#!/usr/bin/env python3
"""
Реалтайм-плоттер для свипов из виртуального COM-порта.

Формат строк:
  - "Sweep_start" — начало нового свипа (предыдущий считается завершённым)
  - "stp X Y" — точка (индекс X, значение Y), все целые со знаком

Отрисовываются два графика:
  - Левый: последний полученный свип (Y vs X)
  - Правый: водопад (последние N свипов во времени)

Оптимизации для скорости:
  - Парсинг и чтение в фоновой нити
  - Анимация с обновлением только данных (без лишнего пересоздания фигур)
  - Кольцевой буфер под водопад с фиксированным числом свипов

Зависимости: matplotlib, numpy. PySerial опционален — при его отсутствии
используется сырой доступ к TTY через termios.
"""

import argparse
import io
import os
import sys
import threading
import time
from queue import Queue, Empty, Full
from typing import Optional, Tuple

import numpy as np

WF_WIDTH = 1000  # максимальное число точек в ряду водопада
FFT_LEN = 1024   # длина БПФ для спектра/водопада спектров


def _parse_spec_clip(spec: Optional[str]) -> Optional[Tuple[float, float]]:
    """Разобрать строку вида "low,high" процентов для контрастного отображения водопада спектров.

    Возвращает пару (low, high) или None для отключения. Допустимы значения 0..100, low < high.
    Ключевые слова отключения: "off", "none", "no".
    """
    if not spec:
        return None
    s = str(spec).strip().lower()
    if s in ("off", "none", "no"):
        return None
    try:
        p0, p1 = s.replace(";", ",").split(",")
        low = float(p0)
        high = float(p1)
        if not (0.0 <= low < high <= 100.0):
            return None
        return (low, high)
    except Exception:
        return None


def try_open_pyserial(path: str, baud: int, timeout: float):
    try:
        import serial  # type: ignore
    except Exception:
        return None
    try:
        ser = serial.Serial(path, baudrate=baud, timeout=timeout)
        return ser
    except Exception:
        return None


class FDReader:
    """Простой враппер чтения строк из файлового дескриптора TTY."""

    def __init__(self, fd: int):
        # Отдельно буферизуем для корректной readline()
        self._fd = fd
        raw = os.fdopen(fd, "rb", closefd=False)
        self._file = raw
        self._buf = io.BufferedReader(raw, buffer_size=65536)

    def fileno(self) -> int:
        return self._fd

    def readline(self) -> bytes:
        return self._buf.readline()

    def close(self):
        try:
            self._buf.close()
        except Exception:
            pass


def open_raw_tty(path: str, baud: int) -> Optional[FDReader]:
    """Открыть TTY без pyserial и настроить порт через termios.

    Возвращает FDReader или None при ошибке.
    """
    try:
        import termios
        import tty
    except Exception:
        return None

    try:
        fd = os.open(path, os.O_RDONLY | os.O_NOCTTY)
    except Exception:
        return None

    try:
        attrs = termios.tcgetattr(fd)
        # Установим «сырое» состояние
        tty.setraw(fd)

        # Скорость
        baud_map = {
            9600: termios.B9600,
            19200: termios.B19200,
            38400: termios.B38400,
            57600: termios.B57600,
            115200: termios.B115200,
            230400: getattr(termios, "B230400", None),
            460800: getattr(termios, "B460800", None),
        }
        b = baud_map.get(baud) or termios.B115200

        attrs[4] = b  # ispeed
        attrs[5] = b  # ospeed

        # VMIN=1, VTIME=0 — блокирующее чтение по байту
        cc = attrs[6]
        cc[termios.VMIN] = 1
        cc[termios.VTIME] = 0
        attrs[6] = cc

        termios.tcsetattr(fd, termios.TCSANOW, attrs)
    except Exception:
        try:
            os.close(fd)
        except Exception:
            pass
        return None

    return FDReader(fd)


class SerialLineSource:
    """Единый интерфейс для чтения строк из порта (pyserial или raw TTY)."""

    def __init__(self, path: str, baud: int, timeout: float = 1.0):
        self._pyserial = try_open_pyserial(path, baud, timeout)
        self._fdreader = None
        self._using = "pyserial" if self._pyserial is not None else "raw"
        if self._pyserial is None:
            self._fdreader = open_raw_tty(path, baud)
            if self._fdreader is None:
                raise RuntimeError(
                    f"Не удалось открыть порт '{path}' (pyserial и raw TTY не сработали)"
                )

    def readline(self) -> bytes:
        if self._pyserial is not None:
            try:
                return self._pyserial.readline()
            except Exception:
                return b""
        else:
            try:
                return self._fdreader.readline()  # type: ignore[union-attr]
            except Exception:
                return b""

    def close(self):
        try:
            if self._pyserial is not None:
                self._pyserial.close()
            elif self._fdreader is not None:
                self._fdreader.close()
        except Exception:
            pass


class SerialChunkReader:
    """Быстрое неблокирующее чтение чанков из serial/raw TTY для максимального дренажа буфера."""

    def __init__(self, src: SerialLineSource):
        self._src = src
        self._ser = src._pyserial
        self._fd: Optional[int] = None
        if self._ser is not None:
            # Неблокирующий режим для быстрой откачки
            try:
                self._ser.timeout = 0
            except Exception:
                pass
        else:
            try:
                self._fd = src._fdreader.fileno()  # type: ignore[union-attr]
                try:
                    os.set_blocking(self._fd, False)
                except Exception:
                    pass
            except Exception:
                self._fd = None

    def read_available(self) -> bytes:
        """Вернёт доступные байты (b"" если данных нет)."""
        if self._ser is not None:
            try:
                n = int(getattr(self._ser, "in_waiting", 0))
            except Exception:
                n = 0
            if n > 0:
                try:
                    return self._ser.read(n)
                except Exception:
                    return b""
            return b""
        if self._fd is None:
            return b""
        out = bytearray()
        while True:
            try:
                chunk = os.read(self._fd, 65536)
                if not chunk:
                    break
                out += chunk
                if len(chunk) < 65536:
                    break
            except BlockingIOError:
                break
            except Exception:
                break
        return bytes(out)


class SweepReader(threading.Thread):
    """Фоновый поток: читает строки, формирует завершённые свипы и кладёт в очередь."""

    def __init__(self, port_path: str, baud: int, out_queue: Queue, stop_event: threading.Event, fancy: bool = False):
        super().__init__(daemon=True)
        self._port_path = port_path
        self._baud = baud
        self._q = out_queue
        self._stop = stop_event
        self._src: Optional[SerialLineSource] = None
        self._fancy = bool(fancy)

    def _finalize_current(self, xs, ys):
        if not xs:
            return
        max_x = max(xs)
        width = max_x + 1
        # Быстрый векторизованный путь
        sweep = np.full((width,), np.nan, dtype=np.float32)
        try:
            idx = np.asarray(xs, dtype=np.int64)
            vals = np.asarray(ys, dtype=np.float32)
            sweep[idx] = vals
        except Exception:
            # Запасной путь
            for x, y in zip(xs, ys):
                if 0 <= x < width:
                    sweep[x] = float(y)
        # Дополнительная обработка пропусков: при --fancy заполняем внутренние разрывы
        if self._fancy:
            try:
                known = ~np.isnan(sweep)
                if np.any(known):
                    known_idx = np.nonzero(known)[0]
                    # Для каждой пары соседних известных индексов заполним промежуток средним значением
                    for i0, i1 in zip(known_idx[:-1], known_idx[1:]):
                        if i1 - i0 > 1:
                            avg = (sweep[i0] + sweep[i1]) * 0.5
                            sweep[i0 + 1 : i1] = avg
            except Exception:
                # В случае ошибки просто оставляем как есть
                pass
        # Кладём готовый свип (если очередь полна — выбрасываем самый старый)
        try:
            self._q.put_nowait(sweep)
        except Full:
            try:
                _ = self._q.get_nowait()
            except Exception:
                pass
            try:
                self._q.put_nowait(sweep)
            except Exception:
                pass

    def run(self):
        # Состояние текущего свипа
        xs: list[int] = []
        ys: list[int] = []

        try:
            self._src = SerialLineSource(self._port_path, self._baud, timeout=1.0)
            sys.stderr.write(f"[info] Открыл порт {self._port_path} ({self._src._using})\n")
        except Exception as e:
            sys.stderr.write(f"[error] {e}\n")
            return

        try:
            # Быстрый неблокирующий дренаж порта с разбором по байтам
            chunk_reader = SerialChunkReader(self._src)
            buf = bytearray()
            while not self._stop.is_set():
                data = chunk_reader.read_available()
                if data:
                    buf += data
                else:
                    # Короткая уступка CPU, если нет новых данных
                    time.sleep(0.0005)
                    continue

                # Обрабатываем все полные строки
                while True:
                    nl = buf.find(b"\n")
                    if nl == -1:
                        break
                    line = bytes(buf[:nl])
                    del buf[: nl + 1]
                    if line.endswith(b"\r"):
                        line = line[:-1]
                    if not line:
                        continue

                    if line.startswith(b"Sweep_start"):
                        self._finalize_current(xs, ys)
                        xs.clear()
                        ys.clear()
                        continue

                    # stp X Y (оба целые со знаком). Разделяем по любым пробелам/табам.
                    if len(line) >= 3:
                        parts = line.split()
                        if len(parts) >= 3 and parts[0].lower() == b"stp":
                            try:
                                x = int(parts[1], 10)
                                y = int(parts[2], 10)  # поддержка знака: "+…" и "-…"
                            except Exception:
                                continue
                            xs.append(x)
                            ys.append(y)

                # Защита от переполнения буфера при отсутствии переводов строки
                if len(buf) > 1_000_000:
                    del buf[:-262144]
        finally:
            try:
                # Завершаем оставшийся свип
                self._finalize_current(xs, ys)
            except Exception:
                pass
            try:
                if self._src is not None:
                    self._src.close()
            except Exception:
                pass


def main():
    parser = argparse.ArgumentParser(
        description=(
            "Читает свипы из виртуального COM-порта и рисует: "
            "последний свип и водопад (реалтайм)."
        )
    )
    parser.add_argument("port", help="Путь к порту, например /dev/ttyACM1")
    parser.add_argument("--baud", type=int, default=115200, help="Скорость (по умолчанию 115200)")
    parser.add_argument("--max-sweeps", type=int, default=200, help="Количество видимых свипов в водопаде")
    parser.add_argument("--max-fps", type=float, default=30.0, help="Лимит частоты отрисовки, кадров/с")
    parser.add_argument("--cmap", default="viridis", help="Цветовая карта водопада")
    parser.add_argument(
        "--spec-clip",
        default="2,98",
        help=(
            "Процентильная обрезка уровней водопада спектров, % (min,max). "
            "Напр. 2,98. 'off' — отключить"
        ),
    )
    parser.add_argument("--title", default="ADC Sweeps", help="Заголовок окна")
    parser.add_argument(
        "--fancy",
        action="store_true",
        help="Заполнять выпавшие точки средними значениями между соседними",
    )
    parser.add_argument(
        "--ylim",
        type=str,
        default=None,
        help="Фиксированные Y-пределы для кривой формата min,max (например -1000,1000). По умолчанию авто",
    )
    parser.add_argument(
        "--backend",
        choices=["auto", "pg", "mpl"],
        default="auto",
        help="Графический бэкенд: pyqtgraph (pg) — быстрее; matplotlib (mpl) — совместимый. По умолчанию auto",
    )

    args = parser.parse_args()

    # Попробуем быстрый бэкенд (pyqtgraph) при auto/pg
    if args.backend in ("auto", "pg"):
        try:
            return run_pyqtgraph(args)
        except Exception as e:
            if args.backend == "pg":
                sys.stderr.write(f"[error] PyQtGraph бэкенд недоступен: {e}\n")
                sys.exit(1)
            # При auto — тихо откатываемся на matplotlib

    try:
        import matplotlib
        import matplotlib.pyplot as plt
        from matplotlib.animation import FuncAnimation
        from matplotlib.widgets import Slider
    except Exception as e:
        sys.stderr.write(f"[error] Нужны matplotlib и ее зависимости: {e}\n")
        sys.exit(1)

    # Очередь завершённых свипов и поток чтения
    q: Queue[np.ndarray] = Queue(maxsize=1000)
    stop_event = threading.Event()
    reader = SweepReader(args.port, args.baud, q, stop_event, fancy=bool(args.fancy))
    reader.start()

    # Графика
    fig, axs = plt.subplots(2, 2, figsize=(12, 8))
    (ax_line, ax_img), (ax_fft, ax_spec) = axs
    fig.canvas.manager.set_window_title(args.title) if hasattr(fig.canvas.manager, "set_window_title") else None
    # Увеличим расстояния и оставим место справа под ползунки оси Y B-scan
    fig.subplots_adjust(wspace=0.25, hspace=0.35, left=0.07, right=0.90, top=0.92, bottom=0.08)

    # Состояние для отображения
    current_sweep: Optional[np.ndarray] = None
    x_shared: Optional[np.ndarray] = None
    width: Optional[int] = None
    max_sweeps = int(max(10, args.max_sweeps))
    ring = None  # type: Optional[np.ndarray]
    ring_time = None  # type: Optional[np.ndarray]
    head = 0
    y_min, y_max = None, None
    # FFT состояние
    fft_bins = FFT_LEN // 2 + 1
    ring_fft = None  # type: Optional[np.ndarray]
    y_min_fft, y_max_fft = None, None
    freq_shared: Optional[np.ndarray] = None
    # Параметры контраста водопада спектров
    spec_clip = _parse_spec_clip(getattr(args, "spec_clip", None))
    # Ползунки управления Y для B-scan
    ymin_slider = None
    ymax_slider = None

    # Линейный график последнего свипа
    line_obj, = ax_line.plot([], [], lw=1)
    ax_line.set_title("Сырые данные", pad=1)
    ax_line.set_xlabel("F")
    ax_line.set_ylabel("")

    # Линейный график спектра текущего свипа
    fft_line_obj, = ax_fft.plot([], [], lw=1)
    ax_fft.set_title("FFT", pad=1)
    ax_fft.set_xlabel("X")
    ax_fft.set_ylabel("Амплитуда, дБ")

    # Диапазон по Y для последнего свипа: авто по умолчанию (поддерживает отрицательные значения)
    fixed_ylim: Optional[Tuple[float, float]] = None
    # CLI переопределение при необходимости
    if args.ylim:
        try:
            y0, y1 = args.ylim.split(",")
            fixed_ylim = (float(y0), float(y1))
        except Exception:
            sys.stderr.write("[warn] Некорректный формат --ylim, игнорирую. Ожидалось min,max\n")
    if fixed_ylim is not None:
        ax_line.set_ylim(fixed_ylim)

    # Водопад (будет инициализирован при первом свипе)
    img_obj = ax_img.imshow(
        np.zeros((1, 1), dtype=np.float32),
        aspect="auto",
        interpolation="nearest",
        origin="lower",
        cmap=args.cmap,
    )
    ax_img.set_title("Сырые данные", pad=12)
    ax_img.set_xlabel("")
    ax_img.set_ylabel("частота")
    # Не показываем численные значения по времени на водопаде сырых данных
    try:
        ax_img.tick_params(axis="x", labelbottom=False)
    except Exception:
        pass

    # Водопад спектров
    img_fft_obj = ax_spec.imshow(
        np.zeros((1, 1), dtype=np.float32),
        aspect="auto",
        interpolation="nearest",
        origin="lower",
        cmap=args.cmap,
    )
    ax_spec.set_title("B-scan (дБ)", pad=12)
    ax_spec.set_xlabel("")
    ax_spec.set_ylabel("расстояние")
    # Не показываем численные значения по времени на B-scan
    try:
        ax_spec.tick_params(axis="x", labelbottom=False)
    except Exception:
        pass
    # Слайдеры для управления осью Y B-scan (мин/макс)
    try:
        ax_smin = fig.add_axes([0.92, 0.55, 0.02, 0.35])
        ax_smax = fig.add_axes([0.95, 0.55, 0.02, 0.35])
        ymin_slider = Slider(ax_smin, "Y min", 0, max(1, fft_bins - 1), valinit=0, valstep=1, orientation="vertical")
        ymax_slider = Slider(ax_smax, "Y max", 0, max(1, fft_bins - 1), valinit=max(1, fft_bins - 1), valstep=1, orientation="vertical")

        def _on_ylim_change(_val):
            try:
                y0 = int(min(ymin_slider.val, ymax_slider.val))
                y1 = int(max(ymin_slider.val, ymax_slider.val))
                ax_spec.set_ylim(y0, y1)
                fig.canvas.draw_idle()
            except Exception:
                pass

        ymin_slider.on_changed(_on_ylim_change)
        ymax_slider.on_changed(_on_ylim_change)
    except Exception:
        pass

    # Для контроля частоты обновления
    max_fps = max(1.0, float(args.max_fps))
    interval_ms = int(1000.0 / max_fps)
    frames_since_ylim_update = 0

    def ensure_buffer(_w: int):
        nonlocal ring, width, head, x_shared, ring_fft, freq_shared, ring_time
        if ring is not None:
            return
        width = WF_WIDTH
        x_shared = np.arange(width, dtype=np.int32)
        ring = np.full((max_sweeps, width), np.nan, dtype=np.float32)
        ring_time = np.full((max_sweeps,), np.nan, dtype=np.float64)
        head = 0
        # Обновляем изображение под новые размеры: время по X (горизонталь), X по Y
        img_obj.set_data(np.zeros((width, max_sweeps), dtype=np.float32))
        img_obj.set_extent((0, max_sweeps - 1, 0, width - 1 if width > 0 else 1))
        ax_img.set_xlim(0, max_sweeps - 1)
        ax_img.set_ylim(0, max(1, width - 1))
        # FFT буферы: время по X, бин по Y
        ring_fft = np.full((max_sweeps, fft_bins), np.nan, dtype=np.float32)
        img_fft_obj.set_data(np.zeros((fft_bins, max_sweeps), dtype=np.float32))
        img_fft_obj.set_extent((0, max_sweeps - 1, 0, fft_bins - 1))
        ax_spec.set_xlim(0, max_sweeps - 1)
        ax_spec.set_ylim(0, max(1, fft_bins - 1))
        freq_shared = np.arange(fft_bins, dtype=np.int32)

    def push_sweep(s: np.ndarray):
        nonlocal ring, head, y_min, y_max, ring_fft, y_min_fft, y_max_fft, ring_time
        if s is None or s.size == 0 or ring is None:
            return
        # Нормализуем длину до фиксированной ширины
        w = ring.shape[1]
        row = np.full((w,), np.nan, dtype=np.float32)
        take = min(w, s.size)
        row[:take] = s[:take]
        ring[head, :] = row
        if ring_time is not None:
            ring_time[head] = time.time()
        head = (head + 1) % ring.shape[0]
        # Обновляем мин/макс по данным (игнорим NaN)
        sv_min = np.nanmin(row)
        sv_max = np.nanmax(row)
        if y_min is None or (not np.isnan(sv_min) and sv_min < y_min):
            y_min = float(sv_min)
        if y_max is None or (not np.isnan(sv_max) and sv_max > y_max):
            y_max = float(sv_max)
        # FFT строка (дБ)
        if ring_fft is not None:
            bins = ring_fft.shape[1]
            # Подготовка входа FFT_LEN, замена NaN на 0
            take_fft = min(int(s.size), FFT_LEN)
            if take_fft <= 0:
                fft_row = np.full((bins,), np.nan, dtype=np.float32)
            else:
                fft_in = np.zeros((FFT_LEN,), dtype=np.float32)
                seg = s[:take_fft]
                if isinstance(seg, np.ndarray):
                    seg = np.nan_to_num(seg, nan=0.0).astype(np.float32, copy=False)
                else:
                    seg = np.asarray(seg, dtype=np.float32)
                    seg = np.nan_to_num(seg, nan=0.0)
                # Окно Хэннинга
                win = np.hanning(take_fft).astype(np.float32)
                fft_in[:take_fft] = seg * win
                spec = np.fft.rfft(fft_in)
                mag = np.abs(spec).astype(np.float32)
                fft_row = 20.0 * np.log10(mag + 1e-9)
                if fft_row.shape[0] != bins:
                    # rfft длиной FFT_LEN даёт bins == FFT_LEN//2+1
                    fft_row = fft_row[:bins]
            ring_fft[(head - 1) % ring_fft.shape[0], :] = fft_row
            # Экстремумы для цветовой шкалы
            fr_min = np.nanmin(fft_row)
            fr_max = np.nanmax(fft_row)
            if y_min_fft is None or (not np.isnan(fr_min) and fr_min < y_min_fft):
                y_min_fft = float(fr_min)
            if y_max_fft is None or (not np.isnan(fr_max) and fr_max > y_max_fft):
                y_max_fft = float(fr_max)

    def drain_queue():
        nonlocal current_sweep
        drained = 0
        while True:
            try:
                s = q.get_nowait()
            except Empty:
                break
            drained += 1
            current_sweep = s
            ensure_buffer(s.size)
            push_sweep(s)
        return drained

    def make_display_ring():
        # Возвращаем буфер с правильным порядком по времени (старые→новые) и осью времени по X
        if ring is None:
            return np.zeros((1, 1), dtype=np.float32)
        base = ring if head == 0 else np.roll(ring, -head, axis=0)
        return base.T  # (width, time)

    def make_display_times():
        if ring_time is None:
            return None
        base_t = ring_time if head == 0 else np.roll(ring_time, -head)
        return base_t

    def make_display_ring_fft():
        if ring_fft is None:
            return np.zeros((1, 1), dtype=np.float32)
        base = ring_fft if head == 0 else np.roll(ring_fft, -head, axis=0)
        return base.T  # (bins, time)

    def update(_frame):
        nonlocal frames_since_ylim_update
        changed = drain_queue() > 0

        # Обновление линии последнего свипа
        if current_sweep is not None:
            if x_shared is not None and current_sweep.size <= x_shared.size:
                xs = x_shared[: current_sweep.size]
            else:
                xs = np.arange(current_sweep.size, dtype=np.int32)
            line_obj.set_data(xs, current_sweep)
            # Лимиты по X постоянные под текущую ширину
            ax_line.set_xlim(0, max(1, current_sweep.size - 1))
            # Адаптивные Y-лимиты (если не задан --ylim)
            if fixed_ylim is None:
                y0 = float(np.nanmin(current_sweep))
                y1 = float(np.nanmax(current_sweep))
                if np.isfinite(y0) and np.isfinite(y1):
                    if y0 == y1:
                        pad = max(1.0, abs(y0) * 0.05)
                        y0 -= pad
                        y1 += pad
                    else:
                        pad = 0.05 * (y1 - y0)
                        y0 -= pad
                        y1 += pad
                    ax_line.set_ylim(y0, y1)

            # Обновление спектра текущего свипа
            take_fft = min(int(current_sweep.size), FFT_LEN)
            if take_fft > 0 and freq_shared is not None:
                fft_in = np.zeros((FFT_LEN,), dtype=np.float32)
                seg = np.nan_to_num(current_sweep[:take_fft], nan=0.0).astype(np.float32, copy=False)
                win = np.hanning(take_fft).astype(np.float32)
                fft_in[:take_fft] = seg * win
                spec = np.fft.rfft(fft_in)
                mag = np.abs(spec).astype(np.float32)
                fft_vals = 20.0 * np.log10(mag + 1e-9)
                xs_fft = freq_shared
                if fft_vals.size > xs_fft.size:
                    fft_vals = fft_vals[: xs_fft.size]
                fft_line_obj.set_data(xs_fft[: fft_vals.size], fft_vals)
                # Авто-диапазон по Y для спектра
                if np.isfinite(np.nanmin(fft_vals)) and np.isfinite(np.nanmax(fft_vals)):
                    ax_fft.set_xlim(0, max(1, xs_fft.size - 1))
                    ax_fft.set_ylim(float(np.nanmin(fft_vals)), float(np.nanmax(fft_vals)))

        # Обновление водопада
        if changed and ring is not None:
            disp = make_display_ring()
            # Новые данные справа: без реверса
            img_obj.set_data(disp)
            # Подписи времени не обновляем динамически (оставляем авто-тики)
            # Актуализируем цветовую шкалу только при расширении экстремумов
            if y_min is not None and y_max is not None and np.isfinite(y_min) and np.isfinite(y_max):
                if y_min != y_max:
                    img_obj.set_clim(vmin=y_min, vmax=y_max)

        # Обновление водопада спектров
        if changed and ring_fft is not None:
            disp_fft = make_display_ring_fft()
            # Новые данные справа: без реверса
            img_fft_obj.set_data(disp_fft)
            # Подписи времени не обновляем динамически (оставляем авто-тики)
            # Автодиапазон по среднему спектру за видимый интервал (как в хорошей версии)
            try:
                # disp_fft имеет форму (bins, time); берём среднее по времени
                mean_spec = np.nanmean(disp_fft, axis=1)
                vmin_v = float(np.nanmin(mean_spec))
                vmax_v = float(np.nanmax(mean_spec))
            except Exception:
                vmin_v = vmax_v = None
            # Если средние не дают валидный диапазон — используем процентильную обрезку (если задана)
            if (vmin_v is None or not np.isfinite(vmin_v)) or (vmax_v is None or not np.isfinite(vmax_v)) or vmin_v == vmax_v:
                if spec_clip is not None:
                    try:
                        vmin_v = float(np.nanpercentile(disp_fft, spec_clip[0]))
                        vmax_v = float(np.nanpercentile(disp_fft, spec_clip[1]))
                    except Exception:
                        vmin_v = vmax_v = None
            # Фолбэк к отслеживаемым минимум/максимумам
            if (vmin_v is None or not np.isfinite(vmin_v)) or (vmax_v is None or not np.isfinite(vmax_v)) or vmin_v == vmax_v:
                if y_min_fft is not None and y_max_fft is not None and np.isfinite(y_min_fft) and np.isfinite(y_max_fft) and y_min_fft != y_max_fft:
                    vmin_v, vmax_v = y_min_fft, y_max_fft
            if vmin_v is not None and vmax_v is not None and vmin_v != vmax_v:
                img_fft_obj.set_clim(vmin=vmin_v, vmax=vmax_v)

        # Возвращаем обновлённые артисты
        return (line_obj, img_obj, fft_line_obj, img_fft_obj)

    ani = FuncAnimation(fig, update, interval=interval_ms, blit=False)

    plt.show()
    # Нормальное завершение при закрытии окна
    stop_event.set()
    reader.join(timeout=1.0)


def run_pyqtgraph(args):
    """Быстрый GUI на PyQtGraph. Требует pyqtgraph и PyQt5/PySide6."""
    try:
        import pyqtgraph as pg
        from PyQt5 import QtCore, QtWidgets  # noqa: F401
    except Exception:
        # Возможно установлена PySide6
        try:
            import pyqtgraph as pg
            from PySide6 import QtCore, QtWidgets  # noqa: F401
        except Exception as e:
            raise RuntimeError(
                "pyqtgraph/PyQt5(Pyside6) не найдены. Установите: pip install pyqtgraph PyQt5"
            ) from e

    # Очередь завершённых свипов и поток чтения
    q: Queue[np.ndarray] = Queue(maxsize=1000)
    stop_event = threading.Event()
    reader = SweepReader(args.port, args.baud, q, stop_event, fancy=bool(args.fancy))
    reader.start()

    # Настройки скорости
    max_sweeps = int(max(10, args.max_sweeps))
    max_fps = max(1.0, float(args.max_fps))
    interval_ms = int(1000.0 / max_fps)

    # PyQtGraph настройки
    pg.setConfigOptions(useOpenGL=True, antialias=False)
    app = pg.mkQApp(args.title)
    win = pg.GraphicsLayoutWidget(show=True, title=args.title)
    win.resize(1200, 600)

    # Плот последнего свипа (слева-сверху)
    p_line = win.addPlot(row=0, col=0, title="Сырые данные")
    p_line.showGrid(x=True, y=True, alpha=0.3)
    curve = p_line.plot(pen=pg.mkPen((80, 120, 255), width=1))
    p_line.setLabel("bottom", "X")
    p_line.setLabel("left", "Y")

    # Водопад (справа-сверху)
    p_img = win.addPlot(row=0, col=1, title="Сырые данные водопад")
    p_img.invertY(False)
    p_img.showGrid(x=False, y=False)
    p_img.setLabel("bottom", "Время, с (новое справа)")
    try:
        p_img.getAxis("bottom").setStyle(showValues=False)
    except Exception:
        pass
    p_img.setLabel("left", "X (0 снизу)")
    img = pg.ImageItem()
    p_img.addItem(img)

    # FFT (слева-снизу)
    p_fft = win.addPlot(row=1, col=0, title="FFT")
    p_fft.showGrid(x=True, y=True, alpha=0.3)
    curve_fft = p_fft.plot(pen=pg.mkPen((255, 120, 80), width=1))
    p_fft.setLabel("bottom", "Бин")
    p_fft.setLabel("left", "Амплитуда, дБ")

    # Водопад спектров (справа-снизу)
    p_spec = win.addPlot(row=1, col=1, title="B-scan (дБ)")
    p_spec.invertY(True)
    p_spec.showGrid(x=False, y=False)
    p_spec.setLabel("bottom", "Время, с (новое справа)")
    try:
        p_spec.getAxis("bottom").setStyle(showValues=False)
    except Exception:
        pass
    p_spec.setLabel("left", "Бин (0 снизу)")
    img_fft = pg.ImageItem()
    p_spec.addItem(img_fft)

    # Состояние
    ring: Optional[np.ndarray] = None
    head = 0
    width: Optional[int] = None
    x_shared: Optional[np.ndarray] = None
    current_sweep: Optional[np.ndarray] = None
    y_min, y_max = None, None
    # Для спектров
    fft_bins = FFT_LEN // 2 + 1
    ring_fft: Optional[np.ndarray] = None
    freq_shared: Optional[np.ndarray] = None
    y_min_fft, y_max_fft = None, None
    # Параметры контраста водопада спектров (процентильная обрезка)
    spec_clip = _parse_spec_clip(getattr(args, "spec_clip", None))
    # Диапазон по Y: авто по умолчанию (поддерживает отрицательные значения)
    fixed_ylim: Optional[Tuple[float, float]] = None
    if args.ylim:
        try:
            y0, y1 = args.ylim.split(",")
            fixed_ylim = (float(y0), float(y1))
        except Exception:
            pass
    if fixed_ylim is not None:
        p_line.setYRange(fixed_ylim[0], fixed_ylim[1], padding=0)

    def ensure_buffer(_w: int):
        nonlocal ring, head, width, x_shared, ring_fft, freq_shared
        if ring is not None:
            return
        width = WF_WIDTH
        x_shared = np.arange(width, dtype=np.int32)
        ring = np.full((max_sweeps, width), np.nan, dtype=np.float32)
        head = 0
        # Водопад: время по оси X, X по оси Y
        img.setImage(ring.T, autoLevels=False)
        p_img.setRange(xRange=(0, max_sweeps - 1), yRange=(0, max(1, width - 1)), padding=0)
        p_line.setXRange(0, max(1, width - 1), padding=0)
        # FFT: время по оси X, бин по оси Y
        ring_fft = np.full((max_sweeps, fft_bins), np.nan, dtype=np.float32)
        img_fft.setImage(ring_fft.T, autoLevels=False)
        p_spec.setRange(xRange=(0, max_sweeps - 1), yRange=(0, max(1, fft_bins - 1)), padding=0)
        p_fft.setXRange(0, max(1, fft_bins - 1), padding=0)
        freq_shared = np.arange(fft_bins, dtype=np.int32)

    def push_sweep(s: np.ndarray):
        nonlocal ring, head, y_min, y_max, ring_fft, y_min_fft, y_max_fft
        if s is None or s.size == 0 or ring is None:
            return
        w = ring.shape[1]
        row = np.full((w,), np.nan, dtype=np.float32)
        take = min(w, s.size)
        row[:take] = s[:take]
        ring[head, :] = row
        head = (head + 1) % ring.shape[0]
        # Обновление экстремумов
        sv_min = np.nanmin(row)
        sv_max = np.nanmax(row)
        if y_min is None or (not np.isnan(sv_min) and sv_min < y_min):
            y_min = float(sv_min)
        if y_max is None or (not np.isnan(sv_max) and sv_max > y_max):
            y_max = float(sv_max)
        # FFT строка (дБ)
        if ring_fft is not None:
            bins = ring_fft.shape[1]
            take_fft = min(int(s.size), FFT_LEN)
            if take_fft > 0:
                fft_in = np.zeros((FFT_LEN,), dtype=np.float32)
                seg = np.nan_to_num(s[:take_fft], nan=0.0).astype(np.float32, copy=False)
                win = np.hanning(take_fft).astype(np.float32)
                fft_in[:take_fft] = seg * win
                spec = np.fft.rfft(fft_in)
                mag = np.abs(spec).astype(np.float32)
                fft_row = 20.0 * np.log10(mag + 1e-9)
                if fft_row.shape[0] != bins:
                    fft_row = fft_row[:bins]
            else:
                fft_row = np.full((bins,), np.nan, dtype=np.float32)
            ring_fft[(head - 1) % ring_fft.shape[0], :] = fft_row
            fr_min = np.nanmin(fft_row)
            fr_max = np.nanmax(fft_row)
            if y_min_fft is None or (not np.isnan(fr_min) and fr_min < y_min_fft):
                y_min_fft = float(fr_min)
            if y_max_fft is None or (not np.isnan(fr_max) and fr_max > y_max_fft):
                y_max_fft = float(fr_max)

    def drain_queue():
        nonlocal current_sweep
        drained = 0
        while True:
            try:
                s = q.get_nowait()
            except Empty:
                break
            drained += 1
            current_sweep = s
            ensure_buffer(s.size)
            push_sweep(s)
        return drained

    # Попытка применить LUT из колормэпа (если доступен)
    try:
        cm_mod = getattr(pg, "colormap", None)
        if cm_mod is not None:
            cm = cm_mod.get(args.cmap)
            img.setLookupTable(cm.getLookupTable(0.0, 1.0, 256))
    except Exception:
        pass

    def update():
        changed = drain_queue() > 0
        if current_sweep is not None and x_shared is not None:
            if current_sweep.size <= x_shared.size:
                xs = x_shared[: current_sweep.size]
            else:
                xs = np.arange(current_sweep.size)
            curve.setData(xs, current_sweep, autoDownsample=True)
            if fixed_ylim is None:
                y0 = float(np.nanmin(current_sweep))
                y1 = float(np.nanmax(current_sweep))
                if np.isfinite(y0) and np.isfinite(y1):
                    margin = 0.05 * max(1.0, (y1 - y0))
                    p_line.setYRange(y0 - margin, y1 + margin, padding=0)

            # Обновим спектр
            take_fft = min(int(current_sweep.size), FFT_LEN)
            if take_fft > 0 and freq_shared is not None:
                fft_in = np.zeros((FFT_LEN,), dtype=np.float32)
                seg = np.nan_to_num(current_sweep[:take_fft], nan=0.0).astype(np.float32, copy=False)
                win = np.hanning(take_fft).astype(np.float32)
                fft_in[:take_fft] = seg * win
                spec = np.fft.rfft(fft_in)
                mag = np.abs(spec).astype(np.float32)
                fft_vals = 20.0 * np.log10(mag + 1e-9)
                xs_fft = freq_shared
                if fft_vals.size > xs_fft.size:
                    fft_vals = fft_vals[: xs_fft.size]
                curve_fft.setData(xs_fft[: fft_vals.size], fft_vals)
                p_fft.setYRange(float(np.nanmin(fft_vals)), float(np.nanmax(fft_vals)), padding=0)

        if changed and ring is not None:
            disp = ring if head == 0 else np.roll(ring, -head, axis=0)
            disp = disp.T[:, ::-1]  # (width, time with newest at left)
            if y_min is not None and y_max is not None and y_min != y_max and np.isfinite(y_min) and np.isfinite(y_max):
                img.setImage(disp, autoLevels=False, levels=(y_min, y_max))
            else:
                img.setImage(disp, autoLevels=False)

        if changed and ring_fft is not None:
            disp_fft = ring_fft if head == 0 else np.roll(ring_fft, -head, axis=0)
            disp_fft = disp_fft.T[:, ::-1]
            # Автодиапазон по среднему спектру за видимый интервал (как в хорошей версии)
            levels = None
            try:
                mean_spec = np.nanmean(disp_fft, axis=1)
                vmin_v = float(np.nanmin(mean_spec))
                vmax_v = float(np.nanmax(mean_spec))
                if np.isfinite(vmin_v) and np.isfinite(vmax_v) and vmin_v != vmax_v:
                    levels = (vmin_v, vmax_v)
            except Exception:
                levels = None
            # Процентильная обрезка как запасной вариант
            if levels is None and spec_clip is not None:
                try:
                    vmin_v = float(np.nanpercentile(disp_fft, spec_clip[0]))
                    vmax_v = float(np.nanpercentile(disp_fft, spec_clip[1]))
                    if np.isfinite(vmin_v) and np.isfinite(vmax_v) and vmin_v != vmax_v:
                        levels = (vmin_v, vmax_v)
                except Exception:
                    levels = None
            # Ещё один фолбэк — глобальные накопленные мин/макс
            if levels is None and y_min_fft is not None and y_max_fft is not None and np.isfinite(y_min_fft) and np.isfinite(y_max_fft) and y_min_fft != y_max_fft:
                levels = (y_min_fft, y_max_fft)
            if levels is not None:
                img_fft.setImage(disp_fft, autoLevels=False, levels=levels)
            else:
                img_fft.setImage(disp_fft, autoLevels=False)

    timer = pg.QtCore.QTimer()
    timer.timeout.connect(update)
    timer.start(interval_ms)

    def on_quit():
        stop_event.set()
        reader.join(timeout=1.0)

    app.aboutToQuit.connect(on_quit)
    win.show()
    exec_fn = getattr(app, "exec_", None) or getattr(app, "exec", None)
    exec_fn()
    # На случай если aboutToQuit не сработал
    on_quit()


if __name__ == "__main__":
    main()