próbek z akcelerometru na czas przesyłu danych z karty.
* **Watchdog Timeouts (WDT):** Długie operacje sieciowe wykonywane w jednym i tym samym głównym wątku często powodowały wyzwolenie sprzętowego Watchdoga i reset mikrokontrolera. Rozwiązaniem było odpowiednie dozowanie czasu, przerywanie operacji oraz dodawanie instrukcji "karmiących" (feed) systemowego watchdoga wewnątrz pętli wysyłającej pliki.
* **Autoryzacja (401 Unauthorized) z serwerem i bezpieczeństwo API:** Skonfigurowanie płynnego logowania i autoryzacji sprzętu, tak aby backend poprawnie weryfikował zgłaszający się po WiFi mikrokontroler przed odbiorem plików pomiarowych.
* **Problemy z odczytem konfiguracji z karty SD:** Konieczność zapewnienia poprawnego i niezawodnego odczytu oraz parsowania pliku `wifi.txt` w początkowej fazie rozruchu mikrokontrolera (zanim wystartują główne wątki sieciowe).
* **Zarządzanie pamięcią konfiguracyjną (EEPROM) (starsze wydania):** W poprzednich wersjach stare ustawienia i domyślne hasła ("wmt") często zostawały w pamięci nieulotnej po przeflashowaniu mikrokontrolera. Sprawiało to ogromne trudności z logowaniem, co wymusiło napisanie mechanizmu automatycznej migracji bazy konfiguracji podczas uruchamiania.
* **Brak elastyczności (hardkodowane adresy IP) (starsze wydania):** Częstym błędem we wcześniejszym kodzie było zaszywanie na sztywno adresów produkcyjnych (np. `62.93...`), co uniemożliwiało testowanie i wymuszało wgrywanie nowego oprogramowania w przypadku zmiany serwera testowego.
* **Problemy z modułem Captive Portal (starsze wydania):** Początkowo testowaliśmy autorskie podnoszenie sieci i konfigurację przez smartfon, jednak wbudowany serwer DNS często zawieszał się w nowych środowiskach, przez co ostatecznie w wersji obecnej (v1.3.4.1) zrezygnowaliśmy z tego na rzecz pliku na karcie SD.

## 4. Do zrobienia
* **Implementacja pełnego szyfrowania (HTTPS/SSL):** Zabezpieczenie ruchu do REST API z wykorzystaniem zaufanych lub wbudowanych certyfikatów na ESP32 (obecnie wymaga to odpowiednich optymalizacji pamięci).
* **Przejście na architekturę wielowątkową (FreeRTOS):** Ponieważ `ArduinoThread` blokuje główną pętlę pomiarową na czas uploadu, najpilniejszym krokiem do zrobienia będzie wyciągnięcie UploadManagera do osobnego, niezależnego Taska przypiętego do Core 0 mikrokontrolera ESP32 (rdzenia odpowiedzialnego za obsługę Wi-Fi).
* **Testy stresowe (długodystansowe):** Uruchomienie układu w warunkach symulujących środowisko docelowe bez przerwy przez klika tygodni, by zbadać stabilność alokacji pamięci przy odczycie dużych wolumenów i upewnić się o niezawodności struktury katalogów na karcie SD.
* **Dokładna synchronizacja czasu (RTC / NTP):** Integracja dokładnego mechanizmu czasu z siecią tak, by tworzone na karcie SD pliki miały zawsze poprawny i bardzo precyzyjny stempel czasowy, niezależnie od tego czy mikrokontroler miał pełny restet z odłączeniem baterii.