システム概要

本システム「NEMU」は、Spresenseを中心とした非接触型の睡眠環境モニタリングシステムである。
　睡眠の質に影響を与える外的環境要因（温度・湿度・CO₂濃度・音・照度など）を複数のセンサで計測し、取得したデータを統合的に処理・記録することを目的としている。
　システムの中核にはSpresense Main Boardを使用し、I2Cおよびアナログ入力を用いて複数の環境センサを接続している。温湿度およびCO₂濃度はSCD41、距離検知にはVL53L0X、加速度検知にはMMA8452Qを用い、これらのセンサはI2Cバスで接続されている。また、音センサ（KY-037）や光センサ（SSC-027700）はアナログ入力としてSpresenseに接続し、周囲環境の変化を取得する。
　取得したセンサデータはSpresense上で統合・判定処理を行い、Wi-Fi Add-on Boardを介してクラウド（ELTRES）へ送信・蓄積する構成とした。さらに、Spresense Camera Boardで撮影した画像を用い、Neural Network Consoleで学習させた画像認識モデルにより人物の有無や姿勢を判別し、机での伏せ寝など睡眠にとって不適切な状態を検知する。画像認識の結果に基づき、望ましくない環境での睡眠が検知された場合には、SpresenseのGPIO出力を用いてブザーを起動し、利用者を起床させる。望ましい環境での睡眠を検知された際にはSwitchbotと連携し部屋の電気を消灯させる。

部品

使用物品	備考	個数
Spresense メインボード	-	3
Spresense 拡張ボード	-	3
Spresense HDRカメラボード	-	1
Spresense Wi-Fi Add-onボード	-	1
Spresense ELTRES Add-onボード	-	1
LPWA/GNSS共通アンテナ	-	2
ブザー	-	1
Switchbot HUB2 mini	-	1
Switchbot Bot32	-	1
温湿度,CO2センサ	SCD41	1
音センサ	KY-037	1
照度センサ	SSCI-027700	1

設計図

ソースコード


環境データ収集用
// ELTRES送信機能有効設定：0=無効、1=有効
#define CONFIG_ELTRES    (1)

#if CONFIG_ELTRES
#include <EltresAddonBoard.h>
#endif // CONFIG_ELTRES
#include <Wire.h>
// RPR-0521RS用
#include <RPR-0521RS.h> 
// SCD41用 
#include <SensirionI2cScd4x.h>          
#define SCD41_I2C_ADDRESS (0x62) 

// PIN定義：LED(プログラム状態)
#define LED_RUN PIN_LED0
// PIN定義：LED(GNSS電波状態)
#define LED_GNSS PIN_LED1
// PIN定義：LED(ELTRES状態)
#define LED_SND PIN_LED2
// PIN定義：LED(エラー状態)
#define LED_ERR PIN_LED3

// プログラム内部状態：初期状態
#define PROGRAM_STS_INIT      (0)
// プログラム内部状態：起動中
#define PROGRAM_STS_RUNNING   (1)
// プログラム内部状態：終了
#define PROGRAM_STS_STOPPED   (3)

// プログラム内部状態
int program_sts = PROGRAM_STS_INIT;

#if CONFIG_ELTRES
// GNSS電波受信タイムアウト（GNSS受信エラー）発生フラグ
bool gnss_recevie_timeout = false;
// 点滅処理で最後に変更した時間
uint64_t last_change_blink_time = 0;
// イベント通知での送信直前通知（5秒前）受信フラグ
bool event_send_ready = false;
// ペイロードデータ格納場所
uint8_t payload[16];
uint8_t pay[16];
uint8_t paysound[16];
#endif // CONFIG_ELTRES

// SCD4x制御用インスタンス
SensirionI2cScd4x scd4x;
// SCD4x初期化実施済みフラグ
bool sensor_initialized = false;
// 最新値（温度）
float last_temp = 0;
// 最新値（湿度）
float last_hum = 0;
// 最新値（CO2濃度）
uint16_t last_co2 = 0;
// RPR-0521RS用インスタンス
RPR0521RS rpr0521rs;
// 最新値（照度）
float last_illuminance = 0;
//最新値（音）
#define SOUND_PIN A0
int sound_ref = 0; //無音基準
int sound_max = 0; //最大振幅
float sound_db = 0.0f; //疑似デシベル
// ===== 設定 =====
const int MIC_PIN = A0;
const unsigned long SAMPLE_WINDOW_MS = 200;   // 短時間評価
const unsigned long SEND_INTERVAL_MS = 1000;  // 送信周期
// ホールド設定
const int DECAY_STEP = 5;   // 1秒ごとにどれだけ下げるか
unsigned long lastSendTime = 0;
int holdSoundLevel = 0;
volatile int sound_max_eltres = 0;

// ===== 音量取得（peak-to-peak）=====
int getSoundLevel() {
  unsigned long startTime = millis();
  int signalMax = 0;
  int signalMin = 1023;

  while (millis() - startTime < SAMPLE_WINDOW_MS) {
    int sample = analogRead(MIC_PIN);
    if (sample > signalMax) signalMax = sample;
    if (sample < signalMin) signalMin = sample;
  }

  return signalMax - signalMin;
}

// ===== 音状態判定 =====
const char* evaluateSound(int level) {
  if (level < 8) return "深夜・無音";
  else if (level < 13) return "エアコン";
  else if (level < 20) return "小さな物音";
  else if (level < 40) return "会話";
  else return "大きな音";
}

//送信データ入れ替え
int cnt = 0;

/**
 * @brief setup()関数
 */
void setup() {
  // シリアルモニタ出力設定
  Serial.begin(115200);

  // LED初期設定
  pinMode(LED_RUN, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_RUN, HIGH);
  pinMode(LED_GNSS, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_GNSS, LOW);
  pinMode(LED_SND, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_SND, LOW);
  pinMode(LED_ERR, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_ERR, LOW);

#if CONFIG_ELTRES
  // ELTRES起動処理
  eltres_board_result ret = EltresAddonBoard.begin(ELTRES_BOARD_SEND_MODE_1MIN,eltres_event_cb, NULL);
  if (ret != ELTRES_BOARD_RESULT_OK) {
    // ELTRESエラー発生
    digitalWrite(LED_RUN, LOW);
    digitalWrite(LED_ERR, HIGH);
    program_sts = PROGRAM_STS_STOPPED;
    Serial.print("cannot start eltres board (");
    Serial.print(ret);
    Serial.println(").");
    return;
  }
#endif // CONFIG_ELTRES

  // SCD4xドライバ初期設定
  Wire.begin();
  scd4x.begin(Wire, SCD41_I2C_ADDRESS);
  uint16_t error_scd4x;
  // 電源ON時に以前の設定で測定開始する場合があるので、停止
  error_scd4x = scd4x.stopPeriodicMeasurement();
  if (error_scd4x) {
    Serial.print("cannnot stop measurement.(");
    Serial.print(error_scd4x);
    Serial.println(")");
  }
  // 自動キャリブレーション機能オフに設定
  error_scd4x = scd4x.setAutomaticSelfCalibrationTarget(0);
  if (error_scd4x) {
    Serial.print("cannnot stop ASC.(");
    Serial.print(error_scd4x);
    Serial.println(")");
  }
  // 測定開始
  error_scd4x = scd4x.startPeriodicMeasurement();
  if (error_scd4x != NoError) {
    // 測定開始エラー
#if CONFIG_ELTRES
    EltresAddonBoard.end();
#endif // CONFIG_ELTRES
    digitalWrite(LED_RUN, LOW);
    digitalWrite(LED_ERR, HIGH);
    program_sts = PROGRAM_STS_STOPPED;
    Serial.print("cannnot start measurement.(");
    Serial.print(error_scd4x);
    Serial.println(")");
    return;
  }

// 照度・近接一体型センサ初期設定
  Wire.begin();
  byte rc;
  rc = rpr0521rs.init();
  if (rc != 0) {
    // センサ初期設定エラー
    EltresAddonBoard.end();
    digitalWrite(LED_RUN, LOW);
    digitalWrite(LED_ERR, HIGH);
    program_sts = PROGRAM_STS_STOPPED;
    Serial.print("cannnot start sensor.(");
    Serial.print(rc);
    Serial.println(")");
    return;
  }

  // 正常
  program_sts = PROGRAM_STS_RUNNING;
  sound_ref = analogRead(SOUND_PIN);
  if (sound_ref == 0) sound_ref = 1;
}

/**
 * @brief loop()関数
 */
void loop() {

  switch (program_sts) {
    case PROGRAM_STS_RUNNING:
      // プログラム内部状態：起動中
#if CONFIG_ELTRES
      if (gnss_recevie_timeout) {
        // GNSS電波受信タイムアウト（GNSS受信エラー）時の点滅処理
        uint64_t now_time = millis();
        if ((now_time - last_change_blink_time) >= 1000) {
          last_change_blink_time = now_time;
          bool set_value = digitalRead(LED_ERR);
          bool next_value = (set_value == LOW) ? HIGH : LOW;
          digitalWrite(LED_ERR, next_value);
        }
      } else {
        digitalWrite(LED_ERR, LOW);
      }

      if (event_send_ready) {
        // 送信直前通知時の処理
        event_send_ready = false;
        setup_payload_temp_hum_co2( last_temp, last_hum, (float)last_co2);
        setup_payload_illuminance(last_illuminance);
        setup_payload_sound(sound_db);
        // 送信ペイロードの設定
        if (cnt == 0){
          EltresAddonBoard.set_payload(pay);//照度
          cnt = 1;
          Serial.println("payload: illuminance");
        }
        else if(cnt == 1){
          EltresAddonBoard.set_payload(payload);//CO2
          cnt = 2;
          Serial.println("payload: co2");
        }
        else{
          EltresAddonBoard.set_payload(paysound);//音
          cnt = 0;
          sound_max_eltres = 0;
          Serial.println("payload: sound");
        }
      }
#endif // CONFIG_ELTRES

      // SCD41から値を取得し、最新値を更新
      measure_scd41();
      // 照度・近接一体型センサから測定値を取得し、最新値を更新
      measure_illuminance();
      //音センサの処理
      measure_sound();
      break;
     
    case PROGRAM_STS_STOPPED:
      // プログラム内部状態：終了
      break;
  }

  // 次のループ処理まで100ミリ秒待機
  delay(100);
}

#if CONFIG_ELTRES
/**
 * @brief イベント通知受信コールバック
 * @param event イベント種別
 */
void eltres_event_cb(eltres_board_event event) {
  switch (event) {
  case ELTRES_BOARD_EVT_GNSS_TMOUT:
    // GNSS電波受信タイムアウト
    Serial.println("gnss wait timeout error.");
    gnss_recevie_timeout = true;
    break;
  case ELTRES_BOARD_EVT_IDLE:
    // アイドル状態
    Serial.println("waiting sending timings.");
    digitalWrite(LED_SND, LOW);
    break;
  case ELTRES_BOARD_EVT_SEND_READY:
    // 送信直前通知（5秒前）
    Serial.println("Shortly before sending, so setup payload if need.");
    event_send_ready = true;
    break;
  case ELTRES_BOARD_EVT_SENDING:
    // 送信開始
    Serial.println("start sending.");
    digitalWrite(LED_SND, HIGH);
    break;
  case ELTRES_BOARD_EVT_GNSS_UNRECEIVE:
    // GNSS電波未受信
    Serial.println("gnss wave has not been received.");
    digitalWrite(LED_GNSS, LOW);
    break;
  case ELTRES_BOARD_EVT_GNSS_RECEIVE:
    // GNSS電波受信
    Serial.println("gnss wave has been received.");
    digitalWrite(LED_GNSS, HIGH);
    gnss_recevie_timeout = false;
    break;
  case ELTRES_BOARD_EVT_FAULT:
    // 内部エラー発生
    Serial.println("internal error.");
    break;
  }
}

/**
 * @brief 温度・湿度・CO2 ペイロード設定
 * @param temp 温度
 * @param hum 湿度
 * @param co2 CO2濃度
 */
void setup_payload_temp_hum_co2(float temp, float hum, float co2) {

  // 設定情報をシリアルモニタへ出力
  Serial.print("[setup_payload_temp_hum_co2]");
  Serial.print("tem:");
  Serial.print(temp, 6);
  Serial.print(",hum:");
  Serial.print(hum, 6);
  Serial.print(",co2:");
  Serial.print(co2);
  Serial.println();

  // ペイロード領域初期化
  memset(payload, 0x00, sizeof(payload));
  // ペイロード種別[温度・湿度・CO2ペイロード]設定
  payload[0] = 0x82;
  // 温度設定
  uint32_t raw;
  raw = *((uint32_t*)&temp);
  payload[1] = (uint8_t)((raw >> 24) & 0xff);
  payload[2] = (uint8_t)((raw >> 16) & 0xff);
  payload[3] = (uint8_t)((raw >> 8) & 0xff);
  payload[4] = (uint8_t)((raw >> 0) & 0xff);
  // 湿度設定
  raw = *((uint32_t*)&hum);
  payload[5] = (uint8_t)((raw >> 24) & 0xff);
  payload[6] = (uint8_t)((raw >> 16) & 0xff);
  payload[7] = (uint8_t)((raw >> 8) & 0xff);
  payload[8] = (uint8_t)((raw >> 0) & 0xff);
  // CO2設定
  raw = *((uint32_t*)&co2);
  payload[9] = (uint8_t)((raw >> 24) & 0xff);
  payload[10] = (uint8_t)((raw >> 16) & 0xff);
  payload[11] = (uint8_t)((raw >> 8) & 0xff);
  payload[12] = (uint8_t)((raw >> 0) & 0xff);
}

/**
 * @breif 気圧圧力照度距離ペイロード設定（照度のみ利用）
 */
void setup_payload_illuminance(float illuminance) {

  // 設定情報をシリアルモニタへ出力
  Serial.print("[setup_payload_illuminance]");
  Serial.print("illuminance:");
  Serial.print(illuminance, 6);
  Serial.print(" lux");
  Serial.println();

  // ペイロード領域初期化
  memset(pay, 0x00, sizeof(pay));
  // ペイロード種別[気圧圧力照度距離ペイロード]設定
  pay[0] = 0x85;
  // 照度
  uint32_t raw;
  raw = *((uint32_t*)&illuminance);
  pay[9] = (uint8_t)((raw >> 24) & 0xff);
  pay[10] = (uint8_t)((raw >> 16) & 0xff);
  pay[11] = (uint8_t)((raw >> 8) & 0xff);
  pay[12] = (uint8_t)((raw >> 0) & 0xff);
}

//音センサ関連
void setup_payload_sound(float sound_db) {

  // ペイロード領域初期化
  memset(paysound, 0x00, sizeof(paysound));
  // ペイロード種別[気圧圧力照度距離ペイロード]設定(音用に流用)
  paysound[0] = 0x85;
  // 音
  uint32_t raw;
  raw = *((uint32_t*)&sound_db);
  paysound[5] = (uint8_t)((raw >> 24) & 0xff);
  paysound[6] = (uint8_t)((raw >> 16) & 0xff);
  paysound[7] = (uint8_t)((raw >> 8) & 0xff);
  paysound[8] = (uint8_t)((raw >> 0) & 0xff);
}


#endif // CONFIG_ELTRES

/**
 * @brief SCD41から温度、湿度、CO2濃度を取得し、最新値を更新
 */
void measure_scd41() {
  uint16_t error_scd4x;
  bool data_ready_flag;
  uint16_t co2;
  float temp;
  float hum;

  error_scd4x = scd4x.getDataReadyStatus(data_ready_flag);
  if (error_scd4x != NoError) {
    Serial.print("cannot get data ready status (");
    Serial.print(error_scd4x);
    Serial.println(")");
    return;
  }
  
  if (data_ready_flag == false) {
    // センサの測定待ち
    return;
  }

  error_scd4x = scd4x.readMeasurement(co2, temp, hum);
  if (error_scd4x != NoError) {
    Serial.print("cannot read measurement (");
    Serial.print(error_scd4x);
    Serial.println(")");
    return;
  }

  // 最新値の更新
  last_co2 = co2;
  last_temp = temp;
  last_hum = hum;

  // 最新値をシリアルモニタへ出力
  Serial.print("[measure]co2: ");
  Serial.print(last_co2);
  Serial.print(" ppm, tem: ");
  Serial.print(last_temp, 6);
  Serial.print(" °C, hum: ");
  Serial.print(last_hum, 6);
  Serial.print(" %");
  Serial.println();
}

/**
 * @brief 照度・近接一体型センサから気圧を取得し、最新値を更新
 */
void measure_illuminance(void) {
  byte rc;
  unsigned short ps_val;
  float als_val;


  // 照度・近接一体型センサから測定値を取得
  rc = rpr0521rs.get_psalsval(&ps_val, &als_val);
  if (rc != 0) {
    Serial.print("cannot read measurement (");
    Serial.print(rc);
    Serial.println(")");
    return;
  }
  
  // 最新値の更新
  last_illuminance = als_val;

  // 最新値をシリアルモニタへ出力
  Serial.print("[measure]illuminance:");
  Serial.print(last_illuminance, 6);
  Serial.print(" lux");
  Serial.println();

  delay(1000);
}

//音センサ
void measure_sound(void) {

if (millis() - lastSendTime >= SEND_INTERVAL_MS) {
    lastSendTime = millis();

    int current = getSoundLevel();

    if(current > sound_max_eltres){
      sound_max_eltres = current;
    }

  ///////////dB変換
    sound_max = 0;

  for (int i = 0; i < 100; i++) {
    int v = abs(analogRead(SOUND_PIN) - sound_ref);
    if (v > sound_max) sound_max = v;
    delayMicroseconds(200);
  }

  if (sound_max < 1) sound_max = 1;
  // 擬似dB変換
  sound_db = 20.0 * log10((float)sound_max);

  Serial.print("Sound max = ");
  Serial.print(sound_max);
  Serial.print(" , dB = ");
  Serial.println(sound_db);
  ////////////

    // ===== ホールド処理 =====
    if (current > holdSoundLevel) {
      // 大きくなったら即反映
      holdSoundLevel = current;
    } else {
      // 小さくなったらゆっくり下げる
      holdSoundLevel -= DECAY_STEP;
      if (holdSoundLevel < current) {
        holdSoundLevel = current;
      }
      if (holdSoundLevel < 0) holdSoundLevel = 0;
    }

    const char* state = evaluateSound(holdSoundLevel);

    Serial.print("raw=");
    Serial.print(current);
    Serial.print(", hold=");
    Serial.print(holdSoundLevel);
    Serial.print(", state=");
    Serial.println(state);
  }

}


不適な場所での睡眠防止カメラ＆ブザー
#include <SDHCI.h>
#include <DNNRT.h>
#include <Camera.h>

// AIモデルへの入力サイズ
#define INPUT_WIDTH             (80)
#define INPUT_HEIGHT            (60)
// 拡縮比率（２のべき乗）
#define INPUT_RESIZE_RATIO      (4)
// 撮影サイズ
#define PICTURE_WIDTH           (CAM_IMGSIZE_QVGA_H)
#define PICTURE_HEIGTH          (CAM_IMGSIZE_QVGA_V)
// 切り取りサイズ
#define PICTURE_CLIP_WIDTH      (INPUT_WIDTH * INPUT_RESIZE_RATIO)
#define PICTURE_CLIP_HEIGHT     (INPUT_HEIGHT * INPUT_RESIZE_RATIO)
// ブザー
const int SLEEP_ALARM_TIME = 10000;  // 任意の寝落ち判断時間(左は10秒間の例)
const int buzzerPin = 6;
unsigned long sleepStartTime = 0;
bool buzzerState = false;

//　DNNRTクラスのインスタンス
DNNRT dnnrt;
// SDカードクラスのインスタンス
SDClass SD;
// AIモデルの入力データ用領域
DNNVariable dnn_input(INPUT_WIDTH * INPUT_HEIGHT);

/**
 * @brief セットアップ処理
 */
void setup()
{
    int ret;
    CamErr cam_err;

    Serial.begin(115200);
    while (!Serial) {
        ; // シリアルモニタ接続待ち
    }

    // AIモデルファイル読み込み
	File nnbfile = SD.open("network.nnb");
    if (nnbfile == NULL) {
        // ファイル無しエラー
        Serial.print("nnb is not found");
        exit(0);
    }
    // DNNRTライブラリ（AIモデルでの判定を行うライブラリ）の初期設定
    ret = dnnrt.begin(nnbfile);
    if (ret < 0) {
        // DNNRT開始エラー
        Serial.print("DNNRT initialization failure.: ");
        Serial.println(ret);
        exit(0);
    }
    nnbfile.close();

    // カメラの初期設定
    cam_err = theCamera.begin(0);
    if (cam_err != CAM_ERR_SUCCESS) {
        // カメラ開始エラー
        Serial.print("CAMERA initialization failure.: ");
        Serial.println(cam_err);
        exit(0);
    }
    // 撮影パラメタ（サイズ、形式）設定
    cam_err = theCamera.setStillPictureImageFormat(PICTURE_WIDTH, PICTURE_HEIGTH, CAM_IMAGE_PIX_FMT_YUV422);
    if (cam_err != CAM_ERR_SUCCESS) {
        // カメラ設定エラー
        Serial.print("CAMERA set parameters failure.: ");
        Serial.println(cam_err);
        exit(0);
    }
    // ブザー
    pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
    digitalWrite(buzzerPin, HIGH);
}

/**
 * @brief ループ処理
 */
void loop()
{
    CamErr cam_err;
    CamImage coverted;

    // 1秒待機
	sleep(1);

    // カメラ撮影
    CamImage camImage = theCamera.takePicture();
    if (!camImage.isAvailable()) {
        // 撮影失敗
        Serial.println("CAMERA take picture failure.");
        return;
    }
    // 画像の切り取りと縮小処理
    int lefttop_x = (PICTURE_WIDTH - PICTURE_CLIP_WIDTH) / 2;
    int lefttop_y = (PICTURE_HEIGTH - PICTURE_CLIP_HEIGHT) / 2;
    int rightbottom_x = lefttop_x + PICTURE_CLIP_WIDTH - 1;
    int rightbottom_y = lefttop_y + PICTURE_CLIP_HEIGHT - 1;
    cam_err = camImage.clipAndResizeImageByHW(coverted,
            lefttop_x, lefttop_y, rightbottom_x, rightbottom_y,
            INPUT_WIDTH, INPUT_HEIGHT);
    if (cam_err != CAM_ERR_SUCCESS) {
        Serial.print("CAMERA resize failure. : ");
        Serial.println(cam_err);
        return;
    }
    // グレースケール形式への変換
    cam_err = coverted.convertPixFormat(CAM_IMAGE_PIX_FMT_GRAY);
    if (cam_err != CAM_ERR_SUCCESS) {
        Serial.print("CAMERA convert format failure. : ");
        Serial.println(cam_err);
        return;
    }

    // AIモデルの入力データ設定
    float* input_data = dnn_input.data();
    uint8_t* camera_buf = coverted.getImgBuff();
    for (int h = 0; h < INPUT_HEIGHT; h++) {
        for (int w=0; w < INPUT_WIDTH; w++) {
            input_data[h * INPUT_WIDTH + w] = camera_buf[h * INPUT_WIDTH + w] / 255.0;
        }
    }
    dnnrt.inputVariable(dnn_input, 0);
    // 推論実行
    dnnrt.forward();
    // 推論結果取得
    DNNVariable output = dnnrt.outputVariable(0);
    float value = output[0];
    // 結果表示
    unsigned long now = millis();

Serial.print("[recognition] person is ");
if (value < 0.5f) {
    Serial.print("sleep.");

    // sleep になった瞬間を記録
    if (sleepStartTime == 0) {
        sleepStartTime = now;
    }

    // sleepが一定時間以上続いたらブザーON
    if ((now - sleepStartTime) >= SLEEP_ALARM_TIME) {
        digitalWrite(buzzerPin, LOW);
        buzzerState = true;
    }

} else {
    Serial.print("wake. ");

    // wakeになったらリセット
    sleepStartTime = 0;
    digitalWrite(buzzerPin, HIGH);
    buzzerState = false;
}

Serial.print(" ( value: ");
Serial.print(value);
Serial.println(")");
}


Switchbot連携
/*
 * 
 * - VL53L0Xで距離測定
 * - 距離 < 100mm が連続10秒続いたらトリガ
 * - その瞬間にSwitchBot Cloud APIへPOSTして「ボット press」
 * - 実行後30秒待って停止
 *
 * 重要:
 *  - ConsoleLog/ConsolePrintf はGS2200ライブラリ側に存在するため
 *    スケッチ側では定義しない（多重定義エラー回避）
 */

#include <Wire.h>
#include <VL53L0X.h>

#include <SDHCI.h>
#include <RTC.h>

#include <HttpGs2200.h>
#include <TelitWiFi.h>

//HTTPSecureのサンプルプログラムをもとに要自作
#include "config.h"

#define BAUDRATE 115200

// ===== 距離判定 =====
#define PROXIMITY_THRESHOLD_MM (100)
#define PROXIMITY_HOLD_MS      (10UL * 1000UL)  // 10秒
#define POST_ACTION_DELAY_MS   (30UL * 1000UL)  // 実行後30秒

// ===== LED =====
#define LED_READY   PIN_LED0
#define LED_ACTION  PIN_LED1
#define LED_ERR     PIN_LED3

// ===== HTTPS受信バッファ =====
static const uint16_t RECEIVE_PACKET_SIZE = 1500;
static uint8_t Receive_Data[RECEIVE_PACKET_SIZE];

// ===== GS2200 / HTTP =====
TelitWiFi gs2200;
TWIFI_Params gsparams;
HttpGs2200 theHttpGs2200(&gs2200);
HTTPGS2200_HostParams hostParams;

// ===== SD / RTC =====
SDClass theSD;

// ===== VL53L0X =====
static VL53L0X distance_sensor;
static uint16_t last_distance = 0xFFFF;

// ===== トリガ管理 =====
static uint32_t proximity_start_ms = 0;
static bool action_triggered = false;

// ===== RTC表示 =====
static void print2digits(int v) { if (v < 10) Serial.print('0'); Serial.print(v); }
static void printRtcDateTime(const RtcTime &t) {
  Serial.print(t.year()); Serial.print('/');
  print2digits(t.month()); Serial.print('/');
  print2digits(t.day()); Serial.print(' ');
  print2digits(t.hour()); Serial.print(':');
  print2digits(t.minute()); Serial.print(':');
  print2digits(t.second());
}

// ===== SwitchBot POST path =====
static void build_post_path(char* out, size_t out_sz) {
  snprintf(out, out_sz, "/v1.0/devices/%s/commands", BOT_DEVICE_ID);
}

// ===== SwitchBot 送信（ボット press）=====
static bool sendSwitchBotBotPress() {
  char path[128];
  build_post_path(path, sizeof(path));

  // Bot press
  const char body[] =
    "{\"command\":\"press\",\"parameter\":\"default\",\"commandType\":\"command\"}";

  // begin（endする運用なので毎回呼ぶ）
  hostParams.host = (char*)HTTP_HOST;
  hostParams.port = (char*)HTTP_PORT;
  theHttpGs2200.begin(&hostParams);

  // headers
  theHttpGs2200.config(HTTP_HEADER_AUTHORIZATION,     SWITCHBOT_TOKEN);
  theHttpGs2200.config(HTTP_HEADER_TRANSFER_ENCODING, "identity");
  theHttpGs2200.config(HTTP_HEADER_CONTENT_TYPE,      "application/json; charset=utf8");
  theHttpGs2200.config(HTTP_HEADER_HOST,              HTTP_HOST);

  Serial.print("[SWITCHBOT] POST ");
  Serial.println(path);

  if (!theHttpGs2200.post(path, (char*)body)) {
    Serial.println("[SWITCHBOT] POST FAILED");
    theHttpGs2200.end();
    return false;
  }

  // response
  while (theHttpGs2200.receive(5000)) {
    memset(Receive_Data, 0, RECEIVE_PACKET_SIZE);
    theHttpGs2200.read_data(Receive_Data, RECEIVE_PACKET_SIZE);
    Serial.print((char*)Receive_Data);
  }

  theHttpGs2200.end();
  return true;
}

// ===== 初期化：距離センサ =====
static void init_distance_sensor_or_die() {
  Wire.begin();
  distance_sensor.setTimeout(500);
  if (!distance_sensor.init()) {
    digitalWrite(LED_ERR, HIGH);
    Serial.println("[SENSOR] VL53L0X init FAILED");
    while (1) delay(1000);
  }
  distance_sensor.startContinuous();
  Serial.println("[SENSOR] VL53L0X init OK");
}

// ===== 初期化：Wi-Fi + TLS =====
static void init_wifi_tls_or_die() {
  // SD
  while (!theSD.begin()) {
    Serial.println("[SD] Insert SD card.");
    delay(1000);
  }
  Serial.println("[SD] mount OK");

  // RTC
  RTC.begin();
  {
    RtcTime cur = RTC.getTime();
    if (cur.year() < 2020) {
      RtcTime compiled(__DATE__, __TIME__);
      RTC.setTime(compiled);
    }
    Serial.print("[RTC] ");
    printRtcDateTime(RTC.getTime());
    Serial.println();
  }

  // Wi-Fi init
  Init_GS2200_SPI_type(iS110B_TypeC);

  gsparams.mode  = ATCMD_MODE_STATION;
  gsparams.psave = ATCMD_PSAVE_DEFAULT;

  if (gs2200.begin(gsparams)) {
    digitalWrite(LED_ERR, HIGH);
    Serial.println("[WIFI] GS2200 init FAILED");
    while (1) delay(1000);
  }
  Serial.println("[WIFI] GS2200 init OK");

  // connect AP
  if (gs2200.activate_station(AP_SSID, PASSPHRASE)) {
    digitalWrite(LED_ERR, HIGH);
    Serial.println("[WIFI] Association FAILED");
    while (1) delay(1000);
  }
  Serial.println("[WIFI] Association OK");

  Serial.println("[WIFI] Wait for DHCP (10 sec)...");
  delay(10000);

  // Root CA
  File rootCertsFile = theSD.open(ROOTCA_FILE, FILE_READ);
  if (!rootCertsFile) {
    digitalWrite(LED_ERR, HIGH);
    Serial.println("[TLS] ROOTCA_FILE open FAILED");
    while (1) delay(1000);
  }
  Serial.println("[TLS] ROOTCA_FILE open OK");

  char time_string[128];
  RtcTime rtc = RTC.getTime();
  snprintf(time_string, sizeof(time_string),
           "%02d/%02d/%04d,%02d:%02d:%02d",
           rtc.day(), rtc.month(), rtc.year(),
           rtc.hour(), rtc.minute(), rtc.second());

  Serial.print("[TLS] RTC: ");
  Serial.println(time_string);

  hostParams.host = (char*)HTTP_HOST;
  hostParams.port = (char*)HTTP_PORT;
  theHttpGs2200.begin(&hostParams);
  theHttpGs2200.set_cert((char*)"TLS_CA", time_string, 0, 1, &rootCertsFile);
  rootCertsFile.close();

  theHttpGs2200.end(); // 送信時にbeginし直す
  Serial.println("[TLS] set_cert OK");
}

// ===== 距離測定 =====
static void measure_distance() {
  last_distance = distance_sensor.readRangeContinuousMillimeters();
  Serial.print("[measure] distance: ");
  Serial.print(last_distance);
  Serial.println(" mm");
}

// ===== トリガ後の処理 =====
static void run_lights_off_process() {
  digitalWrite(LED_ACTION, HIGH);

  Serial.println("[ACTION] lights off process triggered!");
  Serial.print("[ACTION] RTC = ");
  printRtcDateTime(RTC.getTime());
  Serial.println();

  bool ok = sendSwitchBotBotPress();
  Serial.print("[ACTION] SwitchBot result = ");
  Serial.println(ok ? "OK" : "FAILED");

  Serial.print("[ACTION] waiting ");
  Serial.print(POST_ACTION_DELAY_MS / 1000);
  Serial.println(" seconds, then stop.");
  delay(POST_ACTION_DELAY_MS);

  Serial.println("[STATE] program stopped.");
  while (1) delay(1000); // 完全停止
}

void setup() {
  Serial.begin(BAUDRATE);
  delay(2000);

  pinMode(LED_READY, OUTPUT);
  pinMode(LED_ACTION, OUTPUT);
  pinMode(LED_ERR, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_READY, LOW);
  digitalWrite(LED_ACTION, LOW);
  digitalWrite(LED_ERR, LOW);

  Serial.println("[BOOT] start");

  init_wifi_tls_or_die();
  init_distance_sensor_or_die();

  proximity_start_ms = 0;
  action_triggered = false;

  digitalWrite(LED_READY, HIGH);
  Serial.println("[READY]");
}

void loop() {
  measure_distance();

  uint32_t now = millis();
  bool is_close = (last_distance < PROXIMITY_THRESHOLD_MM);

  if (is_close) {
    if (proximity_start_ms == 0) {
      proximity_start_ms = now;
      action_triggered = false;
      Serial.println("[STATE] in range start");
    }

    if (!action_triggered && (now - proximity_start_ms >= PROXIMITY_HOLD_MS)) {
      action_triggered = true;
      run_lights_off_process();
    }
  } else {
    if (proximity_start_ms != 0) Serial.println("[STATE] out of range -> reset");
    proximity_start_ms = 0;
    action_triggered = false;
  }

  delay(100);
}

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