toy-hardware/main/application.h

#ifndef _APPLICATION_H_
#define _APPLICATION_H_

#include <freertos/FreeRTOS.h>
#include <freertos/event_groups.h>
#include <freertos/task.h>
#include <esp_timer.h>

#include <string>
#include <mutex>
#include <list>
#include <atomic>

#include <opus_encoder.h>
#include <opus_decoder.h>
#include <opus_resampler.h>

#include "protocol.h"
#include "ota.h"
#include "background_task.h"

#if CONFIG_USE_WAKE_WORD_DETECT
#include "wake_word_detect.h"
#elif CONFIG_USE_CUSTOM_WAKE_WORD
#include "custom_wake_word.h"
#endif
#if CONFIG_USE_AUDIO_PROCESSOR
#include "audio_processor.h"
#endif

#define SCHEDULE_EVENT (1 << 0)
#define AUDIO_INPUT_READY_EVENT (1 << 1)
#define AUDIO_OUTPUT_READY_EVENT (1 << 2)

//  未知状态、启动中、WiFi配网模式、空闲待命、连接服务器、语音监听中、语音播报中、固件升级中、设备激活中、致命错误
enum DeviceState {
    kDeviceStateUnknown,
    kDeviceStateStarting,
    kDeviceStateWifiConfiguring,
    kDeviceStateIdle,
    kDeviceStateConnecting,
    kDeviceStateListening,
    kDeviceStateSpeaking,
    kDeviceStateUpgrading,
    kDeviceStateActivating,
    kDeviceStateFatalError
};
// OPUS音频帧时长（60ms）
#define OPUS_FRAME_DURATION_MS 60
// 应用程序主类（单例模式）
class Application {
public:
    static Application& GetInstance() {
        static Application instance;
        return instance;
    }
    // 删除拷贝构造函数和赋值运算符
    Application(const Application&) = delete;
    Application& operator=(const Application&) = delete;

    void Start();    // 启动应用程序
    DeviceState GetDeviceState() const { return device_state_; } // 获取当前状态
    bool IsVoiceDetected() const { return voice_detected_; } // 语音检测状态
    void Schedule(std::function<void()> callback);  // 任务调度
    void SetDeviceState(DeviceState state); // 状态变更
    void Alert(const char* status, const char* message, const char* emotion = "", const std::string_view& sound = "");// 警报管理  状态、消息、情感、声音
    void DismissAlert();// 关闭警报
    void AbortSpeaking(AbortReason reason);// 打断语音播报
    void SendStoryRequest(); // 发送讲故事 请求
    void ToggleChatState();// 切换聊天状态
    void ToggleListeningState();// 切换监听状态
    void StartListening();// 开始监听
    void StopListening();// 停止监听
    void SendTextMessage(const std::string& text);// 发送文本消息
    void UpdateIotStates();// 更新IOT设备状态
    void Reboot();// 系统重启
    void WakeWordInvoke(const std::string& wake_word);// 唤醒词回调
    void PlaySound(const std::string_view& sound);// 播放声音
    void WaitForAudioPlayback();// 等待音频播报完成
    bool IsAudioQueueEmpty(); // 检查音频队列是否为空
    void ClearAudioQueue(); // 清空音频播放队列
    bool CanEnterSleepMode();// 检查是否可以进入睡眠模式
    void StopAudioProcessor();// 停止音频处理器
    void ResetDecoder();// 重置解码器状态（用于修复音频播放问题）
    bool IsSafeToOperate(); // 🔧 检查当前是否可以安全执行操作
    void AbortSpeakingAndReturnToIdle(); // 🔴 专门处理从说话状态到空闲状态的切换
    void AbortSpeakingAndReturnToListening(); // 🔵 专门处理从说话状态到聆听状态的切换
    void PauseAudioPlayback(); // ⏸️ 暂停音频播放
    void ResumeAudioPlayback(); // ▶️ 恢复音频播放
    void SuppressNextIdleSound();
    void SetLowBatteryTransition(bool value);
    bool IsLowBatteryTransition() const;
    void ResetListeningIdleTimer();  // 重置聆听空闲计时器（外部按键/触摸调用）
    
    // 姿态传感器接口
    bool IsImuSensorAvailable(); // 检查IMU传感器是否可用
    bool GetImuData(float* acc_x, float* acc_y, float* acc_z, 
                    float* gyro_x, float* gyro_y, float* gyro_z, 
                    float* temperature); // 获取IMU传感器数据
    void OnMotionDetected(); // 运动检测事件处理
    bool IsAudioPaused() const { return audio_paused_; } // 检查音频是否暂停

private:
    Application();// 构造函数
    ~Application();// 析构函数

// 配置使用唤醒词检测
#if CONFIG_USE_WAKE_WORD_DETECT
    WakeWordDetect wake_word_detect_;
#elif CONFIG_USE_CUSTOM_WAKE_WORD
    CustomWakeWord wake_word_detect_;
#endif
// 音频处理器
#if CONFIG_USE_AUDIO_PROCESSOR
    AudioProcessor audio_processor_;
#endif
    Ota ota_;
    std::mutex mutex_;
    std::list<std::function<void()>> main_tasks_;
    std::unique_ptr<Protocol> protocol_;
    EventGroupHandle_t event_group_ = nullptr;
    esp_timer_handle_t clock_timer_handle_ = nullptr;
    volatile DeviceState device_state_ = kDeviceStateUnknown;
    std::atomic<bool> is_aborting_{false}; // 🔧 原子标志：防止重复中止操作
    std::atomic<std::chrono::steady_clock::time_point> last_safe_operation_; // 🔧 最后安全操作时间戳
    std::atomic<bool> is_switching_to_listening_{false}; // 🔵 标志：正在主动切换到聆听状态
    std::atomic<bool> is_low_battery_transition_{false};
    ListeningMode listening_mode_ = kListeningModeAutoStop;
#if CONFIG_USE_REALTIME_CHAT
    bool realtime_chat_enabled_ = true;
#else
    bool realtime_chat_enabled_ = false;
#endif
    bool aborted_ = false;                                                 
    bool voice_detected_ = false;
    bool audio_paused_ = false; // 音频暂停状态标志
    float current_speaker_volume_ = 0.0f;  // 当前扬声器音量，用于语音打断判断

    std::chrono::time_point<std::chrono::steady_clock> last_audio_input_time_;
    int clock_ticks_ = 0;
    int listening_idle_ticks_ = 0;  // 聆听状态空闲计时器（秒）
    TaskHandle_t main_loop_task_handle_ = nullptr;
    TaskHandle_t check_new_version_task_handle_ = nullptr;

    // Audio encode / decode
    TaskHandle_t audio_loop_task_handle_ = nullptr;
    BackgroundTask* background_task_ = nullptr;
    std::chrono::steady_clock::time_point last_output_time_;
    std::list<std::vector<uint8_t>> audio_decode_queue_;

    std::unique_ptr<OpusEncoderWrapper> opus_encoder_;
    std::unique_ptr<OpusDecoderWrapper> opus_decoder_;

    OpusResampler input_resampler_;
    OpusResampler reference_resampler_;
    OpusResampler output_resampler_;

    void MainLoop();// 主事件循环
    void OnAudioInput();// 音频输入回调
    void OnAudioOutput();// 音频输出回调
    void ReadAudio(std::vector<int16_t>& data, int sample_rate, int samples);// 读取音频数据
    void SetDecodeSampleRate(int sample_rate, int frame_duration);// 设置解码采样率
    void CheckNewVersion();// 检查新固件版本
    void ShowActivationCode();// 显示激活码
    void OnClockTimer();// 时钟定时器回调
    void SetListeningMode(ListeningMode mode);// 设置监听模式
    void AudioLoop();// 音频处理循环
    bool suppress_next_idle_sound_ = false;// 标志：是否抑制下一个空闲状态的声音播放
};

#endif // _APPLICATION_H_