#!/usr/bin/env python3
"""
Хост-скрипт: автоматическое снятие АЧХ с DDS-генератора (RP2040).

ЧЕРНОВИК (AI-сгенерировано, 2026-10-26). Требует проверки преподавателем.

Управляет генератором 01-dds-generator-rp2040.ino по Serial, запускает
логарифмический свип, собирает точки "P <Гц> <мВ>" и строит АЧХ в дБ.

Использование:
    python 02-izmerenie-achh.py --port /dev/ttyACM0 \
        --f0 10 --f1 100000 --n 25 --dwell 150 --out achh.csv

Зависимости: pyserial (обязательно), matplotlib (опционально, для графика).
    pip install pyserial matplotlib

ПРОТОКОЛ (строки, \n):
    ->  W S                  режим синуса
    ->  SWEEP <f0> <f1> <n> <dwell_ms>
    <-  P <Гц> <мВ>          точка АЧХ
    <-  DONE                 свип завершён

ВНИМАНИЕ: вход ADC0 генератора — 0..3,3 В. Сигнал с выхода исследуемой
цепи выше 3,3 В подавать только через делитель/пиковый детектор.
Нормировка на выходе: gain_dB = 20*log10(Uout/Uin). Входное напряжение
Uin берётся из аргумента --uin (действующая или амплитудная — как задано,
скрипт работает с размахом, мВ).
"""

from __future__ import annotations

import argparse
import csv
import math
import sys
import time

try:
    import serial  # type: ignore
except ImportError:  # pragma: no cover
    print("Нужен pyserial: pip install pyserial", file=sys.stderr)
    raise SystemExit(2)


def open_port(port: str, baud: int = 115200, timeout: float = 0.2):
    return serial.Serial(port, baud, timeout=timeout)


def send(ser, line: str) -> None:
    ser.write((line + "\n").encode("ascii"))
    ser.flush()


def collect_sweep(ser, f0: float, f1: float, n: int, dwell: int,
                  uin_mv: float, timeout_s: float = 120.0):
    """Запустить свип и вернуть список (f, uout_mv, gain_db)."""
    send(ser, "W S")                      # синус
    time.sleep(0.2)
    send(ser, f"SWEEP {f0:.3f} {f1:.3f} {n} {dwell}")

    points: list[tuple[float, float, float]] = []
    t0 = time.time()
    while True:
        if time.time() - t0 > timeout_s:
            print("таймаут свипа", file=sys.stderr)
            break
        raw = ser.readline().decode("ascii", "replace").strip()
        if not raw:
            continue
        if raw == "DONE":
            break
        if raw.startswith("P "):
            _, fs, mv = raw.split()
            f = float(fs)
            uout = float(mv)
            gain = 20.0 * math.log10(max(uout, 1e-6) / max(uin_mv, 1e-6))
            points.append((f, uout, gain))
            print(f"  {f:>9.1f} Гц  {uout:>7.1f} мВ  {gain:+6.2f} дБ")
    return points


def write_csv(path: str, points) -> None:
    with open(path, "w", newline="", encoding="utf-8") as fh:
        w = csv.writer(fh)
        w.writerow(["freq_hz", "uout_mv", "gain_db"])
        for row in points:
            w.writerow([f"{row[0]:.3f}", f"{row[1]:.3f}", f"{row[2]:.4f}"])
    print(f"CSV: {path}")


def plot(points) -> None:
    try:
        import matplotlib.pyplot as plt  # type: ignore
    except ImportError:
        print("matplotlib нет — график пропущен (CSV сохранён)", file=sys.stderr)
        return
    xs = [p[0] for p in points]
    ys = [p[2] for p in points]
    plt.semilogx(xs, ys, "o-")
    plt.xlabel("Частота, Гц")
    plt.ylabel("Усиление, дБ")
    plt.grid(True, which="both")
    plt.title("АЧХ (автоснятие с RP2040 DDS)")
    plt.tight_layout()
    plt.show()


def main() -> int:
    ap = argparse.ArgumentParser(description="Автоснятие АЧХ через RP2040 DDS")
    ap.add_argument("--port", required=True, help="например /dev/ttyACM0 или COM5")
    ap.add_argument("--f0", type=float, default=10.0)
    ap.add_argument("--f1", type=float, default=100000.0)
    ap.add_argument("--n", type=int, default=25)
    ap.add_argument("--dwell", type=int, default=150, help="мс на точку")
    ap.add_argument("--uin", type=float, default=500.0,
                    help="входное напряжение (размах), мВ")
    ap.add_argument("--out", default="achh.csv")
    ap.add_argument("--plot", action="store_true")
    args = ap.parse_args()

    ser = open_port(args.port)
    time.sleep(0.5)
    ser.reset_input_buffer()
    try:
        points = collect_sweep(ser, args.f0, args.f1, args.n, args.dwell, args.uin)
    finally:
        ser.close()
    if not points:
        print("точек не получено", file=sys.stderr)
        return 1
    write_csv(args.out, points)
    if args.plot:
        plot(points)
    return 0


if __name__ == "__main__":
    raise SystemExit(main())