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// Librerías para abstraer funciones de MBed para manejar el microprocesador y los sensores.
#include "mbed.h"
#include "platform/mbed_thread.h"
#include "SparkfunAnalogJoystick.h"

// Constantes de programación para procesos y funciones.
// Valor en frecuencia de las notas reproducidas por el Buzzer que da avisos al usuario de la silla.
#define Nota_C4 262
#define Nota_A4 440
#define Nota_E4 659

// Hilos para ejecutar tareas concurrentes.
Thread Thread1; // Primer hilo para sensor de proximidad.
Thread Thread2; // Segundo hilo para sensor de proximidad.
Thread Thread3; // Tercer hilo para sensor de proximidad.
Thread Thread4; // Cuarto hilo para sensor de proximidad.
Thread Thread5; // Hilo para manejar el joystick.
Thread Thread6; // Hilo para manejar los comandos de voz recibidos por la Raspberry PI.
Thread Thread7; // Hilo para manejar la selección de modo de la silla.

// Variables globales de distancias en el entorno de la silla de ruedas.
int Distance1 = 0; // Distancia adelante de la silla.
int Distance2 = 0; // Distancia atrás de la silla.
int Distance3 = 0; // Distancia a la izquierda de la silla.
int Distance4 = 0; // Distancia a la derecha de la silla.
int DistanceLimit = 50; // Distancia límite de acercamiento a un Obstaculo permitida por la silla.

// Entradas digitales para selección de modos de la silla.
DigitalIn Modo1(D8); // Modo manual.
DigitalIn Modo2(D9); // Modo por comandos del joystick.
DigitalIn Modo3(D10); // Modo por comandos de voz.
DigitalIn Modo4(D11); // Modo por rutas autónomas

// Interfaz serial para comunicación con la Raspberry PI.
Serial PC(USBTX,USBRX); // Por aquí se reciben caracteres que el miprocesador interpreta para ejecutar una acción, como los comandos de voz o alguna alerta.

// Salidas digitales y PWM para controlar el driver de los motores.
DigitalOut Direccion1(D15); // Dirección del motor 1.
PwmOut PWM_Velocidad1(D14); // Velocidad del motor 1.
DigitalOut Direccion2(PC_6); // Dirección del motor 2.
PwmOut PWM_Velocidad2(PB_15); // Velocidad del motor 2.

// Salida para manejar la señal del buzzer de alertas.
PwmOut Buzzer(PE_14);

// Función para reproducir un sonido del buzzer cuando se detecta proximidad a un obstáculo.
void Reproducir_Buzzer_Proximidad(void)
{
   Timer BuzzTime;
   BuzzTime.reset();
   BuzzTime.start();
   while(BuzzTime.read_us() < 3000000) // Ejecutar sonido del buzzer por 3 segundos.
   {
        Buzzer.period(1.0/Nota_C4); // Configurando el período, que es equivalente a frecuencia (veces que se reproducirá el tono por segundo).
        Buzzer.write(0.5);
        thread_sleep_for(200);
        
        Buzzer.period(1.0/Nota_A4); // Configurando el período, que es equivalente a frecuencia (veces que se reproducirá el tono por segundo).
        Buzzer.write(0.5);
        thread_sleep_for(200);
        
        Buzzer.period(1.0/Nota_E4); // Configurando el período, que es equivalente a frecuencia (veces que se reproducirá el tono por segundo).
        Buzzer.write(0.5);
        thread_sleep_for(200);
   }
   Buzzer.write(0);
   BuzzTime.stop();
}

// Función para limpiar caracteres presentes en el buffer de la interfaz serial.
void LimpiarSerialBuffer(void)
{
    char char1 = 0;
    while(PC.readable())
    {
        char1 = PC.getc();
    }
    return;
}

// Función para moder la silla hacia adelante.
void Mover_Hacia_Adelante(int Tiempo)
{
    Direccion1 = 0; // En dirección de las manecillas del reloj.
    Direccion2 = 0; // En dirección de las manecillas del reloj.

    PWM_Velocidad1.period(0.0001f); // Declaramos el período.
    PWM_Velocidad1.write(0.15f); // %25 del duty cicle.

    PWM_Velocidad2.period(0.0001f); // Declaramos el período.
    PWM_Velocidad2.write(0.15f); // %25 del duty cicle.

    thread_sleep_for(Tiempo);

    PWM_Velocidad1.write(0.0f);
    PWM_Velocidad2.write(0.0f);
}

// Función para moder la silla hacia atrás.
void Mover_Hacia_Atras(int Tiempo)
{
    Direccion1 = 1; // En dirección contraria a las manecillas del reloj.
    Direccion2 = 1; // En dirección contraria a las manecillas del reloj.

    PWM_Velocidad1.period(0.0001f); // Declaramos el período.
    PWM_Velocidad1.write(0.15f); // %25 del duty cicle.
    
    PWM_Velocidad2.period(0.0001f); // Declaramos el período.
    PWM_Velocidad2.write(0.15f); // %25 del duty cicle.

    thread_sleep_for(Tiempo); 

    PWM_Velocidad1.write(0.0f);
    PWM_Velocidad2.write(0.0f);
}

// Función para moder la silla hacia la izquierda.
void Mover_Hacia_Izquierda(int Tiempo)
{
    Direccion1 = 1; // En dirección contraria a las manecillas del reloj.
    Direccion2 = 0; // En dirección de las manecillas del reloj.

    PWM_Velocidad1.period(0.0001f); // Declaramos el período.
    PWM_Velocidad1.write(0.15f); // %25 del duty cicle.

    PWM_Velocidad2.period(0.0001f); // Declaramos el período.
    PWM_Velocidad2.write(0.15f); // %25 del duty cicle.

    thread_sleep_for(Tiempo); 

    PWM_Velocidad1.write(0.0f);
    PWM_Velocidad2.write(0.0f);
}

// Función para moder la silla hacia la derecha.
void Mover_Hacia_Derecha(int Tiempo)
{
    Direccion1 = 0; // En dirección de las manecillas del reloj.
    Direccion2 = 1; // En dirección contraria a las manecillas del reloj.

    PWM_Velocidad1.period(0.0001f); // Declaramos el período.
    PWM_Velocidad1.write(0.15f); // %25 del duty cicle.

    PWM_Velocidad2.period(0.0001f); // Declaramos el período.
    PWM_Velocidad2.write(0.15f); // %25 del duty cicle.

    thread_sleep_for(Tiempo); 

    PWM_Velocidad1.write(0.0f);
    PWM_Velocidad2.write(0.0f);
}

// Función para leer el sensor de proximidad 1. ADELANTE
void Thread1_HCSR04()
{
    DigitalOut Trigger(D0);
    DigitalIn Echo(D1);
    Timer Sonar;
    int Correccion = 0;
    Sonar.reset();
    Sonar.start();
    while(Echo == 2)
    {
        
    };
    Sonar.stop();
    Correccion = Sonar.read_us();
    printf("Sensor de proximidad 1: El retardo aproximado del temporizador de sobrecarga del software es %d uS\n\r",Correccion);
    while(1)
    {
        Trigger = 1;
        Sonar.reset();
        wait_us(10.0);
        Trigger = 0;
        while(Echo == 0)
        {
            
        };
        Sonar.start();
        while(Echo == 1)
        {
            
        };
        Sonar.stop();
        Distance1 = (Sonar.read_us()-Correccion)/58.0;
        //printf("Sensor de proximidad 1: %d cm \n\r",Distance1);
        thread_sleep_for(1000);
    }
}

// Función para leer el sensor de proximidad 2. //ATRAS
void Thread2_HCSR04()
{
    DigitalOut Trigger(D2);
    DigitalIn  Echo(D3);
    Timer Sonar;
    int Correccion = 0;
    Sonar.reset();
    Sonar.start();
    while(Echo == 2)
    {
        
    };
    Sonar.stop();
    Correccion = Sonar.read_us();
    printf("Sensor de proximidad 2: El retardo aproximado del temporizador de sobrecarga del software es %d uS\n\r",Correccion);
    while(1)
    {
        Trigger = 1;
        Sonar.reset();
        wait_us(10.0);
        Trigger = 0;
        while(Echo == 0)
        {
            
        };
        Sonar.start();
        while(Echo == 1)
        {
            
        };
        Sonar.stop();
        Distance2 = (Sonar.read_us()-Correccion)/58.0;
        //printf("Sensor de proximidad 2: %d cm \n\r",Distance2);
        thread_sleep_for(1000);
    }
}

// Función para leer el sensor de proximidad 3. //IZQUIERDA
void Thread3_HCSR04()
{
    DigitalOut Trigger(D4);
    DigitalIn  Echo(D5);
    Timer Sonar;
    int Correccion = 0;
    Sonar.reset();
    Sonar.start();
    while(Echo == 2)
    {
        
    };
    Sonar.stop();
    Correccion = Sonar.read_us();
    printf("Sensor de proximidad 3: El retardo aproximado del temporizador de sobrecarga del software es %d uS\n\r",Correccion);
    while(1)
    {
        Trigger = 1;
        Sonar.reset();
        wait_us(10.0);
        Trigger = 0;
        while(Echo == 0)
        {
            
        };
        Sonar.start();
        while(Echo == 1)
        {
            
        };
        Sonar.stop();
        Distance3 = (Sonar.read_us()-Correccion)/58.0;
        //printf("Sensor de proximidad 3: %d cm \n\r",Distance3);
        thread_sleep_for(1000);
    }
}

// Función para leer el sensor de proximidad 4. //DERECHA
void Thread4_HCSR04()
{
    DigitalOut Trigger(D6);
    DigitalIn  Echo(D7);
    Timer Sonar;
    int Correccion = 0;
    Sonar.reset();
    Sonar.start();
    while(Echo == 2)
    {
        
    };
    Sonar.stop();
    Correccion = Sonar.read_us();
    printf("Sensor de proximidad 4: El retardo aproximado del temporizador de sobrecarga del software es %d uS\n\r",Correccion);
    while(1)
    {
        Trigger = 1;
        Sonar.reset();
        wait_us(10.0);
        Trigger = 0;
        while(Echo == 0)
        {
            
        };
        Sonar.start();
        while(Echo == 1)
        {
            
        };
        Sonar.stop();
        Distance4 = (Sonar.read_us()-Correccion)/58.0;
        //printf("Sensor de proximidad 4: %d cm \n\r",Distance4);
        thread_sleep_for(1000);
    }
}

// Función para leer valores del joystick y ejecutar sus comandos.
void Thread5_Joystick()
{
    SparkfunAnalogJoystick JoyStick(A1,A0,PE_0);
    float X;
    float Y;
    while(1)
    {
        if(!Modo1 && Modo2 && !Modo3 && !Modo4)
        {
            X = JoyStick.xAxis();
            Y = JoyStick.yAxis();
            /*
            printf("X-Axis: %f\n\r",X);
            printf("Y-Axis: %f\n\r",Y);
            printf(" \n\r");
            */
            if(X >= -0.60f && X <= 0.60f && Y >= 0.90f && Y <= 1.00f)
            {
                if(Distance2 > DistanceLimit)
                {
                    printf("Comandos del joystick: Hacia atras. \r \n");
                    Mover_Hacia_Atras(3000);
                }
                else
                {
                    printf("Comandos del joystick: Obstaculo hacia atras. \r \n");
                    Reproducir_Buzzer_Proximidad();
                }
                thread_sleep_for(500);
            }
            if(X >= -0.60f && X <= 0.60f && Y <= -0.90f && Y >= -1.00f)
            {   
                if(Distance1 > DistanceLimit)
                {
                    printf("Comandos del joystick: Hacia adelante. \r \n");
                    Mover_Hacia_Adelante(3000);
                }
                else
                {
                    printf("Comandos del joystick: Obstaculo hacia adelante. \r \n");
                    Reproducir_Buzzer_Proximidad();
                }
                thread_sleep_for(500);
            }
            if(Y >= -0.60f && Y  <= 0.60f && X <= -0.90f && X >= -1.00f)
            {
                if(Distance3 > DistanceLimit)
                {
                    printf("Comandos del joystick: Hacia la izquierda. \r \n");
                    Mover_Hacia_Izquierda(3000);
                }
                else
                {
                    printf("Comandos del joystick: Obstaculo hacia la izquierda. \r \n");
                    Reproducir_Buzzer_Proximidad();
                }
                thread_sleep_for(500);
            }
            if(Y >= -0.60f && Y <= 0.60f && X >= 0.90f && X <= 1.00f)
            {
                if(Distance4 > DistanceLimit)
                {
                    printf("Comandos del joystick: Hacia la derecha. \r \n");
                    Mover_Hacia_Derecha(3000);
                }
                else
                {
                    printf("Comandos del joystick: Obstaculo hacia la derecha. \r \n");
                    Reproducir_Buzzer_Proximidad();
                }
                thread_sleep_for(500);
            }
            thread_sleep_for(5);
        }
    }
}

// Función para leer datos del serial con caracteres de comandos de voz y ejecutar instrucciones.
void Thread6_ComandosVoz()
{
    while(1)
    {
        if(!Modo1 && !Modo2 && Modo3 && !Modo4)
        {
            LimpiarSerialBuffer();
            char c = PC.getc();
            thread_sleep_for(5); // Retraso necesario para que el compilador se dé cuenta del orden correcto de ejecución.
            int m = Modo3.read();
            printf("Estado del modo 3 (Comandos de Voz): %d \r \n",m);
            if(m == 1)
            {
                if(c == 'w')
                {
                    //printf("Distance1 - %d \r \n",Distance1);
                    if(Distance1 > DistanceLimit)
                    {
                        PC.printf("Comandos de voz: Hacia adelante. \r \n");
                        Mover_Hacia_Adelante(3000);
                    }
                    else
                    {
                        printf("Comandos de voz: Obstaculo! No se puede ir hacia adelante. \r \n");
                        Reproducir_Buzzer_Proximidad();
                    }
                    thread_sleep_for(1000);
                }
                if(c == 's')
                {
                    //printf("Distance2 - %d \r \n",Distance2);
                    if(Distance2 > DistanceLimit)
                    {
                        PC.printf("Comandos de voz: Hacia atras. \r \n");
                        Mover_Hacia_Atras(3000);
                    }
                    else
                    {
                        printf("Comandos de voz: Obstaculo! No se puede ir hacia atras. \r \n");
                        Reproducir_Buzzer_Proximidad();
                    }
                    thread_sleep_for(1000);
                }
                if(c == 'a')
                {
                    //printf("Distance3 - %d \r \n",Distance3);
                    if(Distance3 > DistanceLimit)
                    {
                        PC.printf("Comandos de voz: Hacia la izquierda. \r \n");
                        Mover_Hacia_Izquierda(3000);
                    }
                    else
                    {
                        printf("Comandos de voz: Obstaculo! No se puede ir hacia la izquierda. \r \n");
                        Reproducir_Buzzer_Proximidad();
                    }
                    thread_sleep_for(1000);
                }
                if(c == 'd')
                {
                    //printf("Distance4 - %d \r \n",Distance4);
                    if(Distance4 > DistanceLimit)
                    {
                        PC.printf("Comandos de voz: Hacia la derecha. \r \n");
                        Mover_Hacia_Derecha(3000);
                    }
                    else
                    {
                        printf("Comandos de voz: Obstaculo! No se puede ir hacia la derecha. \r \n");
                        Reproducir_Buzzer_Proximidad();
                    }
                    thread_sleep_for(1000);
                }
            }
            c = ' ';
            thread_sleep_for(5);
        }
    }
}

// Función para seleccionar el modo de operación de la silla.
void Thread7_IndicarModo()
{
    bool EstadoModo1 = false;
    bool EstadoModo2 = false;
    bool EstadoModo3 = false;
    bool EstadoModo4 = false;
    while(true)
    {
        if(Modo1 && !Modo2 && !Modo3 && !Modo4 && !EstadoModo1)
        {
            printf("Operando: Modo manual. \r \n");
            EstadoModo1 = true;
            EstadoModo2 = false;
            EstadoModo3 = false;
            EstadoModo4 = false;
        }
        if(!Modo1 && Modo2 && !Modo3 && !Modo4 && !EstadoModo2)
        {
            printf("Operando: Modo de comandos de joystick. \r \n");
            EstadoModo1 = false;
            EstadoModo2 = true;
            EstadoModo3 = false;
            EstadoModo4 = false;
        }
        if(!Modo1 && !Modo2 && Modo3 && !Modo4 && !EstadoModo3)
        {
            printf("Operando: Modo de comandos de voz. \r \n");
            EstadoModo1 = false;
            EstadoModo2 = false;
            EstadoModo3 = true;
            EstadoModo4 = false;
        }
        if(!Modo1 && !Modo2 && !Modo3 && Modo4 && !EstadoModo4)
        {
            printf("Operando: Modo de rutas autonomas. \r \n");
            EstadoModo1 = false;
            EstadoModo2 = false;
            EstadoModo3 = false;
            EstadoModo4 = true;
        }
    }
}

// Proceso principal de todo el software ejecutado por el microprocesador.
int main()
{
    Thread1.start(Thread1_HCSR04);
    thread_sleep_for(200);
    Thread2.start(Thread2_HCSR04);
    thread_sleep_for(200);
    Thread3.start(Thread3_HCSR04);
    thread_sleep_for(200);
    Thread4.start(Thread4_HCSR04);
    thread_sleep_for(200);
    Thread5.start(Thread5_Joystick);
    thread_sleep_for(200);
    Thread6.start(Thread6_ComandosVoz);
    thread_sleep_for(200);
    Thread7.start(Thread7_IndicarModo);
    thread_sleep_for(200);
}