Arduino/pump_controller_8_2_OLED_DONE/README.md

# Pump Controller v8.2 (OLED)

Контроллер мониторинга насосной станции на **Wemos D1 Mini (ESP8266)**.

Следит за состоянием трёх насосов (два основных + резервный), выдаёт сухие
контакты аварии, показывает статус на OLED-дисплее, публикует веб-панель в
локальной сети и отправляет события на HTTPS-webhook (n8n).

---

## 1. Состав репозитория

| Файл | Назначение |
|---|---|
| `pump_controller_8_2_OLED_DONE.ino` | Весь прошивочный код (single-file Arduino sketch) |
| `README.md` | Техническая документация (этот файл) |
| `MANUAL.md` | Руководство пользователя / монтажника |
| `docs/specs/` | Согласованные проектные решения по крупным изменениям |

---

## 2. Аппаратная часть

### 2.1 Плата

Wemos D1 Mini (ESP8266). Питание 5 В по microUSB или 3.3 В на пин `3V3`.

**Флеш на целевой плате — 2 МБ.** Это важно: клоны Wemos D1 Mini встречаются с
1, 2 и 4 МБ, а размер, выбранный в IDE, обязан совпадать с физическим. Иначе
области EEPROM и файловой системы окажутся за пределами микросхемы и настройки
не сохранятся — см. раздел 6.1, там разобран ровно этот случай.

Проверить фактический размер: `ESP.getFlashChipRealSize()`, прошивка печатает
его в лог при старте строкой `[FLASH] по настройке IDE: ... физически: ...`.

### 2.2 Распиновка

Выходы рассчитаны на релейные модули **active-LOW** (`LOW` на входе = реле
включено).

| Пин | Имя в коде | Режим | Логика |
|---|---|---|---|
| `D1` | I2C SDA | — | OLED |
| `D2` | I2C SCL | — | OLED |
| `D5` | `IN_PUMP_1` | `INPUT_PULLUP` | `LOW` = насос 1 работает |
| `D6` | `IN_PUMP_2` | `INPUT_PULLUP` | `LOW` = насос 2 работает |
| `D7` | `IN_PUMP_EMERGENCY` | `INPUT_PULLUP` | `LOW` = резервный насос работает |
| `D3` | `OUT_ALARM_MAIN` | `OUTPUT` | `LOW` = реле «Авария» включено |
| `D4` | `OUT_ALARM_EMERGENCY` | `OUTPUT` | `LOW` = реле «Резерв» включено |
| `D8`, `D0`, `A0` | — | — | не используются |

### 2.3 Почему выходы именно на D3 и D4

Для реле active-LOW безопасное состояние — пин в `HIGH`. Значит выход обязан
сидеть на пине, который держит `HIGH` **всю загрузку**, пока `setup()` ещё не
выполнился, иначе реле щёлкнет ложной аварией при каждом включении питания.

| Пин | GPIO | Уровень при загрузке | Реле active-LOW при загрузке |
|---|---|---|---|
| `D3` | 0 | подтянут `HIGH` (10к) | выключено ✓ |
| `D4` | 2 | подтянут `HIGH` (10к) | выключено ✓ |
| `D8` | 15 | подтянут **`LOW`** (10к) | **включено** ✗ |
| `D1`,`D2`,`D5`,`D6`,`D7` | 5,4,14,12,13 | не определён до `pinMode` | неопределённо |

Для реле active-**HIGH** вывод был бы обратным: `D8` — лучший пин, `D3`/`D4` —
худшие. Логика выходов и выбор пинов связаны жёстко; менять одно без другого
нельзя.

В `setup()` порядок операций тоже важен: `digitalWrite(pin, HIGH)` вызывается
**до** `pinMode(pin, OUTPUT)`, иначе защёлка выхода может кратковременно выдать
`LOW`.

Инверсия уровня локализована в одной функции — единственном месте, где она
существует:

```cpp
void setRelay(int pin, bool on) { digitalWrite(pin, on ? LOW : HIGH); }
```

### 2.4 Прочие особенности ESP8266

* `D4` (GPIO2) — встроенный светодиод платы, тоже активен от `LOW`. Реле
  «Резерв» получает бесплатную индикацию на плате.
* `D3` (GPIO0) — пин выбора режима загрузки. Схема автосброса USB дёргает его
  вниз при заливке скетча, поэтому реле «Авария» щёлкает при каждой прошивке.
  Косметика, но пугает.
* `A0` — **только аналоговый вход** (0–3.2 В, без внутренней подтяжки). Ни
  цифровым выходом, ни входом с подтяжкой быть не может, поэтому в бюджет
  цифровых пинов не входит.
* Схема **не fail-safe**: авария включает реле, поэтому обесточенный контроллер
  сигнала не даёт. Если нужна отказобезопасность — снимайте нагрузку с
  нормально замкнутого (NC) контакта реле, тогда пропажа питания читается как
  авария.

### 2.5 Дисплей

SSD1306 128×64, I2C, адрес по умолчанию `0x3C` (константа `OLED_ADDR`).
Если экран не найден — в лог уходит сообщение, прошивка продолжает работать
без дисплея (`oledOK = false`).

### 2.6 Подключение датчиков

Датчик — сухой контакт (реле пускателя, датчик потока, контакт КМ).
Замкнут на GND → насос считается работающим. Внешние резисторы не нужны,
используется внутренняя подтяжка.

---

## 3. Зависимости

Устанавливаются через Arduino Library Manager:

* Adafruit SSD1306
* Adafruit GFX Library
* WiFiManager (tzapu)
* ArduinoJson (v7)

Входят в ESP8266 core: `ESP8266WiFi`, `ESP8266WebServer`, `ESP8266HTTPClient`,
`WiFiClientSecure`, `LittleFS`, `Wire`.

Board: **LOLIN(WEMOS) D1 R2 & mini**, Upload speed 921600.

**Flash Size: `2MB (FS:128KB OTA:~960KB)`** — под физические 2 МБ целевой платы.

Два требования к этой настройке, оба обязательные:

* **Размер должен совпадать с физическим чипом.** Выбранные 4 МБ на плате с 2 МБ
  уводят и EEPROM, и файловую систему за границу микросхемы — настройки молча
  не сохраняются (раздел 6.1).
* **Файловая система должна быть ненулевой.** При `FS:none` сохранять настройки
  некуда; прошивка скажет об этом в лог при старте и покажет предупреждение в
  веб-панели.

Раскладка для 2 МБ (любой из вариантов `2MB (FS:...)`) кладёт файловую систему
ниже `0x1FB000`, а EEPROM — в сектор 511, то есть внутрь чипа.

После смены `Flash Size` заливайте прошивку заново: меняется заголовок
загрузчика и границы областей. Учтите, что **сохранённые учётные данные Wi-Fi
при этом теряются** и прибор поднимет портал `Pump_Control_Set`.

---

## 4. Логика работы

### 4.1 Антидребезг

`updatePumpState()` для каждого входа:

```
если чтение изменилось          -> сбросить таймер lastDebounceTime
если чтение стабильно > 3000 мс -> зафиксировать stableState
```

`debounceDelay = 3000 мс` — длинный намеренно: фильтрует пусковые дребезги
пускателя и кратковременные просадки.

### 4.2 Готовность системы

`systemReady` становится `true` через `debounceDelay + 500 мс` после старта.
До этого момента аварии не формируются и webhook не отправляется — иначе
при включении питания система рапортовала бы ложную аварию.

### 4.3 Основная авария

Условие: **оба** основных насоса стоят (`!p1 && !p2`).

```
bothStopped -> запуск таймера mainAlarmStartTime
   выдержка alarmDelaySec (настраивается, по умолчанию 5 с)
   -> реле «Авария» включено
   -> webhook {"event":"MAIN PUMPS","status":"ALARM"}   (однократно)

любой насос запустился
   -> реле «Авария» выключено
   -> webhook {"event":"MAIN PUMPS","status":"OK"}      (однократно)
```

Суммарная задержка от факта остановки до аварии: `3 с` (дребезг, константа
`debounceDelay`) + `alarmDelaySec`. При значениях по умолчанию ≈ **8 секунд**.

### 4.4 Резервный насос

Логика симметрична основной аварии — та же схема «ожидание, затем реакция»:

```
pE = работает -> запуск таймера emergStartTime
   выдержка emergDelaySec (настраивается, по умолчанию 0 с)
   -> реле «Резерв» включено
   -> webhook EMERGENCY PUMP / STARTED                 (однократно)

pE = стоит    -> реле «Резерв» выключено
   -> webhook EMERGENCY PUMP / STOPPED                 (однократно)
```

При `emergDelaySec = 0` условие `millis() - emergStartTime >= 0` выполняется на
следующей же итерации `loop()`, то есть реакция мгновенная.

### 4.5 Однократность и общая выдержка

Обе выдержки гасят **и реле, и webhook одновременно** — это одна настройка на
канал, а не отдельные таймеры для реле и уведомления.

Флаги `mainAlarmSent` / `emergencyActiveSent` гарантируют отправку ровно
одного webhook на каждый переход состояния.

---

## 5. Webhook

`POST` на `settings.webhookUrl`, `Content-Type: application/json`:

```json
{"event":"MAIN PUMPS","status":"ALARM","device":"Wemos_D1_Pump"}
```

| `event` | `status` |
|---|---|
| `MAIN PUMPS` | `ALARM` / `OK` |
| `EMERGENCY PUMP` | `STARTED` / `STOPPED` |

Поле `device` берётся из настройки `settings.deviceName` (задаётся через веб-панель,
по умолчанию `Wemos_D1_Pump`). Значение отфильтровано при вводе до
`[A-Za-z0-9_-]`, поэтому экранирование в JSON не требуется — сломать тело
запроса ему нечем.

TLS-соединение поднимается через `WiFiClientSecure` с `setInsecure()` —
сертификат сервера **не проверяется**. Достаточно для отправки в доверенную
локальную/корпоративную инфраструктуру, но не защищает от MITM.

### 5.1 Бюджет отправки

Отправка остаётся синхронной — BearSSL выполняет TLS-хендшейк блокирующе, и
полностью асинхронного HTTPS на ESP8266 без хрупких сторонних библиотек нет.
Вместо этого блокировка **ограничена по времени** бюджетом
`WEBHOOK_BUDGET_MS = 3000 мс`, который расходуется по этапам:

1. **Разбор URL** (`parseWebhookHost`) — извлекает имя хоста, мгновенно.
2. **DNS** — `WiFi.hostByName(host, ip, WEBHOOK_DNS_BUDGET_MS)`, лимит 800 мс.
3. **TCP + TLS + чтение ответа** — `http.setTimeout(остаток бюджета)`.

Шаг 2 существует именно ради потолка: `WiFiClientSecureCtx::connect(name, port)`
внутри вызывает `WiFi.hostByName()` **без таймаута** и на мёртвом DNS подвешивает
`loop()` примерно на 10 секунд. Предварительный резолв с лимитом кладёт адрес в
кэш lwIP, после чего внутренний резолв возвращается мгновенно. Соединение
по-прежнему устанавливается по имени, поэтому SNI и заголовок `Host` не ломаются
(важно, если webhook живёт за реверс-прокси).

Шаг 3 опирается на то, что `HTTPClient::connect()` вызывает
`_client->setTimeout(_tcpTimeout)` **до** `_client->connect()`, а хендшейк
BearSSL ограничен тем же `_timeout`. Чтение ответа ограничено отдельно —
собственным циклом `HTTPClient` по `_tcpTimeout`.

Проверять бюджет между фазами внутри `HTTPClient` нельзя, поэтому потолок не
строго 3000 мс. Но провал любой фазы обрывает цепочку, так что лимиты не
складываются. Реальные худшие случаи:

| Сценарий | Задержка |
|---|---|
| Успешная отправка | 300–1500 мс |
| DNS не отвечает | ~800 мс |
| IP не отвечает (чёрная дыра) | ~800 мс + остаток бюджета |
| TLS не поднимается | то же |
| Хендшейк прошёл, ответа нет | ~1500 мс + остаток бюджета ≈ 3.5 с |

До введения бюджета те же сценарии давали 10–15 секунд.

Фактическое время каждой отправки пишется в лог: `[HTTP] Код: 200 (412 мс)`.

---

## 6. Хранение настроек (LittleFS)

Настройки лежат в файловой системе LittleFS, в файле `/settings.json`:

```json
{"webhook":"https://...","device":"Wemos_D1_Pump","alarm_delay":5,"emerg_delay":0}
```

| Поле структуры `AppSettings` | Ключ JSON | По умолчанию |
|---|---|---|
| `webhookUrl` (`char[221]`) | `webhook` | пусто |
| `deviceName` (`char[32]`) | `device` | `Wemos_D1_Pump` |
| `alarmDelaySec` (`uint16`) | `alarm_delay` | `5` |
| `emergDelaySec` (`uint16`) | `emerg_delay` | `0` |

Имена ключей вынесены в константы `KEY_*` и используются и при чтении, и при
записи — рассинхронизация имён между load и save самый частый источник багов в
таком коде, а через константу компилятор их разойтись не даст.

Строки хранятся как `char[]`, а не `String`: прибор работает месяцами без
перезагрузки, и глобальные `String` фрагментировали бы кучу.

### 6.1 История: почему настройки не сохранялись

Реальный случай, разобранный на этом проекте. Симптом: настройки и webhook
пропадают после перезагрузки.

**Корневая причина — несовпадение размера флеша.** В IDE было выбрано
`4MB (FS:2MB OTA:~1019KB)`, тогда как физически на плате **2 МБ**:

| Область | Смещение при настройке 4MB | Внутри чипа 2 МБ (`0x200000`)? |
|---|---|---|
| Сектор EEPROM | `0x3FB000` = 4 173 824 | нет, вдвое дальше конца |
| Начало LittleFS | `0x400000` = 2 097 152 | нет, ровно за границей |

`EEPROM.commit()` возвращал `false`, потому что `spi_flash_erase_sector()`
обращался к несуществующему сектору.

**Лечится настройкой IDE, а не кодом:** любой вариант `2MB (FS:...)` кладёт
файловую систему ниже `0x1FB000`, а EEPROM — в сектор 511, то есть внутрь чипа.
С верной настройкой заработали бы оба механизма хранения.

Что было проверено по пути и оказалось ни при чём: библиотека EEPROM, перекрытие
адресов полей, стирание сектора со стороны `WiFiManager::resetSettings()`
(вызывает только `WiFi.disconnect()`).

**Почему всё-таки перешли на LittleFS**, раз причина была не в EEPROM:

* добавление новой настройки — одна строка, без арифметики адресов и без
  версионирования раскладки с миграцией;
* отсутствующий ключ в старом файле не ломает чтение;
* содержимое читается глазами;
* тот же механизм используется в соседних проектах — единообразие.

То есть переход остаётся оправданным по своим качествам, но **проблему решила
настройка `Flash Size`**, а не смена хранилища. Не перепутайте это, если
столкнётесь с похожим симптомом на другой плате.

**Диагностика при старте.** Прошивка печатает геометрию и сама указывает на
несоответствие:

```
[FLASH] по настройке IDE: 4194304 Б, физически: 2097152 Б -> !!! НЕ СОВПАДАЕТ !!!
[FLASH] файловая система: смещение 0x200000, размер 2093056 Б  <<< ЗА ПРЕДЕЛАМИ ФИЗИЧЕСКОГО ФЛЕША!
```

### 6.2 Отказоустойчивость

Загрузка не падает на неполном или повреждённом файле. Порядок в
`settingsBegin()`:

1. `settingsDefaults()` — заполнить структуру значениями по умолчанию;
2. `settingsLoad()` — перезаписать полями из JSON; отсутствующий или битый ключ
   **оставляет значение по умолчанию**;
3. если файла нет или JSON не разобрался — `settingsSave()` создаёт его заново.

Благодаря пункту 2 файл, записанный прошлой версией прошивки, не ломается при
добавлении новых полей — старый `/settings.json` просто не содержит нового ключа,
и подставляется значение по умолчанию.

`settingsClamp()` дополнительно приводит значения к допустимым: пустое
`deviceName` и выдержка больше `DELAY_MAX_SEC` заменяются значениями по
умолчанию. Вызывается и после чтения, и перед записью.

Если ФС не смонтировалась, выполняется `LittleFS.format()` и повторная попытка.
При окончательной неудаче взводится `settingsFsReady = false`: прибор продолжает
работать на значениях по умолчанию, но **веб-панель показывает предупреждение**,
что настройки не переживут перезагрузку. Молчаливой потери настроек больше нет.

### 6.3 Ресурс флеша

Запись происходит только по факту изменения — из обработчика `/set_config`, и
только если хотя бы одно поле реально изменилось. Периодической записи нет и
добавлять её не следует.

### 6.4 Как добавить новую настройку

Синхронно правятся четыре места:

1. константа `*_DEFAULT` рядом с остальными значениями по умолчанию;
2. поле в `struct AppSettings` и строка в `settingsDefaults()`;
3. константа `KEY_*`, строка в `settingsLoad()` и строка в `settingsSave()`;
4. поле формы в `getHTML()` и его разбор в обработчике `/set_config`.

Старый `/settings.json` без нового ключа не сломается — подставится значение по
умолчанию.

### 6.5 Что не хранится здесь

Учётные данные Wi-Fi хранит WiFiManager в своей области флеша, поэтому сброс
Wi-Fi настройки из `/settings.json` не затрагивает, и наоборот.

Пустой `webhookUrl` — легальное состояние. Пока URL не задан,
`sendPostWebhook()` сразу выходит и пишет в лог
`[HTTP] Webhook URL не задан — отправка пропущена`.

---

## 7. Веб-интерфейс

Сервер на порту `80`.

| Маршрут | Метод | Описание |
|---|---|---|
| `/` | `GET` | HTML-панель мониторинга |
| `/status` | `GET` | JSON `{"p1":0,"p2":0,"pE":0,"rMain":0,"rEmg":0}` |
| `/reset_wifi` | `POST` | Стереть настройки Wi-Fi и перезагрузиться |
| `/set_config` | `POST` | Параметры `url`, `device`, `alarm_delay`, `emerg_delay` |

### 7.1 `/set_config`

Одна форма на все настройки. **Пустое или неверное поле означает «не менять»** —
так частично заполненная форма не обнуляет остальные параметры. Запись в файл
выполняется только если что-то реально изменилось.

| Параметр | Валидация | При отказе |
|---|---|---|
| `url` | 1…220 символов | поле не меняется |
| `device` | фильтр до `[A-Za-z0-9_-]`, ≤31 симв.; пусто после фильтрации → отказ | поле не меняется |
| `alarm_delay` | строка целиком из цифр, 0…3600 | поле не меняется |
| `emerg_delay` | строка целиком из цифр, 0…3600 | поле не меняется |

Фильтрация `device` вместо экранирования выбрана осознанно: разрешённый набор
символов безопасен и в теле JSON, и в HTML, поэтому экранирование не нужно
нигде.

### 7.2 Состояние реле

`rMain` и `rEmg` в `/status` — это **логическое** состояние реле из переменных
`relayMainOn` / `relayEmergOn`, а не `digitalRead()` с пина. Так сделано
намеренно: выходы инверсные, и чтение уровня с пина показало бы на панели
обратное действительности.

### 7.3 Автообновление

Панель опрашивает `/status` каждые 2 секунды и перезагружает страницу при любом
изменении JSON. Поскольку состояние реле теперь входит в ответ, страница
обновляется и при срабатывании реле. Шрифты подгружаются с Google Fonts — при
отсутствии интернета у клиента интерфейс отрисуется системным моноширинным
шрифтом.

Аутентификации нет: любой в той же сети может сбросить Wi-Fi, подменить webhook
и изменить выдержки. Контроллер рассчитан на изолированный технологический
сегмент.

---

## 8. OLED

Обновление раз в секунду (`DISPLAY_INTERVAL`).

```
  PUMP CONTROLLER v8
────────────────────────
PUMP 1 : RUNNING
PUMP 2 : STOPPED
BACKUP : STANDBY
────────────────────────
192.168.1.42
STATUS: OK
```

Строка статуса:

| Условие | Текст |
|---|---|
| `!systemReady` | `INIT...` |
| оба основных стоят | `!! ALARM: NO PUMPS !!` (инверсия, мигание 500 мс) |
| работает резерв | `WARN: BACKUP RUNNING` |
| иначе | `STATUS: OK` |

Состояние реле на экран не выводится — свободной строки в макете нет. Реле видны
только в веб-панели и, для «Резерва», по встроенному светодиоду платы на `D4`.

---

## 9. Сброс настроек Wi-Fi

Физической кнопки сброса нет — она удалена осознанно. При сохранённых учётных
данных и пропавшей сети `wm.autoConnect()` не подключается и **сам** поднимает
портал `Pump_Control_Set`, поэтому для этого сценария кнопка не нужна.

Остаётся два способа:

* кнопка **«Сбросить Wi-Fi»** на веб-панели (`POST /reset_wifi`) — работает, пока
  прибор в сети и панель доступна;
* выключить роутер и перезагрузить прибор — `autoConnect()` не найдёт сеть и
  откроет портал.

Второй способ нужен для случая «сеть есть, подключение успешно, но прибор надо
перевести в другую сеть»: простая перезагрузка портал не откроет, так как
подключение проходит успешно.

---

## 10. Известные ограничения

* `setInsecure()` — TLS без проверки сертификата.
* Веб-интерфейс и `/reset_wifi` не защищены паролем.
* Webhook отправляется синхронно и блокирует цикл, но не дольше бюджета
  (см. 5.1). Выходы аварии от этого не зависят: `digitalWrite()` выполняется
  **до** отправки, поэтому реле и сирена не ждут сервер. Подвисает только
  обновление OLED, опрос кнопки и веб-панель.
* События, произошедшие без Wi-Fi или при неудачной отправке, не буферизуются
  и не повторяются — webhook теряется, флаги `mainAlarmSent` /
  `emergencyActiveSent` выставляются независимо от результата POST.
  Ретраи и очередь сознательно не реализованы: контроллер рассчитан на работу
  и без отправки событий, автономность — штатный режим, а не отказ.
* **Пауза мониторинга при старте без сохранённой сети.** `wm.autoConnect()`
  поднимает портал настройки и блокирует `setup()` в цикле ожидания до
  истечения `setConfigPortalTimeout(120)`. Пока `setup()` не завершён, `loop()`
  не выполняется: дребезг не считается, аварии не формируются, выходы не
  переключаются (они остаются в безопасном `LOW`, выставленном до Wi-Fi).
  В установке, где сеть не настраивается никогда, эти 2 минуты повторяются
  при каждом включении питания. Принято как есть; при необходимости лечится
  `wm.setConfigPortalBlocking(false)` + `wm.process()` в `loop()` — с оговоркой,
  что в неблокирующем режиме `setConfigPortalTimeout` не применяется и гасить
  портал придётся своим таймером.
* Логика аварии — «оба стоят»: остановка одного насоса штатной ситуацией
  не считается и никак не сигнализируется.
* Webhook URL хранится в `/settings.json` в открытом виде и отдаётся
  веб-панелью всем, кто может её открыть. Если URL содержит секретный токен —
  доступ к панели равносилен доступу к токену.

---

## 11. Сборка

```bash
arduino-cli compile --fqbn esp8266:esp8266:d1_mini pump_controller_8_2_OLED_DONE.ino
```

```bash
arduino-cli upload -p COM3 --fqbn esp8266:esp8266:d1_mini pump_controller_8_2_OLED_DONE.ino
```

Монитор порта: 115200 бод.