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EmergencyStopButton/EmergencyStopButton.ino

@@ -0,0 +1,89 @@
+// EmergencyStopButton.ino
+// ESP32 – WiFi Light Sleep, wacht per GPIO-Interrupt auf Knopfdruck auf
+// und sendet sofort einen API-Call. Ziel: <250ms von Knopfdruck bis API.
+
+#include <WiFi.h>
+#include <HTTPClient.h>
+#include "esp_wifi.h"
+#include "esp_sleep.h"
+#include "driver/gpio.h"
+
+// ── Konfiguration ────────────────────────────────────────────────────────────
+#define BUTTON_PIN      9           // GPIO-Pin des Tasters (gegen GND)
+#define WIFI_SSID       "DEIN_SSID"
+#define WIFI_PASSWORD   "DEIN_PASSWORT"
+#define API_URL         "https://deine-api.example.com/emergency-stop"
+#define API_TOKEN       "DEIN_API_TOKEN"
+// ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
+
+void connectWiFi() {
+  WiFi.mode(WIFI_STA);
+  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
+  Serial.print("WiFi verbinden");
+  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
+    delay(100);
+    Serial.print(".");
+  }
+  Serial.printf("\nVerbunden. IP: %s\n", WiFi.localIP().toString().c_str());
+}
+
+void sendEmergencyStop() {
+  if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
+    Serial.println("WiFi nicht verbunden – API-Call abgebrochen");
+    return;
+  }
+
+  HTTPClient http;
+  http.begin(API_URL);
+  http.addHeader("Content-Type", "application/json");
+  http.addHeader("Authorization", "Bearer " API_TOKEN);
+  http.setTimeout(3000);
+
+  String body = "{\"event\":\"emergency_stop\",\"device\":\"esp32-estop\"}";
+  int httpCode = http.POST(body);
+
+  if (httpCode > 0) {
+    Serial.printf("API Response: %d\n", httpCode);
+  } else {
+    Serial.printf("HTTP Fehler: %s\n", http.errorToString(httpCode).c_str());
+  }
+  http.end();
+}
+
+void enterLightSleep() {
+  // Wakeup bei LOW-Pegel (Taster gegen GND, Pull-Up aktiv)
+  gpio_wakeup_enable((gpio_num_t)BUTTON_PIN, GPIO_INTR_LOW_LEVEL);
+  esp_sleep_enable_gpio_wakeup();
+  esp_light_sleep_start();
+  // Ab hier läuft der Code weiter, sobald der Taster gedrückt wird
+}
+
+void setup() {
+  Serial.begin(115200);
+
+  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
+
+  connectWiFi();
+
+  // DTIM=10: ESP32 wacht alle ~1000ms kurz für Beacon auf → ~0.5–1 mA
+  esp_wifi_set_ps(WIFI_PS_MAX_MODEM);
+
+  Serial.println("Bereit. Warte auf Knopfdruck...");
+}
+
+void loop() {
+  enterLightSleep();
+
+  // Wakeup → Taster prüfen (Low-aktiv wegen Pull-Up)
+  if (digitalRead(BUTTON_PIN) == LOW) {
+    unsigned long t0 = millis();
+    sendEmergencyStop();
+    Serial.printf("Latenz API-Call: %lu ms\n", millis() - t0);
+
+    // Warten bis Taster losgelassen (Entprellung)
+    while (digitalRead(BUTTON_PIN) == LOW) {
+      delay(10);
+    }
+    delay(50);
+  }
+}

EmergencyStopButton/eStopESP32.tex

@@ -0,0 +1,237 @@
+\documentclass[a4paper,11pt]{article}
+\usepackage[utf8]{inputenc}
+\usepackage[T1]{fontenc}
+\usepackage[ngerman]{babel}
+\usepackage{geometry}
+\usepackage{amsmath}
+\usepackage{booktabs}
+\usepackage{listings}
+\usepackage{xcolor}
+\usepackage[unicode=true]{hyperref}
+\usepackage{enumitem}
+
+
+\lstset{
+  basicstyle=\ttfamily\small,
+  keywordstyle=\color{blue},
+  commentstyle=\color{gray},
+  stringstyle=\color{orange},
+  backgroundcolor=\color{gray!10},
+  frame=single,
+  breaklines=true,
+  columns=fullflexible
+}
+
+\title{\textbf{Emergency Stop Button -- ESP32}\\
+  \large Technische Dokumentation}
+\author{}
+\date{Juni 2026}
+
+\begin{document}
+\maketitle
+\tableofcontents
+\newpage
+
+% -----------------------------------------------
+\section{Ziel und Anforderungen}
+
+Ein physischer Notaus-Taster soll beim Drücken so schnell wie möglich einen
+API-Call absetzen. Der ESP32 befindet sich im Ruhezustand und wird durch den
+Tastendruck geweckt.
+
+\begin{itemize}
+  \item Latenz Knopfdruck $\rightarrow$ API-Call: \textbf{< 250\,ms}
+  \item Stromversorgung: LiPo 1000\,mAh (kabellos, batteriebetrieben)
+  \item Möglichst lange Akkulaufzeit (Taster wird selten gedrückt, $\leq$1\,×/h)
+  \item Einfache, wartungsarme Architektur
+\end{itemize}
+
+% -----------------------------------------------
+\section{Architekturentscheidung}
+
+\subsection{Bewertete Optionen}
+
+\begin{center}
+\begin{tabular}{lllll}
+\toprule
+Option & Latenz & Ø Strom & Gateway nötig & Komplexität \\
+\midrule
+Deep Sleep + WiFi (RTC-Memory) & 600--1300\,ms & $\approx$0{,}02\,mA & nein & niedrig \\
+\textbf{WiFi Light Sleep (DTIM=10)} & \textbf{150--250\,ms} & \textbf{0{,}5--1\,mA} & \textbf{nein} & \textbf{niedrig} \\
+BLE Light Sleep + Gateway & 100--300\,ms & 0{,}5--2\,mA & ja & hoch \\
+\bottomrule
+\end{tabular}
+\end{center}
+
+\subsection{Entscheidung: WiFi Light Sleep}
+
+WiFi Light Sleep erfüllt alle Anforderungen ohne zusätzliche Infrastruktur:
+\begin{itemize}
+  \item Der ESP32 hält die WiFi-Verbindung aufrecht und schläft nur die CPU
+  \item Ein GPIO-Interrupt weckt den ESP32 sofort beim Tastendruck
+  \item Der API-Call geht direkt vom ESP32 -- kein Container, kein Gateway
+\end{itemize}
+
+\textbf{Warum nicht BLE?} Bluetooth LE wäre minimal sparsamer
+($\approx$0{,}5\,mA vs. $\approx$1\,mA), erfordert aber ein dauerhaft laufendes
+Gateway-Gerät (Raspberry Pi, PC), das seinerseits Strom verbraucht und eine
+Fehlerquelle darstellt.
+
+\textbf{Warum nicht Deep Sleep?} Deep Sleep braucht beim Aufwachen
+600--1300\,ms (WiFi-Reconnect), was die Latenzanforderung von 250\,ms
+verfehlt.
+
+% -----------------------------------------------
+\section{WiFi Light Sleep -- Funktionsprinzip}
+
+Im WiFi Light Sleep (Modem Sleep) schläft die CPU, während der WiFi-Stack
+aktiv bleibt. Der Router sendet alle 100\,ms einen Beacon; mit DTIM=10 wacht
+der ESP32 automatisch alle $\approx$1000\,ms für 1--2\,ms auf, um gepufferte
+Pakete abzuholen. Die Verbindungsassoziation bleibt dabei erhalten.
+
+\subsection{DTIM-Einstellung und Stromverbrauch}
+
+\begin{center}
+\begin{tabular}{lll}
+\toprule
+DTIM & Wakeup-Intervall & Ø Strom \\
+\midrule
+1  & 100\,ms  & 5--10\,mA \\
+3  & 300\,ms  & 2--4\,mA  \\
+10 & 1000\,ms & 0{,}5--1\,mA \\
+\bottomrule
+\end{tabular}
+\end{center}
+
+Empfohlen: \texttt{DTIM=10} -- sparsamste Option, Verbindung bleibt stabil.
+
+\subsection{Akkulaufzeit (1000 mAh LiPo)}
+
+Bei $\approx$1\,mA Durchschnittsstrom (DTIM=10, selten gedrückt):
+\[
+t = \frac{1000~\mathrm{mAh}}{1~\mathrm{mA}} \approx 40~\mathrm{Tage}
+\]
+
+% -----------------------------------------------
+\section{Latenzbudget}
+
+\begin{center}
+\begin{tabular}{ll}
+\toprule
+Schritt & Zeit \\
+\midrule
+ESP32 Wakeup aus Light Sleep & 1--5\,ms \\
+WiFi-Verbindung prüfen (bereits aktiv) & 0\,ms \\
+HTTP-Request aufbauen & 20--50\,ms \\
+TLS-Handshake (HTTPS) & 50--150\,ms \\
+Server-Antwort & 20--50\,ms \\
+\midrule
+\textbf{Gesamt} & \textbf{$\approx$100--250\,ms} \\
+\bottomrule
+\end{tabular}
+\end{center}
+
+% -----------------------------------------------
+\section{Hardware}
+
+\subsection{Empfohlene Boards}
+
+\begin{center}
+\begin{tabular}{llll}
+\toprule
+Board & Lader & Preis & Bemerkung \\
+\midrule
+\textbf{FireBeetle ESP32-E} (DFRobot) & integriert & 8--12\,€ & Low-Power optimiert \\
+LOLIN D32 (Wemos) & TP4054 & 5--8\,€ & günstig, bewährt \\
+Adafruit HUZZAH32 Feather & MCP73831 & $\approx$20\,€ & gute Dokumentation \\
+\bottomrule
+\end{tabular}
+\end{center}
+
+\subsection{Schaltung}
+
+\begin{lstlisting}
+ESP32         Taster
+GPIO 9  ---- [Taster] ---- GND
+             (interner Pull-Up aktiv: HIGH = offen, LOW = gedrueckt)
+
+LiPo 1000mAh ---- BAT+ / BAT- des Boards
+\end{lstlisting}
+
+Kein weiteres Bauteil nötig -- der interne Pull-Up des ESP32 reicht.
+
+% -----------------------------------------------
+\section{Software}
+
+\subsection{Abhängigkeiten (Arduino IDE)}
+
+\begin{itemize}
+  \item Board-Package: \texttt{esp32} by Espressif (Boards Manager)
+  \item Bibliotheken: \texttt{WiFi.h}, \texttt{HTTPClient.h} (im esp32-Package enthalten)
+\end{itemize}
+
+\subsection{Konfiguration in \texttt{EmergencyStopButton.ino}}
+
+\begin{lstlisting}[language=C]
+#define BUTTON_PIN   9
+#define WIFI_SSID    "DEIN_SSID"
+#define WIFI_PASSWORD "DEIN_PASSWORT"
+#define API_URL      "https://deine-api.example.com/emergency-stop"
+#define API_TOKEN    "DEIN_API_TOKEN"
+\end{lstlisting}
+
+\subsection{Ablauf}
+
+\begin{enumerate}
+  \item \texttt{setup()}: WiFi verbinden, \texttt{WIFI\_PS\_MAX\_MODEM} aktivieren
+  \item \texttt{loop()}: \texttt{esp\_light\_sleep\_start()} -- CPU schläft, WiFi aktiv
+  \item Tastendruck löst GPIO-Interrupt aus -- ESP32 wacht auf
+  \item \texttt{sendEmergencyStop()} sendet HTTP-POST an API
+  \item Warten bis Taster losgelassen, zurück zu Schritt 2
+\end{enumerate}
+
+\subsection{Kritische API-Funktion}
+
+\begin{lstlisting}[language=C]
+void sendEmergencyStop() {
+  HTTPClient http;
+  http.begin(API_URL);
+  http.addHeader("Content-Type", "application/json");
+  http.addHeader("Authorization", "Bearer " API_TOKEN);
+  http.setTimeout(3000);
+  String body = "{\"event\":\"emergency_stop\",\"device\":\"esp32-estop\"}";
+  int httpCode = http.POST(body);
+  http.end();
+}
+\end{lstlisting}
+
+% -----------------------------------------------
+\section{Deployment-Hinweise}
+
+\begin{itemize}
+  \item \textbf{HTTPS}: TLS-Handshake kostet 50--150\,ms. Falls die Latenz
+    kritisch ist und das Netz vertrauenswürdig, kann HTTP verwendet werden
+    (dann $\approx$50--100\,ms Gesamt).
+  \item \textbf{DTIM am Router}: Manche Router ignorieren den DTIM-Wunsch des
+    Clients. Im Zweifelsfall DTIM=3 am Router einstellen.
+  \item \textbf{API-Token}: Nicht im Quellcode einchecken -- z.\,B. in eine
+    separate \texttt{secrets.h} auslagern, die im \texttt{.gitignore} steht.
+  \item \textbf{Watchdog}: Bei produktivem Einsatz einen Hardware-Watchdog
+    aktivieren, damit der ESP32 sich bei WiFi-Verlust selbst neu startet.
+\end{itemize}
+
+% -----------------------------------------------
+\section{Dateien}
+
+\begin{center}
+\begin{tabular}{ll}
+\toprule
+Datei & Beschreibung \\
+\midrule
+\texttt{EmergencyStopButton.ino} & Arduino-Sketch (Hauptprogramm) \\
+\texttt{eStopESP32.tex} & Diese Dokumentation \\
+\bottomrule
+\end{tabular}
+\end{center}
+
+\end{document}