05 Code Architecture

5. Explications Clés du Code Arduino (Code Architecture)

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Ordonnancement Non-Bloquant & Gestion du Temps (millis())

Pour garantir la réactivité instantanée du système, la fluidité des animations graphiques et la précision de l'échantillonnage biomédical, aucun appel bloquant delay() n'est utilisé dans la boucle principale.

L'ensemble des tâches est cadencé par des temporisateurs différentiels asynchrones :

• Acquisition PPG Cardiaque : 20 ms (50 Hz).
• Affichage Graphique OLED : 33 ms (~30 FPS en jeu) / 500 ms (mode Santé avec rafraîchissement différentiel).
• Lecture Température IR MLX90614 : 500 ms.
• Publication Télémétrique MQTT : 1000 ms.
• Tentative de Reconnexion Réseau : 5000 ms.

// Extrait de loop() : cadencement asynchrone non-bloquant
if (systemeActif) {
  traiterCapteurBpm(); // Échantillonnage à 50 Hz

  if (mlxDetecte && (maintenant - lastMlxReadTime >= MLX_READ_INTERVAL)) {
    lastMlxReadTime = maintenant;
    derniereTempCorps = mlx.readObjectTempC();
  }

  if (maintenant - lastPublishTime >= PUBLISH_INTERVAL) {
    lastPublishTime = maintenant;
    publierTelemetrieMQTT();
  }
}

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Bascule Dynamique de Fréquence d'Horloge I2C (100 kHz <-> 400 kHz)

Le bus I2C est partagé entre deux composants aux contraintes opposées :

1. Le capteur MLX90614 utilise le protocole SMBus et tolère mal les fréquences supérieures à 100 kHz.
2. L'écran SSD1306 requiert un débit élevé (Fast-Mode 400 kHz) pour afficher les sprites du jeu Dino sans scintillement.

Le firmware gère cette contrainte dynamiquement lors des transitions de mode :

void dinoEntrer() {
  Wire.setClock(400000);       // Accélération à 400 kHz pour le jeu
  u8g2.setBusClock(400000);
  dinoEtat = DINO_ATTENTE;
  dinoDessinerAttente();
}

void dinoSortir() {
  dinoEtat = DINO_ATTENTE;
  u8g2.setBusClock(100000);    // Retour au standard 100 kHz pour le capteur IR
  Wire.setClock(100000);
}

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Redondance des Alarmes & Algorithme de Repli de Secours (Failsafe)

Le système garantit la sécurité du patient même en cas de rupture de communication Wi-Fi ou de défaillance du serveur Node-RED :

• Liaison MQTT active : Les décisions d'alarme proviennent du poste médical distant (Node-RED).
• Perte du lien MQTT : Le firmware active automatiquement son mode de repli autonome. Il évalue localement les données via un comparateur à hystérésis (HYST_BPM = 3, HYST_TEMP = 0.2°C) pour éviter les oscillations intempestives d'alarme autour des seuils de sécurité.

bool seuilHyst(float valeur, float seuil, float hyst, bool &etat) {
  if (valeur > seuil) {
    etat = true;
  } else if (valeur < seuil - hyst) {
    etat = false;
  }
  return etat;
}

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Moteur Audio Non-Bloquant & Entrelacement des Alertes

Pour diffuser des mélodies d'alerte identifiables sans bloquer le microcontrôleur, le générateur sonore implémente une machine d'états temporelle :

• Si seule l'alarme cardiaque est active : interprétation cadencée de la partition de Mozart (Une petite musique de nuit KV 525).
• Si seule l'alarme thermique est active : émission de bips d'urgence à 600 Hz.
• Si les deux alarmes sont actives simultanément : entrelacement automatique d'un cycle de mélodie avec une salve de bips d'urgence.

int frequenceAlertes() {
  unsigned long maintenant = millis();
  // Gestion asynchrone des durées de notes et commutation de segments...
  if (segmentSon == SEG_MELODIE) {
    return (maintenant - debutNote < dureeNotes[noteCourante]) ? melodieMozart[noteCourante] : 0;
  }
  return (((maintenant - debutSegment) % 800) < 400) ? FREQ_BIP : 0;
}