rework to use functions and not a state machine

zisterne.ino

@@ -20,27 +20,20 @@
   4. Aktueller Druck - atmosphärischen Druck = Messdruck
      Beispiel: 29810 Pa = 3040 mmH2O = 100% Füllstand
   5. Abluftventil öffnen
-
 */
 
-// Bibliothek für die I2C-Schnittstelle
 #include <Wire.h>
-
-// Bibliothek für den Sensor (Im Bibliotheksverwalter unter "MicroPressure" suchen
-// oder aus dem GitHub-Repository https://github.com/sparkfun/SparkFun_MicroPressure_Arduino_Library )
 #include <SparkFun_MicroPressure.h>
 
-// Konstruktor initialisieren
-// Ohne Parameter werden Default Werte verwendet
-SparkFun_MicroPressure mpr; 
+SparkFun_MicroPressure mpr;
 
 // Zuordnung der Ein- Ausgänge
 #define VENTIL          5                 // GPIO5 (PWM MotorA)
 #define DA              0                 // GPIO0 (Richtung MotorA)
 #define PUMPE           4                 // GPIO4 (PWM MotorB)
 #define DB              2                 // GPIO2 (Richtung MotorB)
-#define SDA            12                 // GPIO12 I2C
-#define SCL            13                 // GPIO13 I2C
+#define SDA             12                // GPIO12 I2C
+#define SCL             13                // GPIO13 I2C
 #define AUF             LOW               // Ventil öffnen
 #define AUS             LOW               // Pumpe ausschalten
 #define ZU              HIGH              // Ventil schliessen
@@ -50,115 +43,30 @@ SparkFun_MicroPressure mpr;
 const int A = 3140;                       // Grundfläche der Zisterne in cm^2 (d * d * 3,14 / 4)
 const int maxFuellhoehe = 3040;           // Füllhöhe der Zisterne in mm
 
-int atmDruck, messDruck, vergleichswert;
-int messSchritt, wassersaeule;
-String hoehe = " - - ";
-String volumen = "- - ";
-String fuellstand = " - - "; 
-unsigned long messung, messTakt;
-
-// **************************************************************************************
-// State-Machine Füllstandsmessung
-//
-void messablauf() {
-   switch (messSchritt) {
-      case 0:  // Regelmäßig aktuellen atmosphärischen Druck erfassen
-         if (!digitalRead(VENTIL) && !digitalRead(PUMPE)) {
-            atmDruck = messDruck;      
-         }
-         break;
-
-      case 1:  // Messung gestartet
-         vergleichswert = messDruck;
-         digitalWrite(VENTIL, ZU);
-         digitalWrite(PUMPE, EIN);
-         messung = millis() + 2000;
-         messSchritt = 2;
-         break;
-      
-      case 2:  // warten solange Druck steigt
-         if (messDruck > vergleichswert + 10) {
-            vergleichswert = messDruck;
-            messung = millis() + 1000;
-         }
-         if (wassersaeule > (maxFuellhoehe + 200)) {
-            Serial.println("Fehler: Messleitung verstopft!");
-            messSchritt = 4;
-         }
-         else if (messung < millis()) {
-            digitalWrite(PUMPE, AUS);
-            messung = millis() + 100;
-            messSchritt = 3;
-         }
-         break;
+int atmDruck = 97400;
 
-      case 3:  // Beruhigungszeit abgelaufen, Messwert ermitteln
-         if (messung < millis()) {
-            hoehe = String(wassersaeule / 10) + "cm";
-            volumen = String((wassersaeule / 10) * A / 100) + "L";
-            // Umrechnung Wassersäule in 0 - 100%
-            fuellstand = String(map(wassersaeule, 0, maxFuellhoehe, 0, 100)) + "%";
-            Serial.println("Füllhöhe: "+ hoehe);
-            Serial.println("Volumen: " + volumen);
-            Serial.println("Füllstand: " + fuellstand);
-            Serial.println();
-            messSchritt = 4;
-         }
-         break;
+/*
+* HELPERS FOR INPUT / OUTPUT
+*/
 
-      case 4:  // Ablauf beenden
-         digitalWrite(VENTIL, AUF);
-         digitalWrite(PUMPE, AUS); 
-         messSchritt = 0;
-         break;
-         
-      default:
-         messSchritt = 0;
-         break;
-   }
-}
+void printMeasurements(const int& pressure) {
+   const int wassersaeule = convertPressureToHeight(currentPressure);
 
-void setup() {
-   // Motortreiber-Signale
+   hoehe = String(wassersaeule / 10) + "cm";
+   volumen = String((wassersaeule / 10) * A / 100) + "L";
+   // Umrechnung Wassersäule in 0 - 100%
+   fuellstand = String(map(wassersaeule, 0, maxFuellhoehe, 0, 100)) + "%";
 
-   // Richtung Motor A
-   pinMode(DA, OUTPUT);
-   digitalWrite(DA, HIGH);
-   // PWM Motor A
-   pinMode(VENTIL, OUTPUT);
-   digitalWrite(VENTIL, AUF);
-   
-   // Richtung Motor B
-   pinMode(DB, OUTPUT);
-   digitalWrite(DB, HIGH);
-   // PWM Motor B
-   pinMode(PUMPE, OUTPUT);
-   digitalWrite(PUMPE, AUS); 
-   
-   Serial.begin(115200);                     
-   delay(10);
-   Serial.println();
-   
-   // I2C initialisieren mit 400 kHz
-   Wire.begin(SDA, SCL, 400000);            
-
-   // Drucksensor initialisieren
-   // Die Default-Adresse des Sensors ist 0x18
-   // Für andere Adresse oder I2C-Bus: mpr.begin(ADRESS, Wire1)
-   if(!mpr.begin()) {
-      Serial.println("Keine Verbindung zum Drucksensor.");
-      while(1);
+   if (Serial.available()) {
+      Serial.println("Füllhöhe: "+ hoehe);
+      Serial.println("Volumen: " + volumen);
+      Serial.println("Füllstand: " + fuellstand);
    }
-
-   messTakt = 0;
-   messSchritt = 0;
-   atmDruck = 97400.0;                    // Augangswert Atmosphärendruck in Pa 
 }
-                                          
-void loop() {
+
+void handleSerialInput() {
    static String inputString;
 
-   // Kommandos über serielle Schnittstelle
    if (Serial.available()) {
       char inChar = (char)Serial.read();
       if ((inChar == '\r') || (inChar == '\n')) {
@@ -188,31 +96,121 @@ void loop() {
             digitalWrite(VENTIL, AUF);
          }
          else if (inputString == "start") {
-            if (messSchritt == 0) {
-               Serial.println("Messung gestartet");
-               messSchritt = 1;
-            }
+            Measurement();
          }
          inputString = "";
       } else inputString += inChar;
    } 
+}
+
+/*
+* FUNCTIONS FOR MEASUREMENT
+*/
 
-   // Alle 10 ms Sensorwert auslesen                                          
+int getPressureSensorValue() {
+   static int measuredPressure = 0;
+   static unsigned long messTakt = 0;
+   // Messwert in Pascal auslesen und filtern - alle 10ms bei aufruf
    if (messTakt < millis()) {
-      // Messwert in Pascal auslesen und filtern
-      messDruck = ((messDruck * 50) + int(mpr.readPressure(PA))) / 51;
-      // Umrechnung Pa in mmH2O   
-      wassersaeule = (messDruck - atmDruck) * 10197 / 100000;
-      if (wassersaeule < 0) wassersaeule = 0;
+      measuredPressure = ((measuredPressure * 50) + int(mpr.readPressure(PA))) / 51;
       messTakt = millis() + 10;
    }
+   return measuredPressure;
+}
+
+int convertPressureToHeight(const int& pressure) {
+   // Umrechnung Pa in mmH2O   
+   const int wassersaeule = (pressure - atmDruck) * 10197 / 100000;
+   if (wassersaeule < 0) return 0;
+   else return wassersaeule;
+}
+
+int setAtmosphericPressure() {
+   static unsigned long messTakt = 0;
+   if (messTakt < millis()) {
+      if (!digitalRead(VENTIL) && !digitalRead(PUMPE)) {
+         atmDruck = getPressureSensorValue();      
+      }
+      messTakt = millis() + 1000;
+   }
+}
 
-   // Sicherheitsabschaltung der Pumpe bei Überdruck
-   if ((messSchritt == 0) && (wassersaeule > (maxFuellhoehe + 300))) {
-      digitalWrite(PUMPE, AUS);
-      Serial.println("Überdruck. Messleitung verstopft!");
+/*
+* MAIN MEASUREMENT ORCHESTRATOR
+*/
+
+void Measurement() {
+   int oldPressure = getPressureSensorValue();
+   digitalWrite(VENTIL, ZU);
+   digitalWrite(PUMPE, EIN);
+   delay(500);
+
+   while (true) {
+      const int currentPressure = getPressureSensorValue();
+
+      if (convertPressureToHeight(currentPressure) > (maxFuellhoehe + 200)) {
+         digitalWrite(VENTIL, AUF);
+         digitalWrite(PUMPE, AUS);
+         Serial.println("Fehler: Messleitung verstopft!");
+         return;
+      }
+      
+      if (currentPressure > oldPressure + 10) {
+         oldPressure = currentPressure;
+         delay(100);
+      }
+      else {
+         break;
+      }
    }
+
+   const int finalPressure = getPressureSensorValue();
+
+   digitalWrite(VENTIL, AUF);
+   digitalWrite(PUMPE, AUS);
+
+   printMeasurements(finalPressure);
+}
+
+/*
+* SETUP AND LOOP FOR ARDUINO RUNTIME
+*/
+
+void setup() {
+   // Richtung Motor A
+   pinMode(DA, OUTPUT);
+   digitalWrite(DA, HIGH);
+   // PWM Motor A
+   pinMode(VENTIL, OUTPUT);
+   digitalWrite(VENTIL, AUF);
+   // Richtung Motor B
+   pinMode(DB, OUTPUT);
+   digitalWrite(DB, HIGH);
+   // PWM Motor B
+   pinMode(PUMPE, OUTPUT);
+   digitalWrite(PUMPE, AUS); 
+
+   // enable serial console
+   Serial.begin(115200);                     
+   delay(10);
+
+   // I2C initialisieren mit 400 kHz
+   Wire.begin(SDA, SCL, 400000);            
+
+   // Drucksensor initialisieren
+   // Die Default-Adresse des Sensors ist 0x18
+   // Für andere Adresse oder I2C-Bus: mpr.begin(ADRESS, Wire1)
+   if(!mpr.begin()) {
+      Serial.println("Keine Verbindung zum Drucksensor.");
+      while(1);
+   }
+}
                                           
-   // State-Machine 
-   messablauf();
+void loop() {
+   handleSerialInput();
+   setAtmosphericPressure();
+
+   // ensure valve is open and pump turned off
+   digitalWrite(VENTIL, AUF);
+   digitalWrite(PUMPE, AUS);
 }