4349b37f05
- Add include/display_manager.h: DisplayManager class declaration - Two-zone layout: Zone 0 (top, laser time), Zone 1 (bottom, countdown/status) - showLaserTime(), showCountdown(), showIdle(), showStatus(), setBrightness() - rotateCCW() bitmap transformation for 90 deg physical module rotation - charBitmap() for 17-character set (0-9, space, dash, dot, special chars) - Add src/display_manager.cpp: full implementation - Double-init pattern for SPI power stability - showLaserTime() format: <10 -> ' x.x', <100 -> 'xx.x', <1000 -> ' xxx', else 'xxxx' - showCountdown() right-aligned 4-char format - All methods use writeZone() -> writeChar() -> rotateCCW() -> MD_MAX72XX - Add test_sketches/test_display_manager.cpp: 6-step verification test - allLedsOn/Off, showLaserTime (12 boundary values), showCountdown 5->0 - showIdle, showStatus (Err/AP/WiFi/oF), live simulation loop - Update platformio.ini: add test-display-mgr environment - Update src/main.cpp: integrate display.begin/showIdle/update - Update Implementation-Plan.md: mark Phase 4 tasks 4.1-4.3 complete Tested on hardware: all 6 test steps passed
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# Implementation Plan – Laser Cutter MQTT Display
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> Dieses Dokument beschreibt die Entwicklungsreihenfolge des Projekts.
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> Tasks werden während der Entwicklung mit `[x]` abgehakt.
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## Phase 1 – Projekt-Setup & Konfiguration
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- [x] **1.1** `platformio.ini` mit allen benötigten Bibliotheken erweitern
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- `MD_Parola`, `MD_MAX72XX`
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- `PubSubClient`
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- `WiFiManager` (tzapu/WiFiManager)
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- `ESPAsyncWebServer` + `AsyncTCP`
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- `ArduinoJson`
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- `ElegantOTA`
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- `Preferences` (ESP32 built-in, kein Extra-Eintrag nötig)
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- [x] **1.2** `include/config.h` erstellen – zentrale Pin-Definitionen und Konstanten
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- GPIO-Pins (MAX7219 SPI, Laser-Signal)
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- Anzahl der Module (8), Zonen-Aufteilung
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- Standard-Werte (Gratiszeit 20s, MQTT Port 1883, etc.)
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- MQTT-Topic-Konstanten
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- [x] **1.3** Build prüfen (leeres Projekt kompiliert fehlerfrei)
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- [x] **1.4** Test Verdrahtung Dot-Matrix-Display
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- GYMAX7219-Module gemäß Pinbelegung angeschlossen (MOSI GPIO 23, CLK GPIO 18, CS GPIO 5)
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- Hardware-Typ `GENERIC_HW` (verifiziert; physische 90° Verdrehung per Software CCW kompensiert)
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- Externes 5 V-Netzteil erforderlich (~0,5 A / ~2,5 W gemessen; USB-Port reicht nicht)
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- SPI-Taktrate auf 1 MHz reduziert für stabile Ansteuerung aller 8 Module
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- Modul 1 oben-links, Modul 4 oben-rechts, Modul 5 unten-links, Modul 8 unten-rechts
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- Zone 0 (0-idx 0–3) = obere Reihe, Zone 1 (0-idx 4–7) = untere Reihe
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- [x] **1.5** Test Verdrahtung Potentialfreier Schalter (Phase 1: Push Button)
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- Push Button an GPIO 4 und GND angeschlossen (INPUT_PULLUP, kein externer Widerstand nötig)
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- Pegel verifiziert: Button offen = HIGH, Button gedrückt = LOW → Polarität: LOW_ACTIVE
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- Debounce 50 ms funktioniert
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## Phase 2 – NVS Persistenz (`Settings`)
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- [x] **2.1** `include/settings.h` + `src/settings.cpp` erstellen
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Speichert und lädt alle Konfigurationswerte über ESP32 `Preferences` (NVS):
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- MQTT Broker IP, Port, User, Passwort
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- Gratiszeit (0–120 s)
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- Signal-Polarität (`LOW_ACTIVE` / `HIGH_ACTIVE`)
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- Akkumulierte Laserzeit (float, Minuten)
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- Globale Instanz `settings`, `settings.begin()` in `main.cpp`
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- [x] **2.2** Unit-Test (Serial-Output): Werte schreiben, ESP32 neu starten, Werte lesen und verifizieren
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- `test_sketches/test_nvs.cpp` erstellt, `test-nvs` Environment in `platformio.ini`
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- Round-Trip-Test + Persistenz-Check über Neustart
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## Phase 3 – WiFi & WiFiManager
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- [x] **3.1** WiFiManager einbinden
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- `include/wifi_connector.h` + `src/wifi_connector.cpp` erstellt
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- AP-Name: `LaserCutter-Setup` (aus `config.h`)
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- Captive-Portal-Seite für WLAN-Credentials
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- Timeout: 120 s, danach `ESP.restart()`
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- [x] **3.2** Verbindungsstatus-Callback implementieren (für spätere Fehleranzeige)
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- `WifiStatusCallback`-Typ + `onStatusChange()` Methode
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- Status-Enum: `DISCONNECTED`, `AP_ACTIVE`, `CONNECTING`, `CONNECTED`
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- Globale Instanz `wifiConnector`, `wifiConnector.begin()` + `.loop()` in `main.cpp`
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- [x] **3.3** Test: Erstverbindung mit neuem AP, gespeichertes WLAN nach Neustart automatisch verbinden
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- `test_sketches/test_wifi.cpp` erstellt, `test-wifi` Environment in `platformio.ini`
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- BOOT-Taste (GPIO 0, 3 s) löscht Credentials und erzwingt Portal
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- Erstverbindung via Captive Portal ✅, Auto-Reconnect nach Neustart ✅
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## Phase 4 – Dot-Matrix-Display (`DisplayManager`)
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- [x] **4.1** `include/display_manager.h` + `src/display_manager.cpp` erstellen
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Implementierung mit rohem `MD_MAX72XX` (nicht MD_Parola) für vollständige Rotationskontrolle:
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- Zone 0 (Module 0–3, obere Reihe): Laserzeit in Minuten
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- Zone 1 (Module 4–7, untere Reihe): Countdown / Statusmeldungen
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- `rotateCCW()` kompensiert physische 90°-CW-Verdrehung der Module
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- 17 Zeichen-Bitmaps definiert (0–9, Sonderzeichen, Buchstaben)
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- [x] **4.2** Methoden implementiert:
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- `showLaserTime(float minutes)` – obere Zeile (4 Formate je Wertebereich)
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- `showCountdown(int seconds)` – untere Zeile, rechtsbündig (während Gratiszeit)
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- `showIdle()` – ` --` in unterer Zeile wenn kein Countdown aktiv
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- `showStatus(const char* msg)` – max. 4-Zeichen-Statusmeldung (untere Zeile)
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- `setBrightness()`, `allLedsOn()`, `allLedsOff()`, `clear()`, `printToSerial()`
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- `update()` – in `loop()` aufrufen (no-op, Interface für künftige Animationen)
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- `main.cpp` integriert: `display.begin()`, `display.showIdle()`, `display.update()`
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- [x] **4.3** Test: `test_sketches/test_display_manager.cpp`, Environment `test-display-mgr`
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- Alle LEDs EIN/AUS ✅
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- `showLaserTime()` alle 12 Grenzwerte (0.0 – 9999.0 min) ✅
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- `showCountdown()` 5→0 ✅
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- `showIdle()` → ` --` ✅
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- `showStatus()` mit „Err ", „AP ", „WiFi", „ oF" ✅
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- Realistischer Loop: Laserzeit steigt, Countdown 20→0, dann Idle ✅
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## Phase 5 – Laser-Signaldetektion & Zeit-Tracking (`LaserTracker`)
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- [ ] **5.1** `include/laser_tracker.h` + `src/laser_tracker.cpp` erstellen
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- [ ] **5.2** GPIO-Eingang konfigurieren:
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- `INPUT_PULLUP` auf GPIO 4
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- Software-Debounce (min. 50 ms Entprellzeit)
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- Polarität über `Settings` auslesbar
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- [ ] **5.3** Session-Logik implementieren:
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- `onLaserActive()` → Session-Start, Timer starten
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- `onLaserInactive()` → Session-Ende, akkumulierte Zeit aktualisieren, NVS speichern
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- [ ] **5.4** Gratiszeit-Logik:
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- Countdown läuft ab Session-Start
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- Zeit wird erst nach Ablauf der Gratiszeit zur Gesamtzeit addiert
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- `getCountdownRemaining()` → Rückgabe verbleibende Sekunden (0 wenn abgelaufen)
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- [ ] **5.5** Öffentliche Getter:
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- `getTotalMinutes()` → float
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- `getSessionSeconds()` → int (aktuelle Session ohne Gratiszeit)
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- `isActive()` → bool
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- `getLastSessionSeconds()` → int (für MQTT Publish)
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- [ ] **5.6** Test: Laser-Signal simulieren (GPIO auf GND ziehen), Zeitmessung verifizieren
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## Phase 6 – MQTT Client (`MqttClient`)
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- [ ] **6.1** `include/mqtt_client.h` + `src/mqtt_client.cpp` erstellen
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Wrapper um `PubSubClient`
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- [ ] **6.2** Verbindungsaufbau mit Credentials aus `Settings`
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- [ ] **6.3** Publish-Methode `publishSession(sessionSec, totalMin, gratisSec)`:
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- Topic: `lasercutter/session`
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- JSON mit `session_s`, `total_min`, `gratiszeit_s`, `ts`
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- Wird von `LaserTracker` beim Session-Ende aufgerufen
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- [ ] **6.4** Publish-Methode `publishStatus(totalMin, ipStr, uptimeSec)`:
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- Topic: `lasercutter/status`
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- Heartbeat alle 60 Sekunden
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- QoS 0
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- [ ] **6.5** Subscribe auf `lasercutter/reset`:
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- Payload `"1"` oder `{"action":"reset"}` → `LaserTracker::resetTotal()`
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- QoS 1
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- [ ] **6.6** Reconnect-Logik (Non-blocking, max. alle 10 Sekunden versuchen)
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- [ ] **6.7** Test: Session-Daten mit MQTT Explorer empfangen, Reset auslösen und verifizieren
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## Phase 7 – Webinterface (`WebServer`)
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- [ ] **7.1** `include/web_server.h` + `src/web_server.cpp` erstellen
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Basierend auf `ESPAsyncWebServer`
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- [ ] **7.2** Route `GET /` – Statusseite (HTML):
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- Aktuelle Laserzeit (Minuten)
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- Letzter Session-Wert (Sekunden)
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- WLAN-Status, MQTT-Status
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- IP-Adresse
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- [ ] **7.3** Route `GET /config` – Konfigurationsformular (HTML):
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- MQTT Broker IP, Port, User, Passwort
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- Gratiszeit (Slider 0–120 s)
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- Signal-Polarität (Radio-Button)
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- [ ] **7.4** Route `POST /config` – Konfiguration speichern (via `Settings`, NVS)
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- [ ] **7.5** Route `POST /reset` – Laserzeit zurücksetzen (Button auf Statusseite)
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- [ ] **7.6** ElegantOTA unter `/update` einbinden
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- [ ] **7.7** Test: Alle Seiten im Browser aufrufen, Konfiguration ändern und nach Neustart prüfen
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## Phase 8 – Integration & Hauptprogramm (`main.cpp`)
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- [ ] **8.1** `main.cpp` aufräumen und alle Module initialisieren:
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- Reihenfolge: `Settings` → `DisplayManager` → `WiFiManager` → `MqttClient` → `WebServer` → `LaserTracker`
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- [ ] **8.2** `loop()` implementieren:
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- `displayManager.update()`
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- `laserTracker.update()` (GPIO-Polling + Session-Logik)
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- `mqttClient.loop()` (Reconnect + Heartbeat)
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- `displayManager.showLaserTime(laserTracker.getTotalMinutes())`
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- `displayManager.showCountdown(...)` oder `showIdle()` oder `showError(...)`
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- [ ] **8.3** Callback von `LaserTracker` → `MqttClient.publishSession(...)` verdrahten
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- [ ] **8.4** WLAN/MQTT-Fehlerzustand auf Display spiegeln
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- [ ] **8.5** Watchdog Timer aktivieren (ESP32 WDT, 30 s)
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## Phase 9 – OTA & Stabilisierung
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- [ ] **9.1** ElegantOTA in `main.cpp` initialisieren und in `loop()` einbinden
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- [ ] **9.2** Serielles Logging vereinheitlichen (Log-Level: INFO / DEBUG per `#define`)
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- [ ] **9.3** Langzeit-Test: 24h Betrieb, Speicherleck-Check via Serial Monitor (`ESP.getFreeHeap()`)
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- [ ] **9.4** Edge-Cases testen:
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- Laser aktiv, WLAN wird getrennt → Display läuft weiter
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- MQTT-Broker nicht erreichbar → Reconnect
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- Reset während aktiver Session
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- Neustart nach akkumulierter Zeit → Zeit korrekt aus NVS geladen
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## Phase 10 – Dokumentation & Abschluss
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- [ ] **10.1** README.md finalisieren (Screenshots, Schaltplan-Skizze ggf. ergänzen)
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- [ ] **10.2** `platformio.ini` mit finalen Library-Versionen dokumentieren
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- [ ] **10.3** MQTT-Topics in README.md validieren (mit realem Broker testen)
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- [ ] **10.4** Optionaler Schaltplan (Fritzing / ASCII) für Laser-Signal-Anschluss (Optokoppler)
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## Abhängigkeitsdiagramm (Reihenfolge)
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Phase 1 (Setup)
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└── Phase 2 (NVS/Settings)
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├── Phase 3 (WiFi)
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├── Phase 4 (Display)
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└── Phase 5 (LaserTracker)
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└── Phase 6 (MQTT)
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└── Phase 7 (Webinterface)
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└── Phase 8 (Integration)
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└── Phase 9 (OTA/Stabilisierung)
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└── Phase 10 (Doku)
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## Verwendete MQTT-Topics (Überblick)
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| Topic | Richtung | QoS | Auslöser |
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|------------------------|-----------|-----|-------------------------------|
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| `lasercutter/session` | Publish | 1 | Session-Ende (Laser inaktiv) |
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| `lasercutter/status` | Publish | 0 | Heartbeat alle 60 s |
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| `lasercutter/reset` | Subscribe | 1 | Externer Reset-Befehl |
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*Erstellt: 22. Februar 2026*
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