/*
 * sht30_reader.c - 嵌入式Linux I2C温湿度采集应用
 * 交叉编译: arm-linux-gnueabihf-gcc -o sht30_reader sht30_reader.c
 * 板端运行: ./sht30_reader [-i interval] [-l logfile]
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/i2c-dev.h>
#include <time.h>
#include <errno.h>

#define I2C_DEV      "/dev/i2c-1"   /* 树莓派I2C总线1 */
#define SHT30_ADDR   0x44           /* SHT30 I2C设备地址 */
#define MEAS_CMD_H   0x2C           /* 单次测量命令高字节 */
#define MEAS_CMD_L   0x06           /* 单次测量命令低字节(高重复性) */
#define BUFFER_SIZE  6              /* SHT30返回6字节数据 */

/* 从原始数据计算温度 (公式来自SHT30数据手册) */
float calc_temperature(uint16_t raw_temp) {
    return -45.0f + 175.0f * raw_temp / 65535.0f;
}

/* 从原始数据计算湿度 */
float calc_humidity(uint16_t raw_hum) {
    return 100.0f * raw_hum / 65535.0f;
}

/* CRC校验 (SHT30使用多项式0x31) */
uint8_t crc8(const uint8_t *data, uint16_t len) {
    uint8_t crc = 0xFF;
    for (uint16_t i = 0; i < len; i++) {
        crc ^= data[i];
        for (uint8_t j = 0; j < 8; j++) {
            crc = (crc & 0x80) ? (crc << 1) ^ 0x31 : (crc << 1);
        }
    }
    return crc;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    int fd, interval = 2;
    FILE *log_fp = NULL;
    int opt;

    /* 解析命令行参数 */
    while ((opt = getopt(argc, argv, "i:l:h")) != -1) {
        switch (opt) {
            case 'i': interval = atoi(optarg); break;
            case 'l': log_fp = fopen(optarg, "a"); break;
            case 'h':
                printf("用法: %s [-i 采集间隔(秒)] [-l 日志文件路径]\n", argv[0]);
                return 0;
        }
    }

    /* 1. 打开I2C总线设备文件 */
    if ((fd = open(I2C_DEV, O_RDWR)) < 0) {
        perror("打开I2C设备失败");
        return 1;
    }

    /* 2. 设置I2C从设备地址 */
    if (ioctl(fd, I2C_SLAVE, SHT30_ADDR) < 0) {
        perror("设置I2C从机地址失败");
        close(fd);
        return 1;
    }

    printf("✅ I2C设备初始化成功 (地址: 0x%02X)\n", SHT30_ADDR);
    printf("📊 开始采集 (每%d秒一次, 按Ctrl+C停止)\n\n", interval);

    /* 3. 主采集循环 */
    while (1) {
        uint8_t cmd[2] = {MEAS_CMD_H, MEAS_CMD_L};
        uint8_t buf[BUFFER_SIZE];
        struct timespec ts;

        /* 发送测量命令 */
        if (write(fd, cmd, 2) != 2) {
            fprintf(stderr, "❌ 发送命令失败: %s\n", strerror(errno));
            break;
        }

        /* 等待测量完成 (SHT30单次测量典型值15ms) */
        usleep(50000);  /* 50ms 足够安全 */

        /* 读取6字节数据: [Temp_H, Temp_L, CRC, Hum_H, Hum_L, CRC] */
        if (read(fd, buf, BUFFER_SIZE) != BUFFER_SIZE) {
            fprintf(stderr, "❌ 读取数据失败: %s\n", strerror(errno));
            break;
        }

        /* CRC校验 */
        uint16_t raw_temp = (buf[0] << 8) | buf[1];
        uint16_t raw_hum  = (buf[3] << 8) | buf[4];

        if (crc8(buf, 2) != buf[2]) {
            fprintf(stderr, "⚠️ 温度CRC校验失败\n");
            continue;
        }
        if (crc8(buf + 3, 2) != buf[5]) {
            fprintf(stderr, "⚠️ 湿度CRC校验失败\n");
            continue;
        }

        /* 计算并打印结果 */
        float temp = calc_temperature(raw_temp);
        float hum  = calc_humidity(raw_hum);

        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);
        char time_str[64];
        strftime(time_str, sizeof(time_str), "%Y-%m-%d %H:%M:%S",
                 localtime(&ts.tv_sec));

        printf("[%s] 🌡️  温度: %.2f°C   💧 湿度: %.2f%%\n",
               time_str, temp, hum);

        /* 写入日志文件 */
        if (log_fp) {
            fprintf(log_fp, "%s,%.2f,%.2f\n", time_str, temp, hum);
            fflush(log_fp);
        }

        sleep(interval);
    }

    close(fd);
    if (log_fp) fclose(log_fp);
    return 0;
}

chmod +x sht30_reader
./sht30_reader -i 3 -l sensors.log

✅ I2C设备初始化成功 (地址: 0x44)
📊 开始采集 (每3秒一次, 按Ctrl+C停止)

[2026-06-10 14:30:01] 🌡️  温度: 25.38°C   💧 湿度: 62.15%
[2026-06-10 14:30:04] 🌡️  温度: 25.41°C   💧 湿度: 62.08%
[2026-06-10 14:30:07] 🌡️  温度: 25.39°C   💧 湿度: 62.22%