Dual-PID/P4_Display_Firmware/README.md

# Touch-Display-Firmware (ESP32-P4)

Client-Firmware für die Touch-Displays, die als UART-Bedienung für die
Dual-PID-Siebträgersteuerung dienen:

- Guition **JC4880P443C-I-W** (4,3", ST7701, 480×800)
- Guition **JC1060P470C-I-W** (7,0", JD9165, 1024×600)
- **Waveshare ESP32-P4-Pico** + **Waveshare 7inch DSI LCD (H)** (1280×720)

Alle drei teilen sich denselben Sketch; das Zielpanel wird über **`JC_PANEL_TYPE`** in
[`config.h`](config.h) gewählt.

Die **Hauptplatine (ESP32-S3, `Dual_PID_FastHeatUp.ino`)** bleibt die Steuerzentrale
inkl. WLAN/Webinterface. Dieses Display ist ein **reiner UART-Client**: es empfängt den
Zustand und sendet Bedienkommandos. Protokoll: siehe
[`../Doku/P4-Display_UART-Protokoll.md`](../Doku/P4-Display_UART-Protokoll.md).

## Panel-Auswahl

In [`config.h`](config.h):

```c
#define JC_PANEL_TYPE WS_PANEL_7H   // Waveshare P4-Pico + 7inch DSI LCD (H)  (Vorgabe)
#define JC_PANEL_TYPE JC_PANEL_43   // 4,3" JC4880P443C-I-W
#define JC_PANEL_TYPE JC_PANEL_70   // 7,0" JC1060P470C-I-W
```

Der Schalter steuert Panel-Treiber, Auflösung, Rotation, Reset-/Backlight-Ansteuerung,
die Touch-Umrechnung **und die Farbtiefe von LVGL**; UI und Protokoll bleiben identisch.

> **Nur hier umschalten, nicht per Compiler-Flag.** [`lv_conf.h`](lv_conf.h) liest
> `JC_PANEL_TYPE` aus `config.h`, weil das Waveshare-Panel RGB888 verlangt und LVGL
> deshalb mit 24 statt 16 Bit übersetzt werden muss. Ein `-D`-Flag der IDE erreicht die
> LVGL-Bibliothek nicht — Sketch und Bibliothek liefen dann mit verschiedenen Farbtiefen.
> `display_hal.cpp` bricht den Build mit einer `static_assert` ab, falls das doch passiert.

## Hardware

Vendor-Pakete: 4,3" im Ordner `JC4880P443C_I_W/`, 7,0" im Repo-Ordner
`../JC_Display_Firmware_7zoll/`.

| Komponente | 4,3" JC4880P443C-I-W | 7,0" JC1060P470C-I-W | Waveshare P4-Pico + 7" DSI (H) |
|---|---|---|---|
| Haupt-MCU (UI) | ESP32-P4 | ESP32-P4 | ESP32-P4 (32 MB PSRAM, 32 MB Flash) |
| WLAN/BT (hier ungenutzt) | ESP32-C6 | ESP32-C6 | — (kein Funkmodul) |
| Display | ST7701, 480×800 IPS, MIPI-DSI | JD9165, 1024×600 IPS, MIPI-DSI | 1280×720 IPS, MIPI-DSI 2 Lanes über Waveshare-Bridge |
| Farbformat | RGB565 | RGB565 | RGB565 oder RGB888, `WS7_COLOR_BITS` |
| LVGL-Ausrichtung | Rotation **270°** (PPA) → 800×480 | **keine** Rotation, nativ 1024×600 | **keine** Rotation, nativ 1280×720 |
| Touch | GT911, I²C SDA=GPIO7 / SCL=GPIO8 | GT911, I²C SDA=GPIO7 / SCL=GPIO8 | **GT9271** (I²C-Adresse **0x14**), SDA=GPIO7 / SCL=GPIO8 |
| Touch-Rohkoordinaten | 480×800 (= Panelraster) | **800×480** → wird auf 1024×600 skaliert | **720×1280** (Hochformat) → X/Y werden getauscht |
| LCD-Reset | GPIO5 | **GPIO27** | kein Reset-Pin (macht die Bridge) |
| Backlight | GPIO23 (LEDC-PWM) | GPIO23 (LEDC-PWM) | **Bridge-Register** auf I²C **0x45** (`AD`/`AB`/`AA`) |
| Framebuffer | 3 × 750 KB ≈ 2,3 MB PSRAM | 3 × 1,2 MB ≈ 3,6 MB PSRAM | 2 × 1,8 MB ≈ 3,7 MB PSRAM (RGB565, Teil-Neuzeichnen) |
| Freie Expansion-IO | Stiftleiste **JP1**: GPIO 52/51/50/49/35/34/33/32/31/30/29/28 | FPC 1,0 mm 16-pol. **FPC4**: GPIO 34/33/32/31/30/29/28 · **FPC3**: 48/47/46/45/5/4/3/2 | 40-poliger Header im Raspberry-Pi-Pico-Format; belegt sind I²C (7/8), TF-Karte (9/10/11/12/13/53) und Debug-UART0 (37/38) |
| UART zur Hauptplatine | TX GPIO33 / RX GPIO31 | TX GPIO33 / RX GPIO31 | **TX GPIO20 / RX GPIO21** |

### Waveshare 7" (H) — Besonderheiten des Bringups

Das Panel hängt hinter einer Waveshare-Bridge und braucht **keinen** Hersteller-Panel-Treiber;
`board_bringup.c` legt DSI-Bus, DBI-Kommandokanal und DPI-Panel direkt an:

- Referenztakt der D-PHY = **`PLL_F20M`** (Legacy). Mit der Standardquelle bleibt das Bild
  auf ESP32-P4 Rev. 1.3 / ECO2 schwarz.
- 2 Lanes à 1250 Mbit/s, DPI-Takt 80 MHz, Austastlücken 64/64/64 (≈ 60 Hz).
  Alle Werte stehen in [`pins_config.h`](pins_config.h) (`WS7_*`) und lassen sich dort ändern,
  falls das Bild reißt oder flimmert — 1280×720 in RGB888 belastet den PSRAM spürbar.
- Reihenfolge: Bridge-Grundinitialisierung (`C0`/`C2`/`AC`) → DSI → DCS `MADCTL`/`Sleep Out`/
  `Display On` → DPI-Start → **erst dann** Hintergrundbeleuchtung. Wird das Licht früher
  eingeschaltet, blitzt beim Start Bildrauschen auf.
- **Einbaulage:** `WS7_ROTATE_180` in [`pins_config.h`](pins_config.h) dreht Bild **und**
  Touch um 180°, falls das Panel auf dem Kopf montiert wird. Vorgabe ist **0** — in der
  jetzigen Einbaulage steht das Bild richtig herum. Die Drehung macht der
  PPA-Grafikbeschleuniger; die Software-Rotation des LVGL-Ports beherrscht nur RGB565.
- **Touch-Spiegelung:** Der Digitizer sitzt gegenüber dem Bild um die Hochachse gedreht.
  `WS7_TOUCH_MIRROR_RAW_X` steht deshalb auf **1** (dreht oben/unten), unabhängig von der
  Bilddrehung.

### Waveshare 7" (H) — Tempo-Schalter

1280×720 bedeutet 2,4-mal so viele Pixel wie beim 4,3-Zöller. Drei Schalter in
[`pins_config.h`](pins_config.h) halten die Bedienung flüssig; jeder ist einzeln
zurückstellbar, falls er Ärger macht:

| Schalter | Vorgabe | Wirkung | Wenn es klemmt |
|---|---|---|---|
| `WS7_COLOR_BITS` | `16` | RGB565 halbiert die Datenmenge je Bild gegenüber RGB888. Sichtbar nur in den dunklen Verläufen der Rundanzeige. | Bild falschfarbig oder dunkel → die Bridge will kein RGB565, auf `24` stellen |
| `WS7_PARTIAL_REFRESH` | `1` | Nur geänderte Bildbereiche neu zeichnen statt jedes Mal des ganzen Bildes (LVGL-Direct-Mode, zwei Puffer). Größter Gewinn. | Flackern in Flächen, die selten neu gezeichnet werden → auf `0` |
| `WS7_PARALLEL_RENDER` | `1` | LVGL zeichnet mit zwei Threads auf beiden Prozessorkernen. | P4 startet nicht mehr (zwei zusätzliche Stacks im knappen internen RAM) → zuerst hier auf `0` |

Die Farbtiefe muss für Sketch **und** LVGL-Bibliothek dieselbe sein; `lv_conf.h` liest
`WS7_COLOR_BITS` deshalb direkt aus `pins_config.h`.

> Beim 7-Zöller ist die Expansion-IO **kein Stiftleisten-Header**, sondern eine
> FPC-Buchse (1,0 mm Raster, 16-polig) — für die UART-Verdrahtung wird ein
> FPC-Breakout/Adapterkabel gebraucht. Schaltplan: `../JC_Display_Firmware_7zoll/5-Schematic/4_CONN.png`.

## Verkabelung zur Hauptplatine (UART, gekreuzt)

Für **beide JC-Panels** dieselben P4-Pins (4,3": Header JP1, Schaltplan
`JC4880P443C_I_W/5-Schematic/4_USB&IO.png` · 7,0": FPC-Buchse FPC4):

```
  S3 GPIO43 (TX) ----> P4 GPIO31 (RX)     (DISPLAY_UART_RX_PIN)
  S3 GPIO44 (RX) <---- P4 GPIO33 (TX)     (DISPLAY_UART_TX_PIN)
  S3 GND        ------ P4 GND
```

**Waveshare ESP32-P4-Pico** (40-poliger Header):

```
  S3 GPIO43 (TX) ----> P4 GPIO21 (RX)     (DISPLAY_UART_RX_PIN)
  S3 GPIO44 (RX) <---- P4 GPIO20 (TX)     (DISPLAY_UART_TX_PIN)
  S3 GND        ------ P4 GND
```
> Die rechte JP1-Spalte (`C6_U01TXD`/`C6_I10RXD`/…) gehört zum **ESP32-C6** — nicht
> verwenden. 3,3-V-Logik beidseitig → keine Pegelwandlung nötig.

## Projektstruktur (eigener Code)

| Datei | Zweck |
|---|---|
| `P4_Display_Firmware.ino` | setup()/loop(), verdrahtet die Module |
| `config.h` | Pins, UART, Protokoll-Parameter |
| `machine_state.h` | Spiegel des `state`-Objekts der S3 |
| `protocol_client.h/.cpp` | UART-Protokoll: hello/state/ack/profiles/… + Heartbeat |
| `ui.h/.cpp` | LVGL-Dashboard (hardwareunabhängig) |
| `display_hal.h/.cpp` | LVGL-/UI-Verdrahtung + Lock-Wrapper |
| `board_bringup.c` | esp_lcd-Hardware-Bringup (C; nur bei `JC_USE_REAL_PANEL=1`) |

## Abhängigkeiten

- **Arduino-ESP32** ≥ 3.1 (mit ESP32-P4-Support), Board: *ESP32P4 Dev Module*,
  **PSRAM aktiviert**.
- **LVGL** 9.x. Die `lv_conf.h` **im Sketch-Ordner** ist die maßgebliche; sie wird über den
  Include-Pfad des Sketches gefunden und leitet `LV_COLOR_DEPTH` aus `JC_PANEL_TYPE` ab.
  Liegt zusätzlich eine alte `lv_conf.h` neben dem `lvgl`-Ordner der Bibliotheken, wird sie
  nicht benutzt — sie darf dort aber auch nicht stören.
- **ArduinoJson** 7.x.

## Zwei Betriebsmodi (`JC_USE_REAL_PANEL` in `display_hal.h`)

### `0` = Stub-Modus (Standard)
Kompiliert **ohne** Display-Treiber (eigenes Minimal-LVGL, rendert ins Leere). Ideal, um
**Protokoll/UART/Logik** am Schreibtisch zu testen (Debug über USB-CDC `Serial`). Läuft auf
jedem ESP32 mit LVGL+ArduinoJson.

### `1` = echte Hardware (Hersteller-BSP)
`display_hal.cpp` baut auf der **erprobten Hersteller-Portierung** auf. Dazu folgende
Dateien aus `JC4880P443C_I_W/1-Demo/arduino_examples/lvgl_v9_sw_rotation/` **in diesen
Sketch-Ordner kopieren**:

```
pins_config.h
lvgl_port_v9.h
lvgl_port_v9.c
src/lcd/      (esp_lcd_st7701*.c/.h + st7701_lcd.*  sowie  esp_lcd_jd9165.c/.h)
src/touch/    (komplett: esp_lcd_touch*.c/.h, gt911_touch.*)
```

Diese Dateien liegen bereits im Sketch. `esp_lcd_jd9165.*` stammt aus dem
7-Zoll-Vendor-Paket
(`../JC_Display_Firmware_7zoll/1-Demo/Demo_Arduino/1_2_Lvgl_V9/.../src/lcd/`); je nach
`JC_PANEL_TYPE` wird nur einer der beiden Panel-Treiber eingebunden.

Der Init-Ablauf (MIPI-DSI-PHY-LDO, ST7701 bzw. JD9165, GT911, LEDC-Backlight,
`lvgl_port_init`) ist 1:1 aus dem Vendor-Beispiel `lvgl_sw_rotation.c` übernommen — nur
der Demo-Aufruf (`lv_demo_widgets()`) wurde durch `ui_init()` ersetzt.

Die Touch-Skalierung des 7-Zöllers hängt in `board_bringup.c` am
`process_coordinates`-Hook von `esp_lcd_touch`, damit die Vendor-Datei
`esp_lcd_touch_gt911.c` unverändert bleibt (im Vendor-Demo ist die Umrechnung direkt in
den Treiber gepatcht).

**Wichtig:** Im realen Modus läuft LVGL in einem **eigenen FreeRTOS-Task**. UI-Zugriffe aus
der Arduino-`loop()` (z. B. `ui_update` bei jedem state-Push) sind daher in
`hal_lock()/hal_unlock()` (= `lvgl_port_lock/unlock`) gekapselt — ist in der `.ino`
bereits umgesetzt.

### Ausrichtung
Das Dashboard ist **Querformat**. Beim 4,3-Zöller (physisch 480×800) wird das per
LVGL-Rotation **270°** mit PPA-Beschleunigung erreicht → 800×480. Der 7-Zöller ist nativ
1024×600, dort steht die Rotation auf **0** und PPA ist abgeschaltet. Beides setzt
`pins_config.h` automatisch anhand von `JC_PANEL_TYPE`.

Das Layout arbeitet fast durchgehend mit `LV_PCT`/`LV_SIZE_CONTENT` und skaliert
deshalb mit. Feste Pixelmaße (Rundinstrumente, Thermometer, Buttons) bleiben gleich groß
— auf dem 7-Zöller entsteht dadurch mehr Luft. Die Schriftgrößen bleiben ebenfalls
unverändert: 4,3" ≈ 213 dpi, 7,0" ≈ 170 dpi, gleiche Pixelhöhe wirkt dort physisch
größer.

## Status

**Fertig & hardwareunabhängig:**
- Vollständiger UART-Protokoll-Client (v2): hello-Handshake, state-Parsing, ack/error,
  Profile, Heartbeat, Link-Timeout.
- Dashboard: Live-Temperaturen Wasser/Dampf (ist/soll), Duty-Balken, Status-Banner
  (Farbe nach `statusKey`), Verbindungs- & WLAN-Anzeige, Bezugs-Timer, Bedien-Buttons.
- Senden für `setPid`, `startAutotune`/`stopAutotune`, `getProfileDetails` vorhanden.

**Board-Bringup:** auf die konkreten JC-Pins/Treiber gesetzt (ST7701 bzw. JD9165, GT911,
Backlight, I²C) — sobald die BSP-Dateien kopiert und `JC_USE_REAL_PANEL=1` gesetzt ist,
lauffähig.

**Noch offen (UI-Ausbau):** weitere Screens — Einstellungen (Brew/Service/Sensor),
Profil-Auswahl/-Editor, PID/AutoTune-Bedienung.

## Inbetriebnahme / Fehlersuche (Lessons learned)

- **Stromversorgung:** Jedes Board **eigene** Versorgung. Zwischen P4 und S3 nur
  **GND + TX + RX** — **kein** 3V3/5V! Den S3 nicht über den 3V3-Header des Displays
  speisen (reicht nicht / Regler-Rückspeisung).
- **Pins nach Silkscreen:** Die UART-Pads am Board nach Aufdruck **`GPIO50`/`GPIO51`**
  identifizieren, nicht nach Header-Pin-Nummern.
- **S3-Seite:** muss mit `TOUCH_UART_ENABLED 1` geflasht sein und laufen. Da `Serial`
  (Debug) und der Touch-UART beide auf GPIO43/44 liegen, ggf. **„USB CDC On Boot:
  Enabled"** verwenden, damit der Debug-Port nicht die UART-Pins blockiert.

### Diagnose-Schalter (in `config.h`)

- `SHOW_DEBUG_OVERLAY 1` → blendet unten ein grünes Panel ein: gesendete `hello`,
  empfangene Bytes/Zeilen, Parse-Fehler, letzte Rohzeile, Link-Status.
- `UART_SELFTEST_INTERNAL_LOOPBACK 1` → legt TX chip-intern auf RX (ohne Draht/Pins).
  Läuft „RX byte" hoch, sind Firmware+UART ok → Problem liegt an Pins/Verkabelung.
  **Nach dem Test wieder auf 0!**