STM32 Mbed CodeIDE (8/8): projeto final de controlador integrado

Os sistemas embarcados tornam-se úteis quando várias funções básicas trabalham em conjunto: ler um nível, decidir a que estado ele pertence, mostrar um aviso visível e imprimir evidências suficientes para confiar no resultado.

O controlador usa um potenciômetro para simular a pressão de um reservatório e um botão para reconhecer o alarme. Numa instalação real, seria necessário um transmissor de pressão calibrado e proteção com classificação de segurança; este controlador de treinamento pratica apenas a lógica de indicação e reconhecimento.

Mapa de hardware usado pelo controlador inicial:

- PC_1 é a entrada de pressão simulada, controlada pelo controle deslizante Pot. pot2.
- PC_5 é a entrada do botão de reconhecimento, controlada pelo botão B1.
- PA_8, PA_9 e PA_10 são os canais RGB PWM.
- PB_13 é o LED verde de status, ativo em nível baixo.

Leia este mapa como um conjunto de objetos do Mbed trabalhando juntos: AnalogIn lê o nível, DigitalIn lê o botão de reconhecimento, PwmOut aciona os canais RGB e DigitalOut aciona o LED de status. O objetivo principal é conectar esses componentes da API em um controlador legível.

O comportamento necessário é:

- Nível abaixo de 40%: saída RGB verde, LED de status desligado, evidência serial como
percent=25 level=SAFE ack=0.
- Nível de 40% a 69%: saída RGB amarela, LED de status desligado, evidência serial como
percent=55 level=WARNING ack=0.
- Nível de 70% ou mais com o botão solto: saída RGB vermelha, LED de status
piscando, evidência serial como percent=80 level=CRITICAL ack=0. Observe
por pelo menos dois segundos antes de registrar esse estado; considere-o piscando
somente se o LED de status acender e apagar repetidamente.
- Nível de 70% ou mais após o botão ter sido pressionado uma vez: saída RGB azul,
LED de status desligado, evidência serial como percent=80 level=CRITICAL ack=1.
Soltar o botão não remove o reconhecimento enquanto o nível
permanece crítico.

O botão de reconhecimento não reduz a pressão nem torna segura uma condição crítica. Ele apenas trava a indicação local para mostrar que o operador percebeu o alarme; level=CRITICAL deve permanecer na evidência serial. A trava é liberada automaticamente quando a pressão simulada cai abaixo do limite crítico.

#include "mbed.h"

AnalogIn level_control(PC_1);
DigitalIn acknowledge_button(PC_5, PullUp);

PwmOut rgb_red(PA_8);
PwmOut rgb_green(PA_9);
PwmOut rgb_blue(PA_10);

DigitalOut status_led(PB_13, 1);

constexpr int warning_threshold_percent = 40;
constexpr int critical_threshold_percent = 70;

void status_on() {
    status_led = 0;
}

void status_off() {
    status_led = 1;
}

void set_rgb(float red, float green, float blue) {
    rgb_red.write(red);
    rgb_green.write(green);
    rgb_blue.write(blue);
}

void show_safe() {
    set_rgb(0.0f, 0.7f, 0.0f);
    status_off();
}

void show_warning() {
    set_rgb(0.7f, 0.5f, 0.0f);
    status_off();
}

void show_critical(bool acknowledged) {
    if (acknowledged) {
        set_rgb(0.0f, 0.0f, 0.8f);
        status_off();
    } else {
        set_rgb(0.9f, 0.0f, 0.0f);
        status_led = !status_led.read();
    }
}

int main() {
    rgb_red.period_ms(2);
    rgb_green.period_ms(2);
    rgb_blue.period_ms(2);

    printf("Integrated controller start\n");

    bool acknowledged = false;

    while (true) {
        float reading = level_control.read();
        int percent = (int)(reading * 100.0f);
        // TODO 1: substitua false pela expressão do botão ativo-baixo.
        bool button_pressed = false;

        if (percent < critical_threshold_percent) {
            acknowledged = false;
        } else if (button_pressed) {
            acknowledged = true;
        }

        if (percent < warning_threshold_percent) {
            show_safe();
            printf("percent=%d level=SAFE ack=%d\n",
                   percent,
                   acknowledged);
        // TODO 2: substitua false pelo teste de limite do intervalo WARNING.
        } else if (false) {
            show_warning();
            printf("percent=%d level=WARNING ack=%d\n",
                   percent,
                   acknowledged);
        } else {
            show_critical(acknowledged);
            printf("percent=%d level=CRITICAL ack=%d\n",
                   percent,
                   acknowledged);
        }

        ThisThread::sleep_for(500ms);
    }
}

Prepare e preencha a tabela em duas etapas. Antes da compilação, selecione cada Caso de teste, escolha a ação planejada para o botão e escreva a Resposta esperada como a cor RGB e o comportamento do LED de status. Durante o teste ao vivo, insira a porcentagem inteira real, a resposta visível e a linha serial completa. Essa porcentagem simula a saída de um transmissor; não é uma pressão em bar. No estado crítico não reconhecido, escreva piscando somente após observar por pelo menos dois segundos. No estado crítico reconhecido, pressione e solte o botão e registre uma linha posterior que mostre que ack=1 persistiu. Deixe as linhas extras não utilizadas completamente em branco.

O controlador acima é um ponto de partida. Escolha uma melhoria, implemente-a em main.cpp, salve, compile, carregue e teste-a no cenário de alarme do reservatório. Um plano sem execução de código não é suficiente.

Escolha uma melhoria limitada:

- Rota do limite: altere apenas critical_threshold_percent para um valor de
72% a 80%. Escolha um valor de teste fixo entre 70% e seu novo limite,
para que a mesma entrada mude de ramificação após sua edição.
- Rota de nível muito alto: adicione uma ramificação VERY_HIGH para valores de 90% ou mais,
imediatamente antes da ramificação crítica comum. Use uma indicação RGB magenta,
mantenha o LED de status aceso e gere a evidência serial level=VERY_HIGH.
Use 95% com o botão solto no teste antes/depois e depois verifique 80%
uma vez para confirmar que o comportamento crítico comum ainda funciona.

Use a linha correspondente do controlador inicial como evidência antes. Implemente a alteração, salve, compile e faça o upload; esta é a compilação planejada 2 de 2. Teste novamente a mesma entrada e a mesma ação do botão para obter a evidência depois. Registre uma linha serial completa e o comportamento RGB/status visível para as duas versões. Se você escolheu a rota de nível muito alto, execute a verificação adicional de regressão em 80% e relate-a na explicação final.