# Описание компонента zh_avr_touch_pad

## Общие сведения

**zh_avr_touch_pad** — прошивка для AVR-микроконтроллеров ATMega168/328, реализующая беспроводную сенсорную кнопку на базе трансивера nRF24L01+.

Компонент работает в режиме глубокого сна (Power-down), пробуждается по внешнему прерыванию от сенсорного датчика и передаёт на шлюз пакет с идентификатором устройства и уровнем заряда батареи.

### Основные возможности

1. **Сверхнизкое энергопотребление** — около 2 мкА в режиме сна.
2. **Передача уровня заряда батареи** — измерение напряжения через внутренний АЦП с опорным напряжением 1,1 В.
3. **Работа по протоколу nRF24L01+** — передача через SPI, адресная доставка на шлюз.
4. **Поддержка нескольких МК** — ATMega168/168P/168PB/328/328P/328PB.
5. **Минимальная обвязка** — установка в стандартный корпус сенсорного выключателя.
6. **Пробуждение по внешнему прерыванию INT1** — rising edge на пине PD3.
7. **Автономная работа** — не требует внешних подтягивающих резисторов.

---

## Внутреннее устройство

### Структура данных

Компонент не использует динамическое выделение памяти и сложные структуры данных. Все данные передаются как массив `int16_t` фиксированной длины.

#### Формат передаваемого пакета

| Поле | Тип | Описание |
|------|-----|----------|
| `data[0]` | `int16_t` | Идентификатор устройства (`DEVICE_ID = 6`) |
| `data[1]` | `int16_t` | Тип устройства (`DEVICE_TYPE = 4`) |
| `data[2]` | `int16_t` | Напряжение батареи × 100 (например, 330 = 3.30 В) |
| `data[3]`–`data[6]` | `int16_t` | Зарезервированы (равны 0) |

### Конфигурационные макросы

| Макрос | Значение | Описание |
|--------|----------|----------|
| `GATEWAY_CHANNEL` | `120` | Радиоканал шлюза |
| `GATEWAY_ADDRESS` | `0xDDEEFF` | 3-байтовый адрес шлюза |
| `DEVICE_ID` | `6` | Уникальный идентификатор устройства |
| `DEVICE_TYPE` | `4` | Код типа устройства (touch pad) |

### Управление памятью

Компонент не использует динамическую память. Все данные хранятся в стеке и регистрах микроконтроллера. Флаг `send_request` объявлен как `static volatile uint8_t` для корректного доступа из ISR и главного цикла.

---

## API (интерфейс)

Все функции являются `static` и доступны только внутри модуля `main.c`.

### Инициализация

| Функция | Описание |
|---------|----------|
| `zh_pad_interrupt_init()` | Настройка внешнего прерывания INT1 (PD3, rising edge) для пробуждения по касанию |
| `zh_spi_init()` | Инициализация аппаратного SPI в режиме мастера (Fosc/16) |
| `zh_nrf24_init()` | Инициализация трансивера nRF24L01+ в режим передачи |

### Измерение

| Функция | Описание |
|---------|----------|
| `zh_get_battery_voltage()` | Измерение напряжения батареи через внутренний АЦП с опорой 1,1 В |

### Передача данных

| Функция | Описание |
|---------|----------|
| `zh_nrf24_send()` | Передача буфера через nRF24L01+ с полным циклом TX |

### Низкоуровневые SPI-операции

| Функция | Описание |
|---------|----------|
| `zh_spi_transfer()` | Обмен одного байта по SPI (полный дуплекс) |
| `zh_nrf24_write_register()` | Запись одного байта в регистр nRF24L01+ |
| `zh_nrf24_write_buff_register()` | Запись многобайтового буфера в регистр nRF24L01+ |
| `zh_nrf24_write_buffer()` | Запись буфера данных с указанной командой |
| `zh_nrf24_send_command()` | Отправка однобайтовой команды и чтение статуса |

---

## Потокобезопасность

Компонент работает на bare-metal AVR без RTOS. Синхронизация между прерыванием и главным циклом реализуется следующим образом:

1. **`volatile` флаг** — переменная `send_request` объявлена как `volatile`, что гарантирует чтение актуального значения из памяти при каждой проверке в главном цикле.
2. **Атомарная запись из ISR** — обработка INT1 устанавливает флаг в единицу. Запись одного байта на AVR является атомарной операцией.
3. **Отключение прерываний при инициализации** — `cli()` перед настройкой периферии исключает гонки при старте.

---

## Алгоритмы

### Алгоритм измерения напряжения батареи

- ADC конфигурируется с внутренним опорным напряжением 1,1 В на канале AVcc (MUX[3:1] = 111).
- Предделитель частоты: 64 (ADPS[2:0] = 111), что даёт ~125 кГц при 8 МГц.
- Выполняются **две последовательные конверсии**: первая стабилизирует выборку, вторая даёт результат.
- Формула расчёта: `Vbat = (1024.0 × 1.1) / adc_value`.
- При обрыве датчика (`adc == 0`) возвращается 0.0.

### Алгоритм передачи через nRF24L01+

- Переход в Power Up (бит `PWR_UP` в CONFIG).
- Ожидание 5 мс (время стартования осциллятора).
- Очистка TX FIFO командой `FLUSH_TX`.
- Загрузка полезной нагрузки командой `W_TX_PAYLOAD`.
- Импульс CE (установка в 1) для запуска передачи.
- Ожидание завершения по пину IRQ (PD2) с таймаутом 100 мс.
- Сброс флагов статуса, очистка FIFO, переход в Power Down.

### Алгоритм сна и пробуждения

- Главный цикл проверяет флаг `send_request`.
- Если флаг не установлен — вызывается `sleep_cpu()` (режим Power-down).
- Пробуждение происходит по аппаратному прерыванию INT1 (rising edge на PD3).
- ISR устанавливает `send_request = 1`, цикл просыпается и выполняет передачу.

---

## Примеры использования

### Типовой цикл работы (main)

```c
int main(void)
{
    // Отключаем прерывания на время инициализации
    cli();
    // Настраиваем периферию
    zh_pad_interrupt_init();
    zh_spi_init();
    zh_nrf24_init();
    // Конфигурируем режим сна Power-down
    set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);
    sleep_enable();
    // Включаем прерывания
    sei();

    for (;;)
    {
        if (send_request == 1)
        {
            // Собираем и отправляем пакет
            send_request = 0;
            int16_t data[] = {DEVICE_ID, DEVICE_TYPE,
                              (int16_t)(zh_get_battery_voltage() * 100.0),
                              0, 0, 0, 0};
            zh_nrf24_send((uint8_t *)data, sizeof(data));
        }
        else
        {
            // Спим до следующего прерывания
            sleep_cpu();
        }
    }
}
```

### Изменение конфигурации под другое устройство

```c
// Измените идентификатор и тип для нового устройства
#define DEVICE_ID 7       // Уникальный ID в сети
#define DEVICE_TYPE 4     // 4 = touch pad
#define GATEWAY_CHANNEL 120
#define GATEWAY_ADDRESS 0xDDEEFF
```

### Подключение по SPI (схема выводов)

```c
// Назначение пинов AVR для nRF24L01+:
// PB2 (SS)   -> CE  (через резистор, или напрямую)
// PB3 (MOSI) -> MOSI
// PB5 (SCK)  -> SCK
// PB1        -> CE (управление передачей)
// PD2        -> IRQ (вход, активный низкий)
// PD3        -> INT1 (вход сенсорного датчика)
```

---

## Ограничения

1. **Только передача (TX-only)** — компонент не принимает данные, шлюз не может отправить подтверждение на уровне приложения.
2. **Отсутствие шифрования** — CRC включён, но AES-шифрование не используется. Пакеты могут быть перехвачены.
3. **Жёстко зашитый адрес шлюза** — смена адреса требует перепрошивки.
4. **Таймаут передачи 100 мс** — если шлюз недоступен, пакет теряется без повторной попытки на уровне приложения (аппаратные ретрансмиты настроены через `SETUP_RETR = 0xFF`: 15 попыток с максимальным интервалом).
5. **Одно сенсорное событие за цикл** — несколько касаний во время передачи будут потеряны (флаг — один бит).
6. **Точность измерения батареи** — зависит от стабильности внутреннего опорного напряжения 1,1 В и может отличаться от реального напряжения на ±3%.
7. **Нет механизма глубокого сна для периферии** — АЦП полностью отключается после измерения (`ADEN = 0`), но SPI остаётся включённым в режиме сна.

---

## Требования для сборки

- PlatformIO с плагином `platform-atmelavr`
- AVR-GCC (входит в состав PlatformIO)
- Программатор USBasp (или совместимый)
- Фьюзы: LFUSE=`0xE2`, HFUSE=`0xDF`, EFUSE=`0x07` (8 МГц, без делителя)

---

## Установка

### Сборка и прошивка через PlatformIO

```bash
pio run -e ATmega328P -t upload
```

### Подключение в проекте

Компонент является самодостаточной прошивкой — не подключается как библиотека. Для интеграции в другой проект скопируйте `src/main.c` и адаптируйте макросы конфигурации.

```c
// Зависимости — только стандартные заголовки AVR-libc:
#include "avr/io.h"
#include "avr/sleep.h"
#include "avr/fuse.h"
#include "avr/interrupt.h"
#include "util/delay.h"
```