Camper-Monitor/Shared/Bluetooth/VanAlignProtocol.swift

import Foundation

/// Neigungsmesser „VanAlign Pro“ – ein ESP32 mit MPU6050, der Längs- und
/// Querneigung des Fahrzeugs über Bluetooth bereitstellt.
///
/// Anders als die übrigen Geräte gibt es hier kein Rahmenprotokoll: Jede
/// Messgrösse liegt in einer eigenen Charakteristik als 32-Bit-Float.
enum VanAlignProtocol {

    /// Wird vom Gerät beworben, das Gerät ist darüber auffindbar.
    static let serviceUUID = "2A24B789-7AAB-4535-AF3E-EE76A35CC42D"

    static let pitchUUID     = "CAD48E28-7FBE-41CF-BAE9-D77A6C233424"
    static let rollUUID      = "CAD48E28-7FBE-41CF-BAE9-D77A6C233425"
    /// Zwei Floats: die gespeicherten Kalibrier-Offsets.
    static let offsetsUUID   = "CAD48E28-7FBE-41CF-BAE9-D77A6C233426"
    /// Ein Byte: 0 setzt zurück, alles andere kalibriert auf die aktuelle Lage.
    static let calibrateUUID = "CAD48E28-7FBE-41CF-BAE9-D77A6C233427"
    /// Acht Byte: die Einbaulage, lesbar und schreibbar. Siehe `orientation`.
    static let orientationUUID = "CAD48E28-7FBE-41CF-BAE9-D77A6C233428"

    static let calibrateCommand = Data([0x01])
    static let resetCommand = Data([0x00])

    /// Liest einen Winkel aus vier Bytes, little-endian.
    ///
    /// Die Firmware legt den Float per `memcpy` ab, und der ESP32 ist
    /// little-endian – die Reihenfolge steht also fest. Die Web-Oberfläche des
    /// Ursprungsprojekts probiert zusätzlich die umgekehrte Reihenfolge, falls
    /// die erste unplausibel aussieht. Das ist nicht nur unnötig, sondern
    /// schädlich: ein vertauschter Float von 4,25° ergibt gelesen etwa 0,0 und
    /// wirkt damit völlig plausibel. Ein Vorzeichen- oder Wertfehler bliebe so
    /// unbemerkt.
    static func angle(from data: Data) -> Double? {
        guard data.count >= 4 else { return nil }
        var raw: UInt32 = 0
        for (index, byte) in data.prefix(4).enumerated() {
            raw |= UInt32(byte) << UInt32(8 * index)
        }
        let value = Float(bitPattern: raw)
        // NAN meldet die Firmware, solange der Sensor nichts liefert.
        guard value.isFinite, abs(value) <= 180 else { return nil }
        return Double(value)
    }

    /// Die Einbaulage, wie sie im Gerät liegt.
    ///
    /// Acht Byte:
    ///
    ///     0      Version, 1 = gültig gesetzt, 0 = nie geschrieben
    ///     1      Längsachse: 0 = Pitch des Sensors, 1 = Roll des Sensors
    ///     2      längs umgekehrt (0/1)
    ///     3      quer umgekehrt (0/1)
    ///     4..7   Verdrehung um die Hochachse, float32, Grad
    ///
    /// Sie gehört ins Gerät, weil sie den Einbau beschreibt und nicht das
    /// Telefon: iPhone, Uhr und Android sollen dieselbe sehen, ohne sie je
    /// einzeln zu bestimmen. Gerechnet wird trotzdem in den Apps – das Gerät
    /// verwahrt sie nur, sonst rechnete ein älterer Client die Korrektur ein
    /// zweites Mal ein.
    ///
    /// Version 0 heisst „hier stand noch nie etwas“ und ergibt nil; dann gilt,
    /// was die App örtlich gespeichert hat, und sie schreibt es hinauf.
    static func orientation(from data: Data) -> SensorOrientation? {
        let bytes = [UInt8](data)
        guard bytes.count >= 8, bytes[0] == 1 else { return nil }
        var orientation = SensorOrientation()
        orientation.longitudinalSource = bytes[1] == 1 ? .roll : .pitch
        orientation.invertLongitudinal = bytes[2] != 0
        orientation.invertLateral = bytes[3] != 0
        guard let twist = angle(from: data.dropFirst(4).prefix(4)) else { return nil }
        orientation.twist = twist
        return orientation
    }

    /// Dieselben acht Byte in die andere Richtung.
    static func encoded(_ orientation: SensorOrientation) -> Data {
        var bytes = [UInt8](repeating: 0, count: 8)
        bytes[0] = 1
        bytes[1] = orientation.longitudinalSource == .roll ? 1 : 0
        bytes[2] = orientation.invertLongitudinal ? 1 : 0
        bytes[3] = orientation.invertLateral ? 1 : 0
        let raw = Float(orientation.twist).bitPattern
        for index in 0..<4 {
            bytes[4 + index] = UInt8((raw >> UInt32(8 * index)) & 0xFF)
        }
        return Data(bytes)
    }

    /// Die beiden gespeicherten Offsets.
    static func offsets(from data: Data) -> (pitch: Double, roll: Double)? {
        guard data.count >= 8,
              let pitch = angle(from: data.prefix(4)),
              let roll = angle(from: data.dropFirst(4).prefix(4)) else { return nil }
        return (pitch, roll)
    }
}