#!/usr/bin/env python3
"""
LoadCell - Raspberry Pi Python library for HX711 load cell amplifier

기능 : 
1. 무게 측정 (양수 값으로 출력)
2. 키보드 명령어: 'c' 영점조절, 'p' 일시정지, 'r' 재시작
3. 시작 시 자동 캘리브레이션

하드웨어 연결:
- HX711 [VCC]  -> Pi 5 [Pin 1] (3.3V)
- HX711 [GND]  -> Pi 5 [Pin 6] (GND)
- HX711 [DT]   -> Pi 5 [Pin 29] (GPIO5)
- HX711 [SCK]  -> Pi 5 [Pin 31] (GPIO6)
"""

from HX711 import SimpleHX711, Rate
import time
import sys
import select
import tty
import termios

# HX711 핀 설정
DT_PIN = 5   # GPIO5 -> 29번 핀
SCK_PIN = 6  # GPIO6 -> 31번 핀

# 설정 변수 
CALIBRATION_FACTOR = -411.17  # 캘리브레이션 팩터
measure_delay = 0.1           # 측정 간격 (초) - 기본 100ms
DELAY_STEP = 0.01             # 측정 간격 조절 단위 (10ms)
density = 1.0                 # 기본값: 물 (1.0 g/ml)

# 상태 변수
is_paused = False
is_calibrated = False
start_time = 0 
offset_value = 0

def set_paused(value):
    global is_paused
    is_paused = value

def set_density(value):
    global density
    density = value

# HX711 인스턴스 
hx = None

def init_hx711():
    """HX711 초기화"""
    global hx
    print("HX711 초기화 중...")
    print(f"  DT 핀: GPIO{DT_PIN} (Pin 29)")
    print(f"  SCK 핀: GPIO{SCK_PIN} (Pin 31)")

    try:
        hx = SimpleHX711(DT_PIN, SCK_PIN, 1, 0, Rate.HZ_10)
        print("HX711 연결 성공!")
        return True
    except Exception as e:
        print(f"HX711 연결 실패: {e}")
        print("배선 확인 필요")
        return False

def perform_calibration():
    """캘리브레이션 수행"""
    global is_calibrated, offset_value, start_time
    
    if is_calibrated:
        return
    
    print()
    print("-" * 50)
    print(">> 최초 캘리브레이션 진행")
    print("-" * 50)
    print("로드셀 위에 아무것도 올리지 마세요!")
    print("2초 후 영점 조정을 시작합니다...")
    time.sleep(2)

    print("영점 조정 중...")

    readings = []
    for _ in range(10):    
        readings.append(hx.read())
        time.sleep(0.1)

    offset_value = sum(readings) / len(readings)

    print(">> 캘리브레이션 완료!")
    print(f"현재 오프셋 값: {offset_value:.2f}")
    print()

    is_calibrated = True
    start_time = time.time()

def tare():
    """영점 조정 함수"""
    global offset_value
    
    print("\n>> 영점 조정 중...")
    print("   로드셀 위에 아무것도 올리지 마세요")
    time.sleep(1)

    readings = []
    for _ in range(10):
        readings.append(hx.read())
        time.sleep(0.1)
            
    offset_value = sum(readings) / len(readings)
    print(">> 영점 조정 완료!\n")

def get_weight():
    """무게 측정 함수"""
    raw_value = hx.read()
    weight_g = (raw_value - offset_value) / CALIBRATION_FACTOR
    weight_g = max(0, weight_g)
    volume_ml = weight_g / density
    return weight_g, volume_ml

def print_help():
    """도움말 출력"""
    print()
    print("-" * 50)
    print("키보드 명령어:")
    print("  'c' : 영점 조절 (Calibration)")
    print("  'p' : 일시정지 (Pause)")
    print("  'r' : 재시작 (Resume)")
    print("  'h' : 도움말 보기")
    print("  'q' : 종료 (Quit)")
    print("-" * 50)
    print()

def check_input():
    """비동기 키보드 입력 확인"""
    if select.select([sys.stdin], [], [], 0)[0]:
        return sys.stdin.read(1)
    return None

def process_command(cmd):
    """명령어 처리"""
    global is_paused
    
    cmd = cmd.lower()
    
    if cmd == 'c': 
        tare()
    
    elif cmd == 'p':
        if not is_paused:
            is_paused = True
            print("\n>> 측정 일시정지됨")
            print("   'r'을 입력하면 다시 시작합니다.\n")
        else:
            print("\n>> 이미 일시정지 상태입니다.\n")
    
    elif cmd == 'r':
        if is_paused:
            is_paused = False
            print("\n>> 측정 재시작!\n")
        else:
            print("\n>> 이미 측정 중입니다.\n")
    
    elif cmd == 'h':
        print_help()
    
    elif cmd == 'q':
        print("\n>> 프로그램 종료\n")
        return False
    
    elif cmd not in ['\n', '\r', ' ']:
        print(f">> 알 수 없는 명령어: {cmd}")
        print("   'h'를 입력하면 도움말을 볼 수 있습니다.")
    
    return True

def main():
    global start_time

    if not init_hx711():
        return

    perform_calibration()
    print_help()

    old_settings = termios.tcgetattr(sys.stdin)

    try:
        tty.setcbreak(sys.stdin.fileno())
        print("측정 시작 (종료하려면 'q' 입력)...\n")

        while True:
            cmd = check_input()
            if cmd:
                if not process_command(cmd):
                    break

            if is_paused:
                time.sleep(0.1)
                continue

            weight_g, volume_ml = get_weight()
            elapsed_time = time.time() - start_time

            # JSON 형식으로 출력 
            print(f'{{"volume_ml(mL)":{volume_ml:.1f},"density":{density},"time":{elapsed_time:.2f},"delay":{int(measure_delay*1000)}}}')
            time.sleep(measure_delay)
    
    except KeyboardInterrupt:
        print("\n>> 프로그램 종료\n")

    finally:
        termios.tcsetattr(sys.stdin, termios.TCSADRAIN, old_settings)
        print("프로그램 종료됨.")

if __name__ == "__main__":
    main()