esp32课设记录（四）摩斯密码的实现 并用mqtt上传

news2025/7/16 14:33:58

        摩斯密码(Morse Code)是一种通过点(.)和划(-)组合来表示字符的编码系统。下面我将在esp32上实现摩斯密码的输入，并能够发送到mqtt的broker。

        先捋一下逻辑，首先esp32的按键已经编写了短按与长按功能，这将是输出摩斯密码点和划的基础。然后当2s没有新输入，我们就认为输入完了一个字符，自动识别即可。但是怎么发送到mqtt呢？我打算选用一种摩斯密码里没有的，并且又容易记忆的字符——6个点。

        于是逻辑图如下：有了逻辑，编写代码就很容易了。

        先编写一个密码表：

// 摩尔斯码表 - 常见字符
static const struct
{
    char character;
    const char *morse;
} morse_table[] = {
    {'A', ".-"},
    {'B', "-..."},
    {'C', "-.-."},
    {'D', "-.."},
    {'E', "."},
    {'F', "..-."},
    {'G', "--."},
    {'H', "...."},
    {'I', ".."},
    {'J', ".---"},
    {'K', "-.-"},
    {'L', ".-.."},
    {'M', "--"},
    {'N', "-."},
    {'O', "---"},
    {'P', ".--."},
    {'Q', "--.-"},
    {'R', ".-."},
    {'S', "..."},
    {'T', "-"},
    {'U', "..-"},
    {'V', "...-"},
    {'W', ".--"},
    {'X', "-..-"},
    {'Y', "-.--"},
    {'Z', "--.."},
    {'0', "-----"},
    {'1', ".----"},
    {'2', "..---"},
    {'3', "...--"},
    {'4', "....-"},
    {'5', "....."},
    {'6', "-...."},
    {'7', "--..."},
    {'8', "---.."},
    {'9', "----."},
    {' ', "/"},  // 空格用"/"表示
    {'\0', NULL} // 结束标记
};

        定义摩斯密码的输入状态与输入类型。

// 摩尔斯码输入状态
typedef enum
{
    MORSE_IDLE,         // 空闲状态
    MORSE_INPUT,        // 输入中
    MORSE_CHAR_COMPLETE // 字符输入完成
} morse_state_t;

// 摩尔斯码输入类型
typedef enum
{
    MORSE_DOT,  // 点 (.)
    MORSE_DASH, // 划 (-)
    MORSE_GAP   // 间隔 (表示字符结束)
} morse_input_t;

        编写宏定义与变量

#define MORSE_CHAR_TIMEOUT 2000 // 字符超时时间(毫秒)
#define MORSE_MAX_BUFFER 32     // 最大缓冲区大小。限制当前正在输入的摩尔斯码序列(点和划)的最大长度
#define MORSE_OUTPUT_MAX 64     // 输出缓冲区最大大小。限制已解码文本的最大长度

// 当前摩尔斯码输入
static morse_state_t morse_state = MORSE_IDLE;//跟踪摩尔斯码输入的当前状态
static char current_morse[MORSE_MAX_BUFFER] = {0};//存储当前正在输入的摩尔斯码序列
static char decoded_text[MORSE_OUTPUT_MAX] = {0};//存储已解码的完整文本
static int64_t last_input_time = 0;//记录最后一次用户输入的时间戳(毫秒)。用于检测输入超时，实现自动字符完成功能。通过与当前时间比较，判断是否超过了MORSE_CHAR_TIMEOUT

        相应的编写各种功能函数：

// 获取当前时间戳(毫秒)
static int64_t get_current_time_ms(void)
{
    return esp_timer_get_time() / 1000;
}

// 初始化摩尔斯码模块
void morse_init(void)
{
    morse_reset();
}

// 添加一个摩尔斯码符号
void morse_add_symbol(morse_input_t symbol)
{
    size_t len = strlen(current_morse);

    // 防止缓冲区溢出
    if (len >= MORSE_MAX_BUFFER - 2)
    {
        return;
    }

    // 添加符号
    switch (symbol)
    {
    case MORSE_DOT:
        current_morse[len] = '.';
        current_morse[len + 1] = '\0';
        break;

    case MORSE_DASH:
        current_morse[len] = '-';
        current_morse[len + 1] = '\0';
        break;

    case MORSE_GAP:
        // 解码当前字符
        char decoded = morse_decode_current();
        if (decoded != '\0')
        {
            size_t decoded_len = strlen(decoded_text);
            if (decoded_len < MORSE_OUTPUT_MAX - 1)
            {
                decoded_text[decoded_len] = decoded;
                decoded_text[decoded_len + 1] = '\0';
            }
        }
        // 重置当前输入
        current_morse[0] = '\0';
        break;
    }

    // 更新状态和时间戳
    morse_state = (symbol == MORSE_GAP) ? MORSE_CHAR_COMPLETE : MORSE_INPUT;
    last_input_time = get_current_time_ms();
}

// 检查是否需要完成当前字符
bool morse_check_timeout(int64_t current_time)
{
    // 如果有输入且超时，则完成当前字符
    if (morse_state == MORSE_INPUT &&
        strlen(current_morse) > 0 &&
        (current_time - last_input_time) > MORSE_CHAR_TIMEOUT)
    {
        morse_add_symbol(MORSE_GAP);
        return true;
    }
    return false;
}

// 解码当前的摩尔斯码
char morse_decode_current(void)
{
    if (strlen(current_morse) == 0)
    {
        return '\0';
    }

    // 尝试在摩尔斯码表中查找
    for (int i = 0; morse_table[i].morse != NULL; i++)
    {
        if (strcmp(current_morse, morse_table[i].morse) == 0)
        {
            return morse_table[i].character;
        }
    }

    // 如果找不到匹配项
    return '?';
}

// 重置摩尔斯码输入
void morse_reset(void)
{
    morse_state = MORSE_IDLE;
    current_morse[0] = '\0';
    decoded_text[0] = '\0';
    last_input_time = get_current_time_ms();
}

// 获取当前摩尔斯码字符串
const char *morse_get_current(void)
{
    return current_morse;
}

// 获取已解码的字符串
const char *morse_get_decoded(void)
{
    return decoded_text;
}

// 为显示准备摩尔斯码和解码结果
void morse_prepare_display(char *buffer, int size)
{
    // 拼接解码结果和当前输入的摩尔斯码
    snprintf(buffer, size, "解码: %s\n当前: %s",
             strlen(decoded_text) > 0 ? decoded_text : "[空]",
             strlen(current_morse) > 0 ? current_morse : "[等待输入]");
}

// 检查当前输入是否为6个连续的点
bool morse_is_six_dots(void)
{
    // 检查当前输入是否为"......"（6个点）
    if (strlen(current_morse) == 6)
    {
        // 逐个检查是否都是点
        for (int i = 0; i < 6; i++)
        {
            if (current_morse[i] != '.')
            {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
    return false;
}

        在主函数调用先调用初始化。
 

 // 初始化摩尔斯码模块
    morse_init();

        在while循环里面，首先加入超时处理机制，2s没有再输入便直接解码，并在屏幕上显示。

// 获取当前时间
        int64_t current_time = esp_timer_get_time() / 1000;

        // 检查摩尔斯码输入超时
        if (current_mode == MODE_MORSE)
        {
            if (morse_check_timeout(current_time))
            {
                // 超时处理，更新显示
                char morse_display[128];
                morse_prepare_display(morse_display, sizeof(morse_display));

                clear_text_area(lcd_buffer, LCD_H_RES, LCD_V_RES);
                draw_string(lcd_buffer, 0, 0, "摩尔斯电码模式", 0xFFFF, LCD_H_RES);
                draw_string(lcd_buffer, 0, CHINESE_FONT_HEIGHT + 2, morse_display, 0xFFFF, LCD_H_RES);
                draw_string(lcd_buffer, 0, CHINESE_FONT_HEIGHT * 4 + 8, "短按: 输入点(.)", 0xFFFF, LCD_H_RES);
                draw_string(lcd_buffer, 0, CHINESE_FONT_HEIGHT * 5 + 10, "长按: 输入划(-)", 0xFFFF, LCD_H_RES);
                esp_lcd_panel_draw_bitmap(panel_handle, 0, 0, LCD_H_RES, LCD_V_RES, lcd_buffer);
            }
        }

        在按键短按的触发函数里面，按照前面的逻辑框图写带代码：先加入一个点，在判断是不是特殊消息（6个点），是的话直接用mqtt发送目前解析好的字符串，并重置，在屏上显示消息。如果不是，则正常更新显示，等待下一个输入。

// 短按输入"点"(.)
                    morse_add_symbol(MORSE_DOT);

                    // 检查是否为连续6个点
                    if (morse_is_six_dots() && mqtt_connected)
                    {
                        // 发送解码后的摩尔斯码消息到MQTT
                        char message[50];
                        const char *decoded = morse_get_decoded();

                        // 如果有解码结果，发送它，否则发送当前的摩尔斯码符号
                        if (strlen(decoded) > 0)
                        {
                            sprintf(message, "Morse: %s", decoded);
                        }
                        else
                        {
                            sprintf(message, "Morse: ......");
                        }

                        esp_mqtt_client_publish(mqtt_client, MQTT_PUBLISH_TOPIC, message, 0, 1, 0);

                        // 重置摩尔斯码输入并显示发送成功信息
                        morse_reset();

                        clear_text_area(lcd_buffer, LCD_H_RES, LCD_V_RES);
                        draw_string(lcd_buffer, 0, 0, "摩尔斯电码模式", 0xFFFF, LCD_H_RES);
                        draw_string(lcd_buffer, 0, CHINESE_FONT_HEIGHT + 2, "信号已发送", 0xFFFF, LCD_H_RES);
                        draw_string(lcd_buffer, 0, CHINESE_FONT_HEIGHT * 4 + 8, "短按: 输入点(.)", 0xFFFF, LCD_H_RES);
                        draw_string(lcd_buffer, 0, CHINESE_FONT_HEIGHT * 5 + 10, "长按: 输入划(-)", 0xFFFF, LCD_H_RES);
                        esp_lcd_panel_draw_bitmap(panel_handle, 0, 0, LCD_H_RES, LCD_V_RES, lcd_buffer);

                        // 延迟1秒让用户看到发送成功消息
                        vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
                    }
                    else
                    {
                        // 正常更新显示
                        char morse_display[128];
                        morse_prepare_display(morse_display, sizeof(morse_display));

                        clear_text_area(lcd_buffer, LCD_H_RES, LCD_V_RES);
                        draw_string(lcd_buffer, 0, 0, "摩尔斯电码模式", 0xFFFF, LCD_H_RES);
                        draw_string(lcd_buffer, 0, CHINESE_FONT_HEIGHT + 2, morse_display, 0xFFFF, LCD_H_RES);
                        draw_string(lcd_buffer, 0, CHINESE_FONT_HEIGHT * 4 + 8, "短按: 输入点(.)", 0xFFFF, LCD_H_RES);
                        draw_string(lcd_buffer, 0, CHINESE_FONT_HEIGHT * 5 + 10, "长按: 输入划(-)", 0xFFFF, LCD_H_RES);
                        esp_lcd_panel_draw_bitmap(panel_handle, 0, 0, LCD_H_RES, LCD_V_RES, lcd_buffer);
                    }

        长按直接添加划，并更新显示就好了。

// 长按输入"划"(-)
                    morse_add_symbol(MORSE_DASH);

                    // 更新显示
                    char morse_display[128];
                    morse_prepare_display(morse_display, sizeof(morse_display));

                    clear_text_area(lcd_buffer, LCD_H_RES, LCD_V_RES);
                    draw_string(lcd_buffer, 0, 0, "摩尔斯电码模式", 0xFFFF, LCD_H_RES);
                    draw_string(lcd_buffer, 0, CHINESE_FONT_HEIGHT + 2, morse_display, 0xFFFF, LCD_H_RES);
                    draw_string(lcd_buffer, 0, CHINESE_FONT_HEIGHT * 4 + 8, "短按: 输入点(.)", 0xFFFF, LCD_H_RES);
                    draw_string(lcd_buffer, 0, CHINESE_FONT_HEIGHT * 5 + 10, "长按: 输入划(-)", 0xFFFF, LCD_H_RES);
                    esp_lcd_panel_draw_bitmap(panel_handle, 0, 0, LCD_H_RES, LCD_V_RES, lcd_buffer);
                    break;

        ok，代码写完了，让我们试试效果。

        收到了。

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