Fase 1: Fundamentos de C y Lógica de Software

📖 Teoría a Estudiar

JSON sin Librerías: Concatenación Segura Bare-Metal

Cuando un sistema embebido necesita comunicarse con la nube, servidores web o aplicaciones móviles, el formato estándar de intercambio de datos es JSON (JavaScript Object Notation). El instinto inicial de un desarrollador web es importar una librería externa (como cJSON o Arduino_JSON) para serializar los datos.

En sistemas industriales, esto es un error letal. Las librerías JSON genéricas utilizan asignación dinámica de memoria (malloc y free) para construir árboles de datos. En un microcontrolador que opera 24/7, asignar y liberar memoria constantemente causa fragmentación del Heap. Tarde o temprano, la memoria RAM se agota, el puntero devuelve NULL y el equipo sufre un colapso (HardFault).

La solución profesional es tratar al JSON por lo que realmente es: una simple cadena de texto (String). Podemos construirla nosotros mismos usando la función estándar snprintf sobre un búfer estático preasignado, garantizando un comportamiento 100% determinista y libre de fugas de memoria.

Los 3 Pilares del C-String JSON

1. Búfer Fijo: Declaramos un arreglo de char con un tamaño máximo conocido que vivirá en la sección `.bss` o en la pila (Stack). Evitamos malloc().
2. Uso de snprintf: A diferencia de sprintf, la versión segura snprintf exige pasar el tamaño del búfer. Si el JSON supera el límite, la función trunca la cadena en lugar de sobrescribir memoria adyacente y causar un cuelgue.
3. Escapado de Comillas: En C, las comillas dobles delimitan un string. Para insertar una comilla dentro del JSON, utilizamos el carácter de escape barra invertida: \".

⚙️ Ejercicios Prácticos

Ejercicio 1: Programa una función que tome los datos operativos de un despacho (operando con enteros de punto fijo para proteger la memoria FPU) y construya una cadena JSON válida, lista para ser enviada por UART o Wi-Fi.

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

// --- 1. CONFIGURACIÓN DEL BÚFER ---
// Dimensionar según la cantidad máxima de caracteres que tendrá el JSON.
#define TAMANO_BUFFER_JSON 256 

char json_payload[TAMANO_BUFFER_JSON];


// --- 2. FUNCIÓN DE SERIALIZACIÓN ---
void generar_ticket_json(uint32_t id_ticket, uint32_t ml_despachados, uint32_t centavos_cobrados) {
    
    // Convertimos de unidades mínimas enteras a representaciones decimales 
    // sin usar la lenta instrucción 'float' de la CPU.
    
    // Litros: 15500 ml -> 15 Litros, 500 ml
    uint32_t litros_enteros = ml_despachados / 1000;
    uint32_t litros_decimal = ml_despachados % 1000;
    
    // Dinero: 25075 centavos -> 250 Pesos, 75 centavos
    uint32_t pesos = centavos_cobrados / 100;
    uint32_t centavos = centavos_cobrados % 100;
    
    // Concatenación segura. Nota cómo las claves JSON llevan \"
    // y cómo formateamos los decimales rellenando ceros a la izquierda (%03lu, %02lu).
    int bytes_escritos = snprintf(json_payload, TAMANO_BUFFER_JSON,
        "{"
        "\"id\": %lu, "
        "\"equipo\": \"BOMBA_01\", "
        "\"volumen_L\": %lu.%03lu, "
        "\"total_MXN\": %lu.%02lu, "
        "\"estado\": \"OK\""
        "}",
        id_ticket, 
        litros_enteros, litros_decimal,
        pesos, centavos
    );
    
    // Verificamos si hubo truncamiento (Overflow)
    if (bytes_escritos >= TAMANO_BUFFER_JSON) {
        printf("ERROR: El JSON supero la capacidad del buffer.\n");
        // Manejar el error...
    } else {
        // Listo para enviar al módulo de telemetría (ESP32 / Modem LTE)
        printf("Carga lista para enviar (%d bytes):\n%s\n", bytes_escritos, json_payload);
    }
}


int main(void) {
    
    // Simulación del fin de un despacho
    uint32_t transaccion_actual = 8402;
    uint32_t sensor_flujo_ml = 20500;     // 20.500 Litros
    uint32_t calculo_precio_cent = 43050; // $430.50 MXN
    
    generar_ticket_json(transaccion_actual, sensor_flujo_ml, calculo_precio_cent);
    
    return 0;
}
        

📝 Resumen del Día

• En entornos embebidos críticos, el uso de librerías JSON dinámicas está prohibido debido a la fragmentación del Heap y la falta de determinismo.
• La función snprintf() es tu mejor aliada. Te permite construir cadenas complejas insertando variables directamente sobre un búfer de tamaño conocido y seguro.
• Al procesar dinero y volumen, evita el tipo float. Realiza la matemática con enteros (mililitros, centavos) y utiliza el operador módulo (%) en el snprintf para imprimir visualmente el punto decimal al final.