整個飲料機的軟體架構是怎麼實做的呢？

最早我們原本打算要使用STM32F429 Discovery開發板，上頭是ARM Cortex-M4架構的晶片，因為這是我在成大上Jserv嵌入式系統課時使用的教材。

（上圖是STM32F429開發板）

但後來發現，隨著飲料機的模組變多，控制邏輯越來越複雜，這個板子只個微控制器，要同時控制糖、冰塊、茶湯，用C語言和freeRTOS寫這些東西開發效率會慢到崩潰。

剛好紘銘手上有張intel Galileo 2，我們便就地取材，上頭是的晶片是Intel Quark，而且可以直接讀取SD卡的Linux image，能跑python, nodejs整個就很開心。

上圖是飲料機使用的開發板intel Galileo 2

我們決定用網頁的界面來控制，因為以前寫過網站，所以相對而言會簡單很多，但還是前前後後修改了很多次。一開始決定用python + django來實做，但實際跑起來後發現一些問題，django畢竟是比較厚重的framework，網頁回應的速度有點小頓，而且要接一些realtime的功能顯示飲料機目前狀況比較不方便，後來就決定改用nodejs + express + angularjs來實做，程式比較輕量，網頁載入的速度比較快，而且前後端都是JavaScript，接WebSocket好接多了。

但即使是這樣，實做上還是會遇到幾個問題

• JavaScript的Callback Hell會讓程式碼極難維護，飲料機裡頭有各種事件，例如「感應到杯子了」、「可以加茶了」、「可以加糖了」、「可以加冰塊了」、「冰塊的量到了」，這些事件串起來後會讓callback非常深，後來趕緊學Promise來處理這些問題，我還寫了一篇Promise實做理解筆記。
• 使用MRAA（Intel官方用於操作Intel Galielo 2控制板GPIO的Llibrary）的nodejs界面時，程式剛開始很順利，但執行一段時間後會發生不明原因，無法控制IO的狀況。要是飲料機運行到一半發生這問題，可能會造成茶湯出口無法關閉、茶湯一直流出到整桶茶漏完為止、或是冰塊一直倒出停不下來的失控狀況。剛開始完全摸不著頭緒，單步執行檢查程式流程找不出問題來，官方文件相當簡略，網路上也查不太到該問題，後來懷疑可能是intel官方提供的GPIO控制模組不能夠多次引入，但因為被javascript包起來後看不出來，造成該模組在操作一段時間後可能被Garbage Collection掉，因此決定改變寫法，使用Singleton pattern，確保整個程式環境內的GPIO只有在一開始被引入一次，成功解決這個問題。
• 模組化，飲料機的程式用嘴巴講很簡單，但實做上會遇到很多細節要決定，而且要正確的讓每個模組對應到硬體的零件。實際上包含但不限於以下項目
  • 界面
  • 顯示可製作的飲料選項、菜單
  • 使用WebSocket顯示目前機器工作的狀況，正在製作哪一杯飲料、是否偵測到杯子、正在加茶、加冰塊等
  • 顯示目前已下單但尚未製作的飲料清單
  • 機器校正相關的設定，包含糖機出糖量的校正、茶湯出口對應的茶湯種類設定、冰塊重量的校正等
  • 後端
  • jobQueue 負責管理製作飲料的任務清單
  • Controller 對應到機器內部各個模組的控制器
    • cupSensor 杯子感應器
    • iceDispenser 冰塊分配器
    • iceGuardServoController 冰塊擋板控制器
    • scaleController 冰塊重量感測器
    • sugarMachineController 加糖機控制器
    • teaController 茶湯控制器
    • funnelController 漏斗控制器
  • drinkMaker 操作各模組的控制器，完成整個飲料機操作的流程
  • boardIO，管理板子上的數位IO和類比IO
  • machineStateNotifier 負責告知前端機器目前發生的事件
  • config 儲存板子上的各項設定值，包含可製作的菜單，每種菜單對應的原料（糖量、茶湯比例、大杯中杯不同甜度冰塊是否有差別等）、糖機目前的設定值（不同糖機按鈕的單位給糖量、給糖速率等）

另外麻煩的還有把飲料店內的菜單對應到機器的配方，飲料店在做飲料的時候常常會有一些慣例，例如如果加了檸檬，那麼糖就要變兩倍、但如果同時有金桔和檸檬，那麼糖的量只需要變1.5倍、如果鮮奶配上某種茶就要減少糖量，諸如此類奇怪的規則都要慢慢花時間和店家討論釐清。

附上當時開發到一半的界面的操作影片