main.cpp

/*Libary für die Steuerung eines SpDrS60 Gleisbildstellpults
 *  mit dieser Library können weichen Signale etc. gesteuert werden
 *
 * Implemetiert ist ein Stellwerk mit drei Weichen und entsprechenden Signalen
 * Schema des Stellpults:
 *         /-----
 * ------><------
 * -----<--------
 *
 *  Lennart Klüner 10.04.2022
 */
 
#include <Arduino.h>
#include "WeichenControl.h"
#include "ZugtastenControl.h"
#include "BesetztmeldungControl.h"
#include "HauptsignalControl.h"
#include "Melder.h"
#include "Graph.h"
 
// Weichen
#define anzahlWeichen 3
 
#define w1g 24 // w=Weiche  bzw. Weichenrelais g=Relais für gerade
#define w1k 25 // g=Relais für gerade
#define w2g 22
#define w2k 23
#define w3g 26
#define w3k 27
 
#define wt1 11 // Pinbelegung Weichentasten
#define wt2 20
#define wt3 2
 
// Pinbelegung der WeichenLEDs
#define ledw1g 109
#define ledw1k 108
#define ledw2g 50
#define ledw2k 39
#define ledw3g 106
#define ledw3k 104
 
#define ledw1gRot 110
#define ledw1kRot 51
#define ledw2gRot 101
#define ledw2kRot 38
#define ledw3gRot 107
#define ledw3kRot 105
 
#define weichentimeout 500 // dauer des Schaltvorgangs bei den Weichen
#define wgt 18             // Weichengruppentaste
 
#define zta1 5  // Zugstraßentaste 1 an Pin 2
#define zta2 21 // Zugstraßentaste 2 an Pin 3
#define zta3 12 // Zugstraßentaste 3 an Pin 4
#define zta4 3
#define zta5 6
int zta6;
#define zta7 13
#define zta8 4
#define zta9 7
 
// Melder
#define ftueMelderLed 124 // Fahrstraßentastenüberwachung
#define ftueMelderWut 19
#define weckerPin 28
 
// Signale
#define hauptsignalanzahl 4
#define signalsperrtaste 16    // signalsperrtaste, zu testzwecken auf weichengruppentaste gestellt
#define Signalentsperrtaste 17 // s.o
#define shgt 15                // s.o
 
// Signal1
#define rot1 52    // Hp0 (rot) vom Signal 1
#define gruen1 125 // Hp1 (grün)  vom Signal 1
int gelb1;         // Hp2 (langsamfahrt) vom Signal 1
#define sperrmelder1 126
#define signaltaste1 zta3 // Signaltaste, zu tastzwecken weichentaste 1
 
// Signal2
#define rot2 123  // Hp0 (rot) vom Signal 1
#define gruen2 46 // Hp1 (grün)  vom Signal 1
int gelb2;        // Hp2 (langsamfahrt) vom Signal 1
#define sperrmelder2 49
#define signaltaste2 zta4 // Signaltaste, zu tastzwecken weichentaste 1
 
// Signal3
#define rot3 121   // Hp0 (rot) vom Signal 1
#define gruen3 122 // Hp1 (grün)  vom Signal 1
int gelb3;         // Hp2 (langsamfahrt) vom Signal 1
#define sperrmelder3 127
#define signaltaste3 zta7 // Signaltaste, zu tastzwecken weichentaste 1
 
// Signal4
#define rot4 47    // Hp0 (rot) vom Signal 1
#define gruen4 111 // Hp1 (grün)  vom Signal 1
int gelb4;         // Hp2 (langsamfahrt) vom Signal 1
#define sperrmelder4 48
#define signaltaste4 zta8 // Signaltaste, zu tastzwecken weichentaste 1
 
// Pinbelegung Schieberegister
int schieberegisterPins[4] = {4, 8, 9, 10};
 
// Gleisbesetztmelder
#define besetztmelderAnzahl 19
// Melder
Melder ftueMelder("FTÜ-Melder", ftueMelderLed, weckerPin, ftueMelderWut, schieberegisterPins); // Ausgabe von FTÜ im Seriellen Monitior funktioniert nicht
 
// Zugtasten
#define zugtastenanzahl 9
int zugtastenPins[zugtastenanzahl] = {zta1, zta2, zta3, zta4, zta5, zta6, zta7, zta8, zta9};
boolean zugtastenRichtung[zugtastenanzahl] = {1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1};
ZugtastenControl zugtastenC(zugtastenanzahl, zugtastenPins, zugtastenRichtung);
 
// Fahrstraßensteuerung
int zugtastenspeicher[2]; // es werden die Zugtasten gespeichert, die gedrückt wurden.
int anzahl = 0;           // zählt wie viele zugtasten gedrückt wurden
 
Graph *graph = nullptr;
 
void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  // Initialisieren der Hauptsignale
  int allgSignaltasten[3] = {signalsperrtaste, Signalentsperrtaste, shgt}; // Signalsperrtaste, Signalentsperrtaste, Signalhaltgruppentaste, Array speichert für jedes Signal wichtige informationen, hält den schreibaufwand geringer
  int rot[hauptsignalanzahl] = {rot1, rot2, rot3, rot4};
  int gelb[hauptsignalanzahl] = {gelb1, gelb2, gelb3, gelb4};
  int gruen[hauptsignalanzahl] = {gruen1, gruen2, gruen3, gruen4};
  int signaltasten[hauptsignalanzahl] = {signaltaste1, signaltaste2, signaltaste3, signaltaste4};
  int sperrmelder[hauptsignalanzahl] = {sperrmelder1, sperrmelder2, sperrmelder3, sperrmelder4};
  boolean richtung[hauptsignalanzahl] = {true, false, true, false};
  HauptsignalControl hauptsignale(hauptsignalanzahl, rot, gelb, gruen, signaltasten, sperrmelder, allgSignaltasten, schieberegisterPins, richtung);
  // int rotPin, int gelbPin, int gruenPin,  int signaltaste, int sperrmelder, int allgSignaltasten[3], int registerPin[4]
 
  // Gleisbesetztmelder
  // jedes Feld muss als einzelner Gleisbesetztmelder definiert sein
  int weichenbesetztmelder[besetztmelderAnzahl] = {0, 0,
                                                   0, 0, 0, 0, 1, 0, 2, 0, 0,
                                                   0, 0, 0, 0, 3, 0, 0, 0};                                                       // Weichennummern werden übergeben
  int besetztmelderEingaenge[besetztmelderAnzahl] = {69, 69, 59, 59, 63, 65, 65, 68, 68, 67, 67, 60, 60, 64, 64, 62, 62, 61, 61}; // an gnd angeschlossen
  int besetztmelderLedsGelb[besetztmelderAnzahl] = {33, 45, 130, 116, 117, 114, 0, 102, 0, 31, 43, 121, 128, 133, 112, 0, 37, 35, 41};
  int besetztmelderLedsRot[besetztmelderAnzahl] = {32, 44, 58, 0, 118, 115, 0, 103, 0, 30, 42, 132, 129, 120, 113, 0, 36, 34, 40};
  BesetztmeldungControl besetztmeldung(besetztmelderEingaenge, besetztmelderLedsGelb, besetztmelderLedsRot, weichenbesetztmelder, besetztmelderAnzahl, schieberegisterPins);
 
  // Weichen
  int weichenPinsGerade[anzahlWeichen] = {w1g, w2g, w3g};
  int weichenPinsKurve[anzahlWeichen] = {w1k, w2k, w3k};
  int weichenLedPinsGerade[anzahlWeichen] = {ledw1g, ledw2g, ledw3g};
  int weichenLedPinsGeradeRot[anzahlWeichen] = {ledw1gRot, ledw2gRot, ledw3gRot};
  int weichenLedPinsKurve[anzahlWeichen] = {ledw1k, ledw2k, ledw3k};
  int weichenLedPinsKurveRot[anzahlWeichen] = {ledw1kRot, ledw2kRot, ledw3kRot};
  int adressWeichenpositionen[anzahlWeichen] = {1, 5, 9};
  int weichentasten[anzahlWeichen] = {wt1, wt2, wt3};
  WeichenControl weichen(anzahlWeichen, weichenPinsGerade, weichenPinsKurve, weichenLedPinsGerade, weichenLedPinsGeradeRot, weichenLedPinsKurve, weichenLedPinsKurveRot, adressWeichenpositionen, weichentimeout, weichentasten, wgt, schieberegisterPins);
 
  int nachbarn[besetztmelderAnzahl][3] = {// Nachbarn ders einzelnen Gleisymbole. Nach nummerierung in einem 2d Array gespeichert. Leere Felder müssen mit einem Wert außerhalb der Wertebereichs gefüllt werden z.B. -1, da dies kleiner als 0 ist.
                                          {1, 8, -1},
                                          {0, -1, -1},
                                          {3, -1, -1},
                                          {2, 4, -1},
                                          {3, 5, -1},
                                          {4, 6, -1},
                                          {5, 7, 15},
                                          {6, 8, -1},
                                          {7, 9, 0},
                                          {8, 10, -1},
                                          {9, -1, -1},
                                          {12, -1, -1},
                                          {11, 13, -1},
                                          {12, 14, -1},
                                          {13, 15, -1},
                                          {16, 14, 6},
                                          {15, 17, -1},
                                          {16, 18, -1},
                                          {17, -1, -1}};
  char gleissymboltyp[besetztmelderAnzahl] = {'-', '+', // wird für die Zuweisung der Aktoren zu den Gleisbildsymbolen benötigt, in Kombination mit Control
                                              '+', 's', '-', '-', '<', '-', '<', 's', '+',
                                              '+', 's', '-', '-', '<', '-', 's', '+'}; //- normales Gleis, + Zugtaste, < weiche, s signal und zugtaste (lesart wie die besetztmelder von links oben nach rechts unten)
 
  weichen.weichenRelaisHIGH(); // wird benötigt, da der Graph erst später erstellt wird und die Relais sonst Schalten würden.
  
 
  // Der folgende Algorithmus fügt den Knoten Attribute, wie Besetztmelder, Weichen, Signale hinzu.
  Gleissymbol knoten[besetztmelderAnzahl]; // Speichert die Knoten, des Graphen
 
  int zta = 0;                                  // zugtastenzähler
  int signal = 0;                               // signalzähler
  int weiche = 0;                               // weichenzähler
  for (int i = 0; i < besetztmelderAnzahl; i++) // erstellen der Gleissymbole bezüglich des Array gleissymboltyp
  {
    if (gleissymboltyp[i] == '-') // wenn normales Gleis
      knoten[i] = Gleissymbol(besetztmeldung.getBesetztmelder(i));
    else if (gleissymboltyp[i] == '+') // zugtaste
    {
      knoten[i] = Gleissymbol(besetztmeldung.getBesetztmelder(i)); //
      zugtastenC.setGleissymbol(zta, &knoten[i]);                  // weise Gleissymbol einer Zugtaste zu
      zta++;
    }
    else if (gleissymboltyp[i] == 's') // signal und zugtaste
    {
      knoten[i] = Gleissymbol(besetztmeldung.getBesetztmelder(i), nullptr, hauptsignale.getHauptsignal(signal));
      zugtastenC.setGleissymbol(zta, &knoten[i]);
      zta++;
      signal++;
    }
    else if (gleissymboltyp[i] == '<') // weiche
    {
      knoten[i] = Gleissymbol(besetztmeldung.getBesetztmelder(i), weichen.getWeiche(weiche));
      weiche++;
    }
  }
 
  graph->prepare();                                         // alle Eingaben an den Relais werden gelöscht und gespeicherte Weichenposition wird angezeigt und ausgeführt
  graph = new Graph(besetztmelderAnzahl, knoten, nachbarn); // erstelle den Graphen
}
 
void loop()
{
  zugtastenspeicher[0] = 0;
  zugtastenspeicher[1] = 0;
  anzahl = 0;
  for (int j = 0; j < zugtastenC.getZugtastenAnzahl(); j++)
  {
    if (zugtastenC.getZugtastenstatus(j) == false && anzahl < 2) // Wenn die Zugstrassentaste gedrückt wurde...
    {                                                            //...und noch nicht zwei Tasten gedrückt wurden
      zugtastenspeicher[anzahl] = j;                             // speichere das Feld auf dem die taste gedrückt wurde
      anzahl++;                                                  // erhöhe die anzahl der gedrückten anzahl an tasten um 1
    }
  }
  if (anzahl > 1)
  {
    graph->fahrstrasseEinstellen(zugtastenC.getZugtaste(zugtastenspeicher[0]), zugtastenC.getZugtaste(zugtastenspeicher[1]));
  }
 
  ftueMelder.tueMelder(zugtastenC);
  graph->updateSymbole();
}