#include <stdint.h>
#include <math.h>
// 硬件温度目標值與安全閾值（可根據硬件調整）
#define TARGET_CPU    70.0f   // CPU目標温度(℃)
#define TARGET_GPU    75.0f   // GPU目標温度(℃)
#define TARGET_MEM    45.0f   // 內存目標温度(℃)
#define MAX_CPU_TEMP  90.0f   // CPU安全上限
#define MAX_GPU_TEMP  95.0f   // GPU安全上限
#define MAX_MEM_TEMP  80.0f   // 內存安全上限
// PID參數（對應整定表）
#define KP_CPU        10.0f   // CPU比例係數
#define KI_CPU        0.3f    // CPU積分系數
#define KD_CPU        4.0f    // CPU微分系數
#define KP_GPU        12.0f   // GPU比例係數
#define KI_GPU        0.4f    // GPU積分系數
#define KD_GPU        5.0f    // GPU微分系數
#define KP_MEM        6.0f    // 內存比例係數
#define KI_MEM        0.2f    // 內存積分系數
#define KD_MEM        1.5f    // 內存微分系數
// 佔空比約束
#define MIN_DUTY      15.0f   // 最小佔空比(%)
#define MAX_DUTY      95.0f   // 最大佔空比(%)
#define DEAD_ZONE     2.0f    // 温度死區(±2℃)
// PID控制器結構體
typedef struct {
    float kp, ki, kd;          // PID係數
    float target;              // 目標值
    float error;               // 當前偏差
    float last_error;          // 上一次偏差
    float integral;            // 積分項
    float integral_limit;      // 積分限幅（防止飽和）
    float output;              // PID輸出控制量
} PID_Controller;
// 全局PID控制器實例
PID_Controller pid_cpu = {KP_CPU, KI_CPU, KD_CPU, TARGET_CPU, 0, 0, 0, 50.0f, 0};
PID_Controller pid_gpu = {KP_GPU, KI_GPU, KD_GPU, TARGET_GPU, 0, 0, 0, 50.0f, 0};
PID_Controller pid_mem = {KP_MEM, KI_MEM, KD_MEM, TARGET_MEM, 0, 0, 0, 50.0f, 0};
// 函數聲明
float PID_Calculate(PID_Controller *pid, float current_value);
float Map_ControlToDuty_CPU_GPU(float control);
float Map_ControlToDuty_MEM(float control);
float Get_WeightedDuty(float duty_cpu, float duty_gpu, float duty_mem);
float Limit_Value(float value, float min, float max);
/**
 * @brief PID計算核心函數
 * @param pid PID控制器實例
 * @param current_value 當前採樣温度
 * @return PID輸出控制量
 */
float PID_Calculate(PID_Controller *pid, float current_value) {
    // 計算偏差（目標-當前）
    pid->error = pid->target - current_value;

    // 温度死區：偏差在±2℃內，輸出保持不變
    if (fabs(pid->error) < DEAD_ZONE) {
        return pid->output;
    }
    // 比例項
    float p_term = pid->kp * pid->error;
    // 積分項（限幅防止飽和）
    pid->integral += pid->ki * pid->error;
    pid->integral = Limit_Value(pid->integral, -pid->integral_limit, pid->integral_limit);
    float i_term = pid->integral;
    // 微分項
    float d_term = pid->kd * (pid->error - pid->last_error);
    pid->last_error = pid->error;
    // 總輸出控制量（限幅）
    pid->output = Limit_Value(p_term + i_term + d_term, 0, 100);
    return pid->output;
}
/**
 * @brief CPU/GPU控制量→佔空比分段映射
 * @param control PID輸出控制量(0~100)
 * @return 最終佔空比(%)
 */
float Map_ControlToDuty_CPU_GPU(float control) {
    float duty;
    if (control <= 30) {
        // 低温段：低增益映射 D = u(k) - 10
        duty = control - 10;
    } else if (control <= 80) {
        // 中温段：線性映射 D = u(k)
        duty = control;
    } else {
        // 高温段：高增益映射 D = 0.8*u(k) + 20
        duty = 0.8 * control + 20;
    }
    // 佔空比最終限幅
    return Limit_Value(duty, MIN_DUTY, MAX_DUTY);
}
/**
 * @brief 內存控制量→佔空比低增益映射
 * @param control PID輸出控制量(0~100)
 * @return 最終佔空比(%)
 */
float Map_ControlToDuty_MEM(float control) {
    float duty = 0.7 * control + 4.5;
    return Limit_Value(duty, MIN_DUTY, MAX_DUTY);
}
/**
 * @brief 多硬件佔空比加權融合
 * @param duty_cpu CPU對應占空比
 * @param duty_gpu GPU對應占空比
 * @param duty_mem 內存對應占空比
 * @return 綜合佔空比（CPU:0.5, GPU:0.35, 內存:0.15）
 */
float Get_WeightedDuty(float duty_cpu, float duty_gpu, float duty_mem) {
    float weighted = 0.5 * duty_cpu + 0.35 * duty_gpu + 0.15 * duty_mem;
    return Limit_Value(weighted, MIN_DUTY, MAX_DUTY);
}
/**
 * @brief 數值限幅輔助函數
 * @param value 輸入值
 * @param min 最小值
 * @param max 最大值
 * @return 限幅後的值
 */
float Limit_Value(float value, float min, float max) {
    if (value < min) return min;
    if (value > max) return max;
    return value;
}
/**
 * @brief 主控制流程（示例：100ms調用一次）
 * @param temp_cpu 當前CPU温度
 * @param temp_gpu 當前GPU温度
 * @param temp_mem 當前內存温度
 * @return 最終輸出的PWM佔空比(%)
 */
float Fan_Control_Main(float temp_cpu, float temp_gpu, float temp_mem) {
    // 故障保護：任一硬件超温，直接輸出最大佔空比
    if (temp_cpu > MAX_CPU_TEMP || temp_gpu > MAX_GPU_TEMP || temp_mem > MAX_MEM_TEMP) {
        return MAX_DUTY;
    }
    // 分別計算各硬件PID控制量
    float ctrl_cpu = PID_Calculate(&pid_cpu, temp_cpu);
    float ctrl_gpu = PID_Calculate(&pid_gpu, temp_gpu);
    float ctrl_mem = PID_Calculate(&pid_mem, temp_mem);
    // 控制量映射為佔空比
    float duty_cpu = Map_ControlToDuty_CPU_GPU(ctrl_cpu);
    float duty_gpu = Map_ControlToDuty_CPU_GPU(ctrl_gpu);
    float duty_mem = Map_ControlToDuty_MEM(ctrl_mem);
    // 加權融合得到最終佔空比
    float final_duty = Get_WeightedDuty(duty_cpu, duty_gpu, duty_mem);
    return final_duty;
}
// 示例調用（模擬傳感器數據）
int main(void) {
    // 模擬採樣温度：CPU=78℃, GPU=80℃, 內存=48℃
    float temp_cpu = 78.0f;
    float temp_gpu = 80.0f;
    float temp_mem = 48.0f;
    // 計算最終PWM佔空比
    float pwm_duty = Fan_Control_Main(temp_cpu, temp_gpu, temp_mem);

    // 輸出結果（實際應用中需將佔空比寫入PWM外設寄存器）
    // 例如：STM32可通過TIM_SetCompare1(TIM1, pwm_duty/100*ARR); 配置佔空比
    (void)pwm_duty; // 避免編譯警告
    return 0;
}