got mqtt and wifi connection working reliably

CMakeLists.txt

@@ -25,7 +25,8 @@ add_custom_command(
     -P ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/prepend_include.cmake
     WORKING_DIRECTORY ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}
     DEPENDS ${CMAKE_SOURCE_DIR}/fs/index.html
-    DEPENDS ${CMAKE_SOURCE_DIR}/fs/config.html
+    DEPENDS ${CMAKE_SOURCE_DIR}/fs/mqtt_config.html
+    DEPENDS ${CMAKE_SOURCE_DIR}/fs/wlan_config.html
 )
 
 
@@ -34,6 +35,11 @@ add_executable(sensor-pico
     src/webserver.c
 )
 
+add_dependencies(sensor-pico generate_fsdata)
+
+add_custom_target(generate_fsdata
+    DEPENDS ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/fsdata.c
+)
 
 # Standard Ein-/Ausgabe über USB (du siehst printf im Terminal)
 pico_enable_stdio_usb(sensor-pico 1)

PROJEKT.md

@@ -60,11 +60,15 @@ sensor-pico/                     ← Git Repo Root
 │   ├── bme280/                  ← Git Submodule (lafftale1999/bme280_driver)
 │   └── dhcp_server/             ← DHCP Server (von pico-examples, kein Submodule)
 ├── src/
-│   ├── main.cpp                 ← Hauptprogramm
+│   ├── main.cpp                 ← Hauptprogramm (WiFi + MQTT Verbindungslogik)
-│   ├── webserver.c              ← lwIP httpd Initialisierung + CGI-Handler
+│   ├── webserver.c              ← lwIP POST-Handler + Formular-Parsing
+│   ├── webserver.h              ← Exports: saved_ssid, saved_mqtt_* etc.
 │   └── fsdata.c                 ← Generiert von makefsdata, nicht im Git!
 ├── fs/
-│   └── index.html               ← Weboberfläche, wird beim Build eingebaut
+│   ├── index.html               ← Navigations-Hub (Links zu den Unterseiten)
+│   ├── wlan_config.html         ← WLAN SSID + Passwort Formular (POST /config)
+│   ├── mqtt_config.html         ← MQTT + Frequenz Formular (POST /mqtt-config)
+│   └── live_stats.html          ← (geplant) Live-Sensordaten
 ├── build/                       ← Von cmake generiert, nicht im Git
 ├── CMakeLists.txt
 ├── lwipopts.h                   ← lwIP Konfiguration
@@ -125,7 +129,7 @@ pico_sdk_init()
 add_subdirectory(lib/bme280 bme280_build)
 add_subdirectory(lib/dhcp_server dhcp_server_build)
 
-# makefsdata: fs/index.html → src/fsdata.c
+# makefsdata: fs/ → src/fsdata.c (wird von fs.c via #include eingebunden)
 add_custom_command(
     OUTPUT ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/fsdata.c
     COMMAND perl ${PICO_SDK_PATH}/lib/lwip/src/apps/http/makefsdata/makefsdata
@@ -133,12 +137,15 @@ add_custom_command(
     COMMAND ${CMAKE_COMMAND} -P ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/prepend_include.cmake
     WORKING_DIRECTORY ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}
     DEPENDS ${CMAKE_SOURCE_DIR}/fs/index.html
+            ${CMAKE_SOURCE_DIR}/fs/wlan_config.html
+            ${CMAKE_SOURCE_DIR}/fs/mqtt_config.html
 )
 
+# fsdata.c wird NICHT in add_executable gelistet – fs.c inkludiert sie via
+# #include HTTPD_FSDATA_FILE (definiert in lwipopts.h als "src/fsdata.c")
 add_executable(sensor-pico
     src/main.cpp
     src/webserver.c
-    src/fsdata.c
 )
 
 pico_enable_stdio_usb(sensor-pico 1)
@@ -153,6 +160,7 @@ target_link_libraries(sensor-pico
     pico_cyw43_arch_lwip_threadsafe_background
     pico_lwip
     pico_lwip_http
+    pico_lwip_mqtt
     bme280
     dhcp_server
 )
@@ -260,16 +268,36 @@ Der Pico hat zwei Betriebsmodi:
 - ✅ Access Point (`SensorAP`, WPA2) öffnet sich
 - ✅ DHCP-Server läuft – Clients bekommen IP
 - ✅ Pico erreichbar unter `192.168.4.1`
-- ✅ lwIP httpd läuft – Index-Seite wird ausgeliefert
+- ✅ lwIP httpd läuft – Seiten werden ausgeliefert
 - ✅ `makefsdata` automatisch im Build-Prozess eingebunden
-- ✅ `fs/index.html` wird beim Build als Byte-Array in Firmware eingebaut
+- ✅ Alle HTML-Seiten aus `fs/` werden als Byte-Array in Firmware eingebaut
+- ✅ WLAN-Konfiguration über Captive Portal (POST Handler)
+- ✅ Pico verbindet sich mit bestehendem WLAN (Station Mode)
+- ✅ MQTT-Konfiguration über Webformular (Adresse, Port, User, Passwort, Frequenzen)
+- ✅ MQTT-Verbindung zum Broker steht
+- ✅ BME280 Sensor liest Messwerte aus und gibt JSON per printf aus
+- ⬜ Sensordaten per MQTT publishen
+- ⬜ Live-Daten Seite (`live_stats.html`)
+
+### Programm-Ablauf (main.cpp)
+```
+1. cyw43_arch_init() + httpd_init()
+2. WiFi-Schleife:
+   └─ ap_init() → warte auf SSID+Passwort → verbinde mit WLAN
+   └─ bei Erfolg: weiter; bei Fehler: neu versuchen
+3. MQTT-Config-Schleife:
+   └─ warte bis saved_mqtt_address gesetzt ist (Formular abgeschickt)
+   └─ connect_to_mqtt() → bei Fehler: Config zurücksetzen + neu warten
+4. Sensor-Loop (TODO):
+   └─ BME280 auslesen → per MQTT publishen
+```
 
 ### Geplante Anforderungen
-1. Beim Erststart: Access Point für Erstkonfiguration
+1. ✅ Beim Erststart: Access Point für Erstkonfiguration
-2. Weboberfläche zum Einstellen von:
+2. ✅ Weboberfläche zum Einstellen von:
-   - WLAN SSID + Passwort
+   - ✅ WLAN SSID + Passwort
-   - MQTT Broker (Adresse, Port, User, Passwort)
+   - ✅ MQTT Broker (Adresse, Port, User, Passwort)
-   - Sendefrequenz
+   - ✅ Messfrequenz + Pushfrequenz
 3. Im Produktionsbetrieb: Live-Daten + Einstellungen änderbar
 
 ### makefsdata – wie es funktioniert
@@ -286,6 +314,9 @@ Es liest alle Dateien aus dem `fs/`-Ordner und erzeugt daraus eine `fsdata.c` mi
 
 ### lwipopts.h
 ```c
+// fsdata.c wird von lwIP's fs.c via #include eingebunden – Pfad relativ zum Include-Root
+#define HTTPD_FSDATA_FILE           "src/fsdata.c"
+
 #define NO_SYS                      1
 #define LWIP_SOCKET                 0
 #define LWIP_NETCONN                0
@@ -310,18 +341,22 @@ Es liest alle Dateien aus dem `fs/`-Ordner und erzeugt daraus eine `fsdata.c` mi
 #define LWIP_HTTPD                  1
 #define LWIP_HTTPD_CGI              1
 #define LWIP_HTTPD_SSI              1
+#define LWIP_HTTPD_SUPPORT_POST     1  // POST-Body Callbacks aktivieren
 ```
 
 ---
 
 ## Nächste Schritte
 
-- [x] `makefsdata` automatisch in cmake einbinden damit `fs/index.html` beim Build in die Firmware eingebaut wird
+- [x] `makefsdata` automatisch in cmake einbinden
-- [ ] Konfigurationsformular in `index.html` (WLAN + MQTT + Sendefrequenz)
+- [x] WLAN Konfigurationsformular + POST-Handler
-- [ ] CGI-Handler in `webserver.c` für POST-Request vom Formular
+- [x] WLAN Station Mode
-- [ ] Einstellungen im Flash speichern
+- [x] MQTT Konfigurationsformular + POST-Handler
-- [ ] WLAN Station Mode (Verbindung mit bestehendem Netz)
+- [x] MQTT Verbindung zum Broker
-- [ ] MQTT einbinden
+- [x] BME280 Sensor auslesen
+- [ ] BME280 Sensordaten per MQTT publishen
+- [ ] Live-Daten Seite (`live_stats.html`)
+- [ ] Einstellungen im Flash speichern (Neustart ohne Neukonfiguration)
 
 ---
 
@@ -352,6 +387,22 @@ Es liest alle Dateien aus dem `fs/`-Ordner und erzeugt daraus eine `fsdata.c` mi
 - **${CMAKE_COMMAND} -E** – plattformunabhängige CMake-Dateibefehle (rename, copy, remove) ohne Shell-Abhängigkeit
 - **${CMAKE_COMMAND} -P** – führt ein CMake-Script direkt aus, ohne Shell-Umweg und ohne Quoting-Probleme
 - **GET vs POST** – GET-Parameter landen in der URL (sichtbar, in Logs), POST-Daten im Body – für Passwörter immer POST
+- **Buffer** – Array als temporärer Zwischenspeicher; in C immer manuell null-terminieren (`buf[len] = '\0'`)
+- **pbuf** – lwIPs internes Paket-Buffer-Format; Inhalt mit `pbuf_copy_partial()` extrahieren, danach `pbuf_free()` aufrufen
+- **strstr** – sucht Substring in String, gibt Zeiger auf Fundstelle zurück oder NULL
+- **strchr** – sucht einzelnes Zeichen in String, gibt Zeiger darauf zurück
+- **Zeigerarithmetik** – zwei Zeiger auf denselben String subtrahieren gibt die Länge zwischen ihnen
+- **strlen** – Länge eines C-Strings ohne Null-Terminator
+- **atoi** – wandelt C-String (`"30"`) in Integer (`30`) um; aus `<stdlib.h>`
+- **memset** – setzt alle Bytes eines Arrays auf einen Wert; `memset(arr, 0, sizeof(arr))` zum Nullen
+- **static (lokale Variable)** – lebt für die gesamte Programmlaufzeit, wird nicht bei jedem Aufruf neu initialisiert
+- **Asynchrone Callbacks** – Funktion wird nicht direkt aufgerufen sondern von lwIP registriert und später automatisch aufgerufen (z.B. bei MQTT-Verbindung)
+- **void *arg** – generischer Kontext-Zeiger in C-Callbacks; übergib `&deine_variable`, caste in Callback zurück mit `static_cast<typ*>(arg)`
+- **static_cast<>** – C++ Cast-Operator; typsicherer als C-Style-Cast `(typ)`
+- **Ternary Operator** – `bedingung ? wert_true : wert_false`; Kurzform für einfache if/else-Zuweisungen
+- **mqtt_client_t** – lwIP MQTT Client-Objekt; erstellt mit `mqtt_client_new()`
+- **mqtt_connect_client_info_t** – Struct mit Client-ID, Username, Passwort für MQTT-Verbindung
+- **MQTT Verbindungsflow** – `mqtt_client_connect()` kehrt sofort zurück; Ergebnis kommt asynchron im Callback
 
 ### CMake-Konzepte
 
@@ -375,3 +426,9 @@ Es liest alle Dateien aus dem `fs/`-Ordner und erzeugt daraus eine `fsdata.c` mi
 - `makefsdata` generiert `fsdata.c` ohne `#include "lwip/apps/fs.h"` → Compiler kennt `struct fsdata_file` nicht → `prepend_include.cmake` als Workaround
 - Shell-Quoting in CMake `COMMAND` ist fehleranfällig bei komplexen Perl-Ausdrücken → CMake-Scripts (`-P`) verwenden statt Shell-Befehle
 - `add_custom_command OUTPUT` mit relativem Pfad legt die Datei im Build-Verzeichnis ab, nicht im Source-Verzeichnis → immer absoluten Pfad mit `${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}` angeben
+- `pico_lwip_http` ist ein INTERFACE-Target – `target_include_directories` mit `PRIVATE` schlägt fehl; stattdessen `HTTPD_FSDATA_FILE` in `lwipopts.h` überschreiben
+- lwIP `fs.c` inkludiert `fsdata.c` direkt via `#include HTTPD_FSDATA_FILE` – ohne Override wird die Default-Seite aus dem pico-sdk verwendet statt der eigenen
+- `strcmp` gibt `0` zurück wenn Strings gleich sind, nicht `true` – `== true` prüft auf Verschiedenheit
+- lwIP CGI-Handler parst nur GET-Parameter aus der URL, nicht POST-Body → für POST-Formulare `LWIP_HTTPD_SUPPORT_POST` + die drei Callbacks (`httpd_post_begin`, `httpd_post_receive_data`, `httpd_post_finished`) verwenden
+- `dhcp_server_t` in `ap_init()` muss `static` sein – sonst wird der Stack-Speicher nach Funktionsrückkehr freigegeben, der DHCP-Server läuft aber weiter und greift auf ungültigen Speicher zu
+- `strncpy` fügt **kein** Null-Byte hinzu wenn exakte Länge übergeben wird → immer `dest[len] = '\0'` danach setzen

fs/mqtt_config.html

@@ -20,10 +20,10 @@
         <label>MQTT Passwort:</label>
         <input type="password" name="mqtt-password">
         <br>
-        <label>Messfrequenz (sekunden)</label>
+        <label>Messfrequenz (ms)</label>
         <input type="number" name="measure-frequency">
         <br>
-        <label>Pushfrequenz (sekunden)</label>
+        <label>Pushfrequenz (s)</label>
         <input type="number" name="push-frequency">
         <br>
         <input type="submit" value="Speichern">

fs/wlan_config.html

@@ -7,7 +7,7 @@
   </head>
   <body>
     <h1>WLAN Einstellungen</h1>
-    <form action="/config" method="post">
+    <form action="/wlan-config" method="post">
         <label>SSID:</label>
         <input type="text" name="ssid">
         <br>

lwipopts.h

@@ -29,6 +29,7 @@
 #define MEM_SIZE 4000
 #define MEMP_NUM_TCP_SEG 32
 #define PBUF_POOL_SIZE 24
+#define MEMP_NUM_SYS_TIMEOUT 20
 
 #define TCP_MSS 1460
 #define TCP_WND (8 * TCP_MSS)

src/main.cpp

@@ -10,6 +10,8 @@
 #include <cstdio>
 #include <cstring>
 
+static dhcp_server_t dhcp_server{};
+
 void ap_init() {
   cyw43_arch_enable_ap_mode("SensorAP", "passwort123", CYW43_AUTH_WPA2_AES_PSK);
 
@@ -18,7 +20,7 @@ void ap_init() {
   IP4_ADDR(&gw, 192, 168, 4, 1);
   IP4_ADDR(&mask, 255, 255, 255, 0);
 
-  static dhcp_server_t dhcp_server{};
+  dhcp_server_deinit(&dhcp_server);
   dhcp_server_init(&dhcp_server, &gw, &mask);
 }
 
@@ -39,12 +41,14 @@ int connect_to_wifi() {
     cyw43_arch_poll();
     sleep_ms(100);
   }
+  dhcp_server_deinit(&dhcp_server);
   cyw43_arch_disable_ap_mode();
+  cyw43_arch_disable_sta_mode();
   sleep_ms(500);
   cyw43_arch_enable_sta_mode();
 
   ret = cyw43_arch_wifi_connect_timeout_ms(saved_ssid, saved_password,
-                                           CYW43_AUTH_WPA2_MIXED_PSK, 10000);
+                                           CYW43_AUTH_WPA2_MIXED_PSK, 30000);
   if (ret == 0) {
     return 0;
   }
@@ -73,6 +77,7 @@ int connect_to_mqtt() {
   info.client_user = saved_mqtt_user;
   info.client_pass = saved_mqtt_password;
 
+  mqtt_status = -1;
   mqtt_client_connect(client, &broker_ip, saved_mqtt_port, mqtt_cb,
                       &mqtt_status, &info);
   while (mqtt_status == -1) {
@@ -82,9 +87,33 @@ int connect_to_mqtt() {
   return mqtt_status;
 }
 
+BME280_READING_INTERVALS_MS convert_Interval(int interval) {
+  if (interval < 1 && interval > 0) {
+    return INTERVAL_0_5MS;
+  } else if (interval < 20 && interval > 1) {
+    return INTERVAL_10MS;
+  } else if (interval < 30 && interval > 10) {
+    return INTERVAL_20MS;
+  } else if (interval < 125 && interval > 20) {
+    return INTERVAL_62_5MS;
+  } else if (interval < 250 && interval > 62.5) {
+    return INTERVAL_125MS;
+  } else if (interval < 500 && interval > 125) {
+    return INTERVAL_250MS;
+  } else if (interval < 1000 && interval > 250) {
+    return INTERVAL_500MS;
+  } else if (interval > 1000) {
+    return INTERVAL_1000MS;
+  } else {
+    return INTERVAL_500MS;
+  }
+}
+
 int main() {
   int mqtt_ret{-1};
   int wifi_status{1};
+  int bme_status{-1};
+  bme280_handle_t handle{};
   stdio_init_all();
   sleep_ms(3000);
   cyw43_arch_init();
@@ -92,7 +121,10 @@ int main() {
 
   while (wifi_status != 0) {
     wifi_status = (connect_to_wifi() == 0) ? 0 : 1;
+    printf("Wifi status: %d\n", wifi_status);
   }
+  printf("Connected to wifi!\n");
+  printf("IP: %s\n", ip4addr_ntoa(netif_ip4_addr(netif_default)));
 
   while (true) {
     while (saved_mqtt_address[0] == '\0') {
@@ -100,10 +132,23 @@ int main() {
       sleep_ms(200);
     }
     mqtt_ret = connect_to_mqtt();
-    if (mqtt_ret) {
+    if (!mqtt_ret) {
+      printf("Connected to mqtt!\n");
       break;
     } else {
+      printf("Mqtt Status: %d\n", mqtt_ret);
       reset_mqtt_config();
     }
   }
+  bme_status =
+      bme280_init(&handle, 0x76, convert_Interval(saved_measure_frequency));
+  if (!bme_status) {
+    while (true) {
+      bme280_read_data(handle);
+      printf("Messwerte: %s\n", bme280_get_json(handle));
+      // publish_mqtt();
+      cyw43_arch_poll();
+      sleep_ms(500);
+    }
+  }
 }

src/webserver.c

@@ -45,15 +45,15 @@ err_t httpd_post_begin(void *connection, const char *uri,
                        const char *http_request, u16_t http_request_len,
                        int content_len, char *response_uri,
                        u16_t response_uri_len, u8_t *post_auto_wnd) {
-  if (strcmp(uri, "/config") == 0) {
+  if (strcmp(uri, "/wlan-config") == 0) {
-    strncpy(response_uri, "/index.html", response_uri_len);
+    strncpy(response_uri, "/wlan_config.html", response_uri_len);
     *post_auto_wnd = 1;
     post_state = 0;
     return ERR_OK;
   }
   if (strcmp(uri, "/mqtt-config") == 0) {
     post_state = 1;
-    strncpy(response_uri, "/config.html", response_uri_len);
+    strncpy(response_uri, "/mqtt_config.html", response_uri_len);
     *post_auto_wnd = 1;
     return ERR_OK;
   }
@@ -71,14 +71,14 @@ err_t httpd_post_receive_data(void *connection, struct pbuf *p) {
 void httpd_post_finished(void *connection, char *response_uri,
                          u16_t response_uri_len) {
   if (post_state == 0) {
-    strncpy(response_uri, "/index.html", response_uri_len);
+    strncpy(response_uri, "/wlan_config.html", response_uri_len);
 
     parse_post("ssid=", '&', saved_ssid, 32);
     parse_post("password=", '\0', saved_password, 64);
 
   } else if (post_state == 1) {
     char temp[16];
-    strncpy(response_uri, "/config.html", response_uri_len);
+    strncpy(response_uri, "/mqtt_config.html", response_uri_len);
 
     parse_post("mqtt-address=", '&', saved_mqtt_address, 64);
     parse_post("mqtt-user=", '&', saved_mqtt_user, 32);