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# Name:         MESURE DE LA VITESSE DU SON AVEC UN CAPTEUR ULTRASONS
# Level :       Niveau 2
# Purpose:      Ce programme permet de calculer la vitesse du son par rapport a la
#               distance parcourue et au temps de parcours de l'onde ultrasonore
#               Utilisation du capteur Elab-US (ES17002)
#               Utilisation de la librairie de fonctions Eurosmart pour la mesure
#               directe de la duree retourne par le capteur ultrasons
#               Ce capteur utilise 2 entrees numeriques de la carte EDUCADUINO-Lab.
#               Les mesures effectuees sont transmises directement sur la console
#               Python, sur un graphique et dans un fichier csv pour export Excel ou LATIS
#               L'utilisation du graphique necessite d'installer la librairie "matplotlib"
#
# Author:       EUROSMART
# Created:      24/09/2019
# Modified:     29/01/2020
# Copyright:    (c) EUROSMART
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'''----------------Procedure de detection d'EDUCADUINO-Lab-------------------'''
'''  Paragraphe a mettre au complet et absolument au debut de chaque script  '''
'''       pour la reconnaissance de la carte EDUCADUINO-Lab par Python       '''

from eurosmart  import *                    # Importation de la librairie Eurosmart

# Configuration de la communication avec la carte EDUCADUINO-Lab (Elab)
Elab, ComElab = PrepareEducaduinoLab()

# Verification de l'etat de la communication avec EDUCADUINO-Lab

if (ComElab == None):
    input('Probleme de communication avec la carte EDUCADUINO-Lab.\nProgramme interrompu ! Verifier la connection')
    sys.exit();                             # Sortie du programme.
if (Elab == None):
    input("La librairie Nanpy n'a pas ete televersee dans la carte EDUCADUINO-Lab.\nProgramme interrompu !\nPour televerser Nanpy, executer le fichier Prepare_EDUCADUINO-Lab.py se trouvant sur la cle, dans le repertoire : Documentation\Prepare EDUCADUINO-Lab")
    ComElab.close();                        # Liberation du port de communication.
    sys.exit();                             # Sortie du programme.

'''------------------------Librairies complementaires------------------------'''

import  matplotlib.pyplot    as     plt     # Utilisation de la librairie graphique qu'on appelera "plt"
from    time                 import sleep   # Importation fonction SLEEP de la librairie Python TIME
import  math                                # Importation librairie mathematique
import  sys                                 # Importation librairie de controle des erreurs systemes
import  os                                  # Importation librairie des outils pour la gestion des fichiers

'''-------------------------Constantes et Variables--------------------------'''

eurosmart = Eurosmart(connection=ComElab)   # Creation d'un nom pour appel des fonctions de la librairie Eurosmart

_NUM_BROCHE_ECHO = 18  			            # Broche de lecture du signal Echo
_NUM_BROCHE_TRIG = 19                       # Broche de lecture du signal Trig

NomFichier='Courbe vitesse du son.csv'      # Definition du nom du fichier csv

'''----------------------------Boucle principale-----------------------------'''

def main():
    """
    Procedure principale.
    - Mesure de la vitesse du son grace a la mesure du temps de parcours du son
      entre le capteur ELAB_US et la distance connue de l'obstacle
    - Affichage de la mesure sur la console Python.
    - Creation d'un fichier de donnes CSV pour exportation vers Excel ou LATIS
    - Affichage de la courbe sur un graphique Python (matplotlib)
    """

# Configuration du fichier CSV qui sera cree a la fin de l'acquisition

    repertoireCourant = os.getcwd()                         # Lecture du repertoire courant de l'application.
    try:
        file = open(NomFichier, 'w')                        # Creation du fichier.
    except:
        print('Le fichier', NomFichier , 'est verrouille par une autre application. Fermer le fichier et relancer le script.')
        ComElab.close() 
        sys.exit()                                          # Sortie de l'application en cas d'erreur d'acces au fichier.

    file.write('Distance_m;Duree_s\n')                      # Ecriture de la ligne de titres du fichier CSV

# Creation et initialisation du graphique

    fig = plt.figure()                                      # Creation de l'objet figure
    ax = fig.add_subplot(111)                               # Configure 1e graphe sur la figure.
    
    ax.set_title('Courbe D=f(t)')                           # Affectation du titre du graphe
    ax.set_xlabel('Duree (ms)')                             # Titre des abscisses
    ax.set_ylabel('Distance (cm)')                          # Titre des ordonnees
    ax.grid(True)                                           # Affichage de la grille.

    # Listes utilisees pour recueillir les mesures.
    x = []
    y = []
    courbeXY, = ax.plot(x, y, '+r')                         # Associe la courbe aux liste de donnees.
    # Remarque : Pour afficher des croix vertes, mettre '+g' au lieu de '+r'

    plt.ion()                                               # Modification dynamique du graphe.
    plt.show()                                              # Affichage du graphe.

# Boucle de mesures

    while True:
        
        # Saisie manuelle de la valeur de la distance
        valeurSaisie = input( "Saisir la valeur de la distance en cm ou [q] pour terminer la saisie :")
        if (valeurSaisie == 'q'):
            print("Fermer le graphe pour terminer l'application et lancer la sauvegarde du fichier csv.")
            break                                           # Sortie de la boucle
        else :
            try:
                distance_cm = float(valeurSaisie)
            except:
                print ('Saisie incorrecte.');
                continue                                    # Retour en debut de boucle.
                pass
            pass
        pass

        # Creation d'une chaine de caracteres pour afficher la distance en cm avec 0 decimales (.0f)
        chaineAffichageDistance_cm = f'Distance:{distance_cm:.0f} cm'
        
        # Appel de la fonction de mesure de la duree en s A/R de l'onde depuis la librairie Eurosmart
        dureeAR_s = eurosmart.MesureDtUS(_NUM_BROCHE_TRIG,_NUM_BROCHE_ECHO)
        dureeR_s = dureeAR_s / 2                            # Calcul de la duree pour le retour uniquement
 
        if dureeR_s == 0:                                   # Gestion de l'erreur si dureeR_s =0 
            print("Obstacle trop loin, defaut capteur ou erreur de connection. Verifier et relancer le programme.")
            break
        else:
            # Conversion s en ms de la duree pour l'affichage
            dureeR_ms = dureeR_s * 1000
            # Creation d'une chaine de caracteres pour afficher la duree en ms avec 3 decimales (.3f)
            chaineAffichageDuree_ms = f'Duree:{dureeR_ms:.3f} ms'
        
            # Calcul de la vitesse du son en m/s instantanee
            distance_m = distance_cm / 100
            VSon = distance_m / dureeR_s
            # Creation d'une chaine de caracteres pour afficher la vitesse du son en m/s avec 0 decimales (.0f)
            chaineAffichageVSon = f'Vitesse du son:{VSon:.0f} m/s'

            # Affichage des resultats sur la console Python
            print(chaineAffichageDistance_cm+'   '+chaineAffichageDuree_ms+'   '+chaineAffichageVSon)

            # Ecriture des mesures dans le fichier CSV.
            chaineAffichageDistance = f'{distance_m:.3f}'       # Formatage de la chaine d'affichage de la distance
            chaineAffichageDuree = f'{dureeR_s:.6f}'            # Formatage de la chaine d'affichage de la duree
     
            file.write(chaineAffichageDistance+';'+chaineAffichageDuree+'\n')

            # Affichage des mesures dans le graphe / Ajout de la nouvelle mesure dans les listes de points x et y

            x.append(dureeR_ms)                                 # Ajout de la nouvelle mesure dans la liste de points x
            y.append(distance_cm)                               # Ajout de la nouvelle mesure dans la liste de points y
        
            minX = min(x) - 0.1
            maxX = max(x) + 0.1
            minY = min(y) - 1
            maxY = max(y) + 1
            if max(y) > 0:
                ax.set_ylim([minY,maxY])
            if max(x) > 0:
                ax.set_xlim([minX,maxX])

            # Mise a jour de la courbe avec les nouvelles listes de points.
            courbeXY.set_xdata(x)
            courbeXY.set_ydata(y)
            plt.pause(0.1)                                      # Delai permettant un rafraichissement du graphe.

            pass

    plt.ioff()                                              # Arret de la modification dynamique du graphe.
    plt.show()                                              # Affichage du graphe.
    file.close();                                           # Fermeture du fichier CSV
    pass
    
# Liberation du port de communication avec la carte EDUCADUINO-Lab
    ComElab.close()              

    pass

if __name__ == '__main__':
    main()