PI_mikrokontroler_2/PREZENTACJA.md

# Prezentacja Projektu: Moduł Mikrokontrolera ESP32 (Akwizycja Danych z ADXL345)

## 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).
* **System operacyjny czasu rzeczywistego (RTOS):** FreeRTOS wbudowany w ESP32 – wykorzystany do wielowątkowości i podziału zadań pomiędzy rdzenie (Core 0 i Core 1).
* **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:** Na głównym rdzeniu działa precyzyjna pętla (Task), która ze zdefiniowaną częstotliwością odpytuje czujnik ADXL345 przez szynę SPI, gromadząc surowe dane na temat drgań.
3. **Zapis na nośnik nielotny:** Zebrane pakiety danych są zrzucane w zoptymalizowany sposób (zapobiegając blokowaniu odczytów) do binarnych plików z rozszerzeniem `.wmt` na kartę pamięci SD.
4. **Zarządzanie Uploadem w tle:** Niezależne zadanie we FreeRTOS (`UploadManager` na Core 0) monitoruje kartę SD. Jeśli znajdzie zamknięte i gotowe pliki, nawiązuje autoryzowane połączenie z zewnętrznym serwerem FastAPI i sekwencyjnie wysyła te pliki. Jeśli wystąpi błąd (np. brak sieci), pliki pozostają bezpieczne na karcie SD i proces powtarza się później.

## 3. Problemy
Podczas realizacji tej części systemu napotkałem i musiałem rozwiązać szereg problemów:
* **Kolidowanie czasu rzeczywistego z operacjami dyskowymi:** Zapis plików na kartę SD bywa blokujący i powodował "wypadanie" próbek ze strumienia danych z akcelerometru. Rozwiązaniem było dokładne rozdzielenie wątków, zastosowanie buforów i unikanie przerw dzięki FreeRTOS.
* **Watchdog Timeouts (WDT):** Ciężkie i przedłużające się operacje sieciowe lub plikowe powodowały restart mikrokontrolera ze strony sprzętowego watchdoga. Wymagało to strojenia czasów pętli we FreeRTOS oraz dodawania instrukcji yield/delay uwalniających zasoby.
* **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).

## 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).
* **Testy stresowe (długodystansowe):** Uruchomienie układu w warunkach symulujących środowisko docelowe bez przerwy przez klika tygodni, by zbadać zachowanie alokacji pamięci masowej na karcie SD w przypadku pełnego zapełnienia.
* **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.