//Wetterdaten mit MQTTT und LCD(I2C) ausgeben
//ESP8266
//18.08.19

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h> // Vorher hinzugefügte LiquidCrystal_I2C Bibliothek einbinden
#include <PubSubClient.h> //MQTT-Unterstützung

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4); //20x4-LCD an I2C-Adresse 27 hex

#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
const char* ssid = "WLANROUTER";
const char* password = "ganzgeheim";
const char* MQTT_BROKER = "192.168.2.99"; //der MQTT-Broker
const char* mqttClient ="umweltdaten190818a"; //Eindeutiger Schlüssel
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
long lastMsg = 0;
char msg[50];
//
unsigned long delayTime;
float h, t, p;
char temperatureCString[6];
char humidityString[6];
char pressureString[7];
int i = 0,j = 0,k = 0,m =2; //universelle Zähler

Adafruit_BME280 bme;

//WiFiServer server(80);
//##############################
void setup() {
      lcd.init(); //Im Setup wird das LCD gestartet 
      lcd.backlight(); //Hintergrundbeleuchtung einschalten (lcd.noBacklight(); schaltet die Beleuchtung aus). 
     Serial.begin(9600);
     delay(10);

      Serial.println(("BME280-Sensor"));

         bool status;
         status = bme.begin(0x76);//Sensor I2C-Adresse
     
     // Connect to WiFi network
     Serial.println();
     Serial.println();
     Serial.print("Connecting to ");
     Serial.println(ssid);
     
     WiFi.mode(WIFI_STA);
     WiFi.begin(ssid, password);
     
     while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
         delay(500);
         Serial.print(".");
     }
     Serial.println("");
     Serial.println("WiFi connected");
     
     // Print the IP address
     Serial.println(WiFi.localIP());
     
     //mit MQTT-Server verbinden
	 checkMqtt();
}
//##############################
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length){
  Serial.print("MQTT-Nachricht für ");
  Serial.print(topic);
  Serial.print(": ");
  char msg[length+1];
  for (int i = 0; i < length; i++) {
     Serial.print((char)payload[i]);
     msg[i] = (char)payload[i];
 }
 Serial.println(" ");
}

//##############################
void checkWifi(){
   //mit WLAN verbinden
  Serial.print(" Mit WLAN verbinden.");
  WiFi.persistent(false);//Flash-Zugriffe minimieren
  WiFi.begin(ssid,password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
  {
    delay(500);
    Serial.print(".");
    i++;
    if (i>19){// Abbruch nach 10 Sekunden
      i=0;
      Serial.println(" fehlgeschlagen!");
      break;
    }
    Serial.print(" mit WLAN verbunden, IP Ardesse: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
  }
}
//##############################
void checkMqtt(){
  // MQTT-Verbindung prüfen und ggf. aufbauen
  client.setServer(MQTT_BROKER, 1883);
  client.setCallback(callback);
  while (!client.connected()){
    Serial.print("verbinde mit MQTT-Server");
    if (client.connect(mqttClient)){
      Serial.println("..verbunden!");
    } else{
      Serial.print("..fehlgeschlagen. Fehler: ");
      Serial.println(client.state());
    }
  } 
}
//##############################
void reconnectMqtt() {
     while (!client.connected()) {
        Serial.println("wiederverbinden MQTT");
        if (!client.connect(mqttClient)) {
            Serial.print("...fehlgeschlagen, rc=");
            Serial.print(client.state());
            Serial.println(" neuer Versuch in 5s");
            delay(5000);
        }
    }
    Serial.println("MQTT wieder verbunden.");
    //wie bei Neustart

}

//##############################
void getWeather() {
     //Umweltdaten vom Sensor holen
     h = bme.readHumidity();
     t = bme.readTemperature();     
     p = bme.readPressure()/ 100.0+35; //295m *0,12 hPa/m lt. Datenblatt
     dtostrf(t, 5, 1, temperatureCString);
     dtostrf(h, 5, 1, humidityString);
     dtostrf(p, 6, 1, pressureString);
     delay(1000);
     sendToLCD(); 
}
//##############################
void sendToLCD(){
  lcd.setCursor(0,0); 
  lcd.print("Umweltdaten:"); 
  lcd.setCursor(0, 1); 
  lcd.print(temperatureCString); 
  lcd.print(" *C");
  lcd.setCursor(0, 2); 
  lcd.print(humidityString); 
  lcd.print(" % Luftfeuchte");
  lcd.setCursor(0, 3); 
  lcd.print(pressureString); 
  lcd.print(" mbar");
  Serial.print(temperatureCString); 
  Serial.println(" °C");
  Serial.print(humidityString); 
  Serial.println(" % Luftfeuchte");
  Serial.print(pressureString); 
  Serial.println(" mbar");
}
//############################## MQTT-Nachrichten
void mqttTemperatur(){
    client.publish("wetter/temperatur",temperatureCString);
} 
//##############################
void mqttLuftfeuchtigkeit(){
    client.publish("wetter/luftfeuchtigkeit",humidityString);
}
//##############################
void mqttLuftdruck(){
    client.publish("wetter/luftdruck",pressureString);
} 

void loop() {
  // alle 3 Minuten prüfen, ob Wifi-Verbindung..
  // ..noch besteht, dann erneut anmelden
  j++;//Schleifenzähler
  
  if ((j>120) and (WiFi.status() != WL_CONNECTED)){
      j=0;
      checkWifi();//WLAN verbinden
      //ESP.restart();//Neu booten
  }
  // ist der MQTT-Server noch verbunden?
  if (!client.connected()){ 
    reconnectMqtt();
  }
  //MQTT-Server auf eingehende Nachrichten checken: client.loop
  //client.loop();
  getWeather(); //braucht 1 Sekunde
  m--; //countdown auf 0
  //alle etwa 15 Minuten (900 Schleifendurchläufe á 1s)
  //..Messwerte an MQTT-Server senden
  if(m==0){
	  //m=110; //Countdown auf 2 Minuten mit Korrektur
	  m=820; //Countdown auf 15 Minuten mit Korrektur
	  mqttTemperatur();
	  delay(100);
	  mqttLuftfeuchtigkeit();
	  delay(100);
	  mqttLuftdruck();
    Serial.println("Messwerte an MQTT gesendet.");
	}
}