/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : machine.c
  * @brief          : LK540 Machine Stepper Motor Control Implementation
  *                   步进电机控制模块实现
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2026 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "machine.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* 步进脉冲时序参数（微秒） */
#define STEP_PULSE_HIGH_TIME_US      10   /* 脉冲高电平时间 */
#define STEP_PULSE_LOW_TIME_US       10   /* 脉冲低电平时间 */

/* 移动相关参数 */
#define MAX_STEPS_TO_ORIGIN          50000  /* 移动到原点的最大步数（防止无限循环） */
#define STEP_DELAY_US                100    /* 每步之间的延时（微秒） */

/* 各料位相对于中心点的距离（mm） */
#define DISTANCE_TO_MATERIAL1        192.4f  /* 从中心点向左移动192.4mm */
#define DISTANCE_TO_MATERIAL2        65.4f   /* 从中心点向左移动65.4mm */
#define DISTANCE_TO_MATERIAL3        61.6f   /* 从中心点向右移动61.6mm */
#define DISTANCE_TO_MATERIAL4        188.6f  /* 从中心点向右移动188.6mm */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PFP */
static void DelayUs(uint32_t us);
static uint32_t Machine_MmToSteps(float mm);
static uint8_t Machine_MoveSteps(Motor_DirectionTypeDef dir, uint32_t steps);

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/**
  * @brief  微秒级延时函数
  * @param  us: 延时时间（微秒）
  * @note   基于系统时钟的简单延时，72MHz系统时钟下
  *         考虑循环开销，使用约60个周期/微秒
  * @retval None
  */
static void DelayUs(uint32_t us)
{
  uint32_t i;
  /* 72MHz时钟，考虑循环开销，约60个周期/微秒 */
  for (i = 0; i < us * 60; i++)
  {
    __NOP();
  }
}

/**
  * @brief  将毫米距离转换为步数
  * @param  mm: 距离（毫米）
  * @retval 步数
  */
static uint32_t Machine_MmToSteps(float mm)
{
  /* 每毫米5.33个脉冲，向上取整 */
  return (uint32_t)(mm * MOTOR_PULSE_PER_MM + 0.5f);
}

/**
  * @brief  步进电机移动指定步数
  * @param  dir: 移动方向
  * @param  steps: 移动步数
  * @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
  */
static uint8_t Machine_MoveSteps(Motor_DirectionTypeDef dir, uint32_t steps)
{
  uint32_t i;
  
  /* 设置方向 */
  Machine_SetDirection(dir);
  DelayUs(STEP_DELAY_US);
  
  /* 移动指定步数 */
  for (i = 0; i < steps; i++)
  {
    /* 检查限位传感器 */
    if (Machine_IsAtLimit())
    {
      return 1; /* 到达限位点，返回错误 */
    }
    
    /* 移动一步 */
    Machine_Step();
    DelayUs(STEP_DELAY_US);
  }
  
  return 0; /* 成功 */
}

/* USER CODE END 0 */

/* Exported functions --------------------------------------------------------*/

/**
  * @brief  检测步进电机是否在原点
  * @note   PB3状态为0表示检测到步进电机在原点
  * @retval 1: 在原点, 0: 不在原点
  */
uint8_t Machine_IsAtOrigin(void)
{
  GPIO_PinState pinState;
  
  /* 读取PB3引脚状态 */
  pinState = HAL_GPIO_ReadPin(MOTOR_ORIGIN_PIN_PORT, MOTOR_ORIGIN_PIN);
  
  /* PB3为0表示在原点 */
  return (pinState == GPIO_PIN_RESET) ? 1 : 0;
}

/**
  * @brief  检测步进电机是否在临界点（限位传感器）
  * @note   PG15状态为0表示检测到步进电机到达临界点，不能再前进了
  * @retval 1: 在临界点, 0: 不在临界点
  */
uint8_t Machine_IsAtLimit(void)
{
  GPIO_PinState pinState;
  
  /* 读取PG15引脚状态 */
  pinState = HAL_GPIO_ReadPin(MOTOR_LIMIT_PIN_PORT, MOTOR_LIMIT_PIN);
  
  /* PG15为0表示在临界点 */
  return (pinState == GPIO_PIN_RESET) ? 1 : 0;
}

/**
  * @brief  设置步进电机方向
  * @param  dir: 方向
  *         MOTOR_DIR_CW  (0): 向左移动 (CW - Clockwise)
  *         MOTOR_DIR_CCW (1): 向右移动 (CCW - Counter Clockwise)
  * @note   PD7为0表示向左，1表示向右
  * @retval None
  */
void Machine_SetDirection(Motor_DirectionTypeDef dir)
{
  GPIO_PinState pinState;
  
  /* 根据方向设置PD7引脚状态 */
  /* CW(0) = 向左 = GPIO_PIN_RESET, CCW(1) = 向右 = GPIO_PIN_SET */
  pinState = (dir == MOTOR_DIR_CW) ? GPIO_PIN_RESET : GPIO_PIN_SET;
  
  /* 设置方向引脚 */
  HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_DIR_PIN_PORT, MOTOR_DIR_PIN, pinState);
}

/**
  * @brief  控制气缸状态
  * @param  state: 状态 (0: 张开, 1: 闭合)
  * @note   PG8为0表示张开，1表示闭合
  * @retval None
  */
void Machine_SetCylinder(uint8_t state)
{
  GPIO_PinState pinState;
  
  /* 根据状态设置PG8引脚状态 */
  /* 0 = 张开 = GPIO_PIN_RESET, 1 = 闭合 = GPIO_PIN_SET */
  pinState = (state == 0) ? GPIO_PIN_RESET : GPIO_PIN_SET;
  
  /* 设置气缸控制引脚 */
  HAL_GPIO_WritePin(CYLINDER_PIN_PORT, CYLINDER_PIN, pinState);
}

/**
  * @brief  步进电机移动一步
  * @note   产生一个脉冲信号，电机移动一步
  *         移动1mm需要5.33个脉冲，所以一步约等于1/5.33 mm
  *         脉冲时序：低->高->低
  * @retval None
  */
void Machine_Step(void)
{
  /* 确保步进引脚初始为低电平 */
  HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_STEP_PIN_PORT, MOTOR_STEP_PIN, GPIO_PIN_RESET);
  DelayUs(STEP_PULSE_LOW_TIME_US);
  
  /* 产生高电平脉冲 */
  HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_STEP_PIN_PORT, MOTOR_STEP_PIN, GPIO_PIN_SET);
  DelayUs(STEP_PULSE_HIGH_TIME_US);
  
  /* 恢复低电平 */
  HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_STEP_PIN_PORT, MOTOR_STEP_PIN, GPIO_PIN_RESET);
  DelayUs(STEP_PULSE_LOW_TIME_US);
}

/**
  * @brief  步进电机移动到原点
  * @note   一直向左移动直到检测到原点传感器（PB3为0）
  *         如果检测到限位传感器（PG15为0），则停止并返回错误
  * @retval 0: 成功到达原点, 1: 到达限位点（错误）
  */
uint8_t Machine_MoveToOrigin(void)
{
  uint32_t stepCount = 0;
  
  /* 设置方向为向左（CW） */
  Machine_SetDirection(MOTOR_DIR_CW);
  DelayUs(STEP_DELAY_US);
  
  /* 如果已经在原点，直接返回 */
  if (Machine_IsAtOrigin())
  {
    return 0;
  }
  
  /* 一直向左移动直到检测到原点 */
  while (!Machine_IsAtOrigin())
  {
    /* 检查限位传感器 */
    if (Machine_IsAtLimit())
    {
      return 1; /* 到达限位点，返回错误 */
    }
    
    /* 防止无限循环 */
    if (stepCount++ > MAX_STEPS_TO_ORIGIN)
    {
      return 1; /* 超时，返回错误 */
    }
    
    /* 移动一步 */
    Machine_Step();
    DelayUs(STEP_DELAY_US);
  }
  
  return 0; /* 成功到达原点 */
}

/**
  * @brief  步进电机从原点移动到中心点
  * @note   从原点（传感器位置）向右移动215.0mm到达中心点
  * @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
  */
uint8_t Machine_MoveToCenter(void)
{
  uint32_t steps;
  
  /* 计算需要的步数：215.0mm */
  steps = Machine_MmToSteps(MOTOR_ORIGIN_DISTANCE);
  
  /* 向右移动 */
  return Machine_MoveSteps(MOTOR_DIR_CCW, steps);
}

/**
  * @brief  步进电机从中心点移动到1#料位置
  * @note   从中心点向左移动192.4mm到达1#料
  * @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
  */
uint8_t Machine_MoveToMaterial1(void)
{
  uint32_t steps;
  
  /* 计算需要的步数 */
  steps = Machine_MmToSteps(DISTANCE_TO_MATERIAL1);
  
  /* 向左移动 */
  return Machine_MoveSteps(MOTOR_DIR_CW, steps);
}

/**
  * @brief  步进电机从中心点移动到2#料位置
  * @note   从中心点向左移动65.4mm到达2#料
  * @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
  */
uint8_t Machine_MoveToMaterial2(void)
{
  uint32_t steps;
  
  /* 计算需要的步数 */
  steps = Machine_MmToSteps(DISTANCE_TO_MATERIAL2);
  
  /* 向左移动 */
  return Machine_MoveSteps(MOTOR_DIR_CW, steps);
}

/**
  * @brief  步进电机从中心点移动到3#料位置
  * @note   从中心点向右移动61.6mm到达3#料
  * @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
  */
uint8_t Machine_MoveToMaterial3(void)
{
  uint32_t steps;
  
  /* 计算需要的步数 */
  steps = Machine_MmToSteps(DISTANCE_TO_MATERIAL3);
  
  /* 向右移动 */
  return Machine_MoveSteps(MOTOR_DIR_CCW, steps);
}

/**
  * @brief  步进电机从中心点移动到4#料位置
  * @note   从中心点向右移动188.6mm到达4#料
  * @retval 0: 成功, 1: 失败（到达限位点）
  */
uint8_t Machine_MoveToMaterial4(void)
{
  uint32_t steps;
  
  /* 计算需要的步数 */
  steps = Machine_MmToSteps(DISTANCE_TO_MATERIAL4);
  
  /* 向右移动 */
  return Machine_MoveSteps(MOTOR_DIR_CCW, steps);
}

/**
  * @brief  从中心点移动到1#料位置并取料，然后返回中心点放料
  * @note   1. 从中心点移动到1#料位置
  *         2. 闭合气缸取料
  *         3. 返回中心点
  *         4. 张开气缸放料
  * @retval 0: 成功, 1: 失败（移动失败）
  */
uint8_t Machine_PickMaterial1(void)
{
  /* 从中心点移动到1#料位置 */
  if (Machine_MoveToMaterial1() != 0)
  {
    return 1; /* 移动失败 */
  }
  
  /* 延时，确保到位 */
  DelayUs(10000); /* 10ms延时 */
  
  /* 闭合气缸取料 */
  Machine_SetCylinder(1);
  DelayUs(100000); /* 100ms延时，确保气缸闭合完成 */
  
  /* 从1#料位置返回中心点（向左移动192.4mm，返回需要向右移动） */
  {
    uint32_t steps;
    steps = Machine_MmToSteps(DISTANCE_TO_MATERIAL1);
    if (Machine_MoveSteps(MOTOR_DIR_CCW, steps) != 0)
    {
      return 1; /* 返回失败 */
    }
  }
  
  /* 延时，确保到位 */
  DelayUs(10000); /* 10ms延时 */
  
  /* 张开气缸放料 */
  Machine_SetCylinder(0);
  DelayUs(100000); /* 100ms延时，确保气缸张开完成 */
  
  return 0; /* 成功 */
}

/* USER CODE BEGIN 1 */

/* USER CODE END 1 */