#define F_CPU 8000000UL
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/eeprom.h>

/* пины */
#define SH_CP PB0 //защелка регистра
#define ST_CP PB1 //clock регистра
#define DATA  PB2 //данные в регистр
#define LED_BRI PB4 //яркость подсветки (программный шим)
#define BUT_MODE PB3 //кнопка выбора режима
#define BUT_BRI PB5 //кнопка выбора яркости
#define RED_LED PA3 //красный светодиод галактека опасносте
#define EX_LED PA0 //вход сигнала габаритов

/* настройки */
#define TAXO_DIV 4 //количество импульсов за оборот коленвала
#define TAXOLED_DIV 200 //оборотов на один светодиод
#define AMP_DIV 2 //делитель (коэффициент) амперметра. На него делится значение +-512
#define VOLTMETER_DIV 25 //резисторный делитель * опорное напряжение (5в) и еще что то
#define OFF_TIME 3000 //время выключения при бортовом ниже OFF_VOLT
#define OFF_VOLT 130  //порог, ниже которого устройство отрубается через OFF_TIME

/* вспомогательное */


//настройки

/* переменные */
volatile unsigned char mode=0; //0 - вольтметр, 1 - амперметр, 2 - тахометр
volatile unsigned char mode_off=0; //0 - дисплей выкл, 1 - дисплей вкл
volatile unsigned long millis; //счетчик прошедших миллисекунд с начала работы 
volatile unsigned long prev_millis_main; //храним время последнего вызова главного цикла
volatile unsigned long prev_millis_off; //храним время отключения если низкое бортовое
volatile unsigned char taxo_tmp; //временная переменная тахометра, используемая в прерывании
volatile unsigned int taxo; //переменная тахометра
volatile   signed int amp;  //переменная амперметра
volatile unsigned char amp_sign; //знак амперметра
volatile unsigned int volt; //переменная напряжения
volatile unsigned char to_display[4]; //цифры и символы для вывода на дисплей
volatile unsigned char digit_step; //шаг вывода на дисплей/текущая цифра
volatile unsigned char bri[2]; //яркость дисплея и светодиодов линейки тахометра
volatile unsigned char bri_step; //шаг цикла яркости

//цифры ==>dp gfedcba
static unsigned char symbols[14] = {
0b00111111, //0 [0]
0b00000110, //1 [1]
0b01011011, //2 [2]
0b01001111, //3 [3]
0b01100110, //4 [4]
0b01101101, //5 [5]
0b01111101, //6 [6]
0b00000111, //7 [7]
0b01111111, //8 [8]
0b01101111, //9 [9]
0b00000000, //sp[10]
0b01110111, //A    [11]
0b00111110, //U [12]
0b01000000  //-    [13]
};

/* вспомогательные функции */

//пауза
void pause(unsigned int _pause){ 
    unsigned int i;
    for (i = _pause * 1000; i>0; i--) asm("nop");
}
//ADC function - оцифровка
unsigned int ADC_input(unsigned char _pin) {
    //выбор пина
    if (_pin == 1) ADMUX = (1 << MUX0); //ADC1
    if (_pin == 2) ADMUX = (1 << MUX1); //ADC2
    ADCSRA |= (1 << ADEN);
     ADCSRA |= (1 << ADSC); // Включаем оцифровку
    while (ADCSRA & (1 << ADSC)); //Ждем окончания
    ADCSRA &= ~(1<<ADEN); // остановим оцифровку
    return (ADCL|ADCH<<8); //отдаем результат
}

//заносит цифры и символы в массив to_display
void to_numbers(unsigned int _number) {
    
    to_display[0] = 0;
    to_display[1] = 0;
    to_display[2] = 0;
    to_display[3] = 0;
    
    //разбираем число на символы
    while (_number >= 1000) {
        _number -= 1000;
        to_display[0]++;
    }
    while (_number >= 100) {
        _number -= 100;
        to_display[1]++;
    }
    while (_number >= 10) {
        _number -= 10;
        to_display[2]++;
    }
    to_display[3] = _number;
    
    if(mode == 0) to_display[0] = 12; //если режим вольтметра выводим U
    if(mode == 1 && amp_sign == 1) to_display[0] = 13; //если режим амперметра и разряд выводим минус
    else if(mode == 1) to_display[0] = 11; //если режим амперметра выводим А
    if((mode==0 || mode ==1 ) && to_display[1]==0) to_display[1] = 10; //если режим амер/вольтметра и первый ноль, ставим взамен пробел
}

//формирование потока на регистр из одного байта
void shiftout(char _byte){
    //цикл по битам
    for (char i=0; i<=7; i++) {
        if(_byte&(1<<i)) PORTB |= (1<<DATA);
        else PORTB &= ~(1<<DATA);
        //обозначим clock
        PORTB |= (1<<SH_CP);
        PORTB &= ~(1<<SH_CP);
    }
    
}

//вывод данных в регистры
void out(void) {
    PORTA |= ((1<<PA4)|(1<<PA5)|(1<<PA6)|(1<<PA7)); //выключим катоды дисплея
    PORTB &= ~(1<<LED_BRI); //выключим катод светодиодов
    if(mode_off==1) {    
        PORTB &= ~(1<<ST_CP); //снимем "защелку" 74HC595
        
        //отсылаем в три регистра состояние светодиодной линейки
        for (char i=1; i<=24; i++) {
            if((taxo/TAXOLED_DIV) >= i) PORTB |= (1<<DATA);
            else PORTB &= ~(1<<DATA);
            //обозначим clock
            PORTB |= (1<<SH_CP);
            PORTB &= ~(1<<SH_CP);
        }
        
        //отсылаем в регистр дисплея состояние
        if((mode == 0 || mode == 1) && digit_step == 2) shiftout(symbols[to_display[digit_step]] | (1<<7)); //если вольтметр или амперметр ставим точку на втором разряде
        else shiftout(symbols[to_display[digit_step]]); //иначе просто отсылаем
        
        PORTB |= (1<<ST_CP); //установим "защелку" 74HC595
        
        //цикл яркости, управляем катодами
        if((PINA&(1<<EX_LED)&&bri_step <= bri[0]) || (!(PINA&(1<<EX_LED))&&bri_step <= bri[1])) { //если установленная яркость разрешает вывод (с учетом сигнала габаритов)
            //катоды дисплея
            PORTA &= ~(1<<(digit_step+4)); //включим нужный катод
            //яркость светодиодов
            PORTB |= (1<<LED_BRI); //включим катод светодиодов
        }
        //изменение шагов
        digit_step++;
        if(digit_step == 4) {
            digit_step = 0;
            bri_step++;
            if(bri_step == 9) bri_step = 0;
        }
    }//mode_off
}

//обработчик таймера
ISR (TIMER1_COMPA_vect) {
    millis++; //счетчик миллисекунд
    out(); //обновим дисплей 
}

//обработчик прерывания (импульсы с тахометра)
ISR (INT0_vect) {
    taxo_tmp++;
}

/* Главное тело программы */
int main(void) {

 //настройки пинов
 DDRA  = 0b11111000; //катоды дисплея, аварийный светодиод
 PORTA = 0b00000001; //подтягивающий резистор входа габаритов
 DDRB  = 0b00010111; //управление регистрами, управление яркостью
 PORTB = 0b01101000; //подтягивающие резисторы кнопок, тахометра (прерывание)
 
 //прерывания
 MCUCR = (1<<ISC01) | (1<<ISC00); //rising of int0
 GIMSK = (1<<INT0); //тахометр на INT0 (PB6)
 
 //настройка таймера
 OCR1C = 125; // основной счетчик
 //OCR1A = 200;  //значение совпадения (скважность)
 //TCCR1A = (2 << COM1A0) | (1 << PWM1A); //FastPwm PB1
 TCCR1A = (1 << PWM1A); //FastPwm
 //TCNT1 = 0;
 PLLCSR = (1 << PLLE);
 while (!(PLLCSR & (1 << PLOCK)));
 PLLCSR = (1 << PLLE);
 TCCR1B = (1 << CS10) | (1 << CS11) | (1 << CS12); //=8000000/64/125(OCR1C) = 1000hz
 TIMSK = (1<<OCIE1A); //вызов функции по прерыванию
 asm("sei"); //разрешить прерывания
 
  //частота АЦП
 ADCSRA = (1 << ADPS2)|(1 << ADPS1)|(1 << ADPS0); // Делитель clock / 128 
 
 //зададим на дисплее "минусы" при включении
 mode = 9; //костыль против точки на 2-и сегменте
 for(int x=0; x<=3; x++)
        to_display[x]=13;

 //тест линеек - вверх
 for (int x=1; x <= 24; x++) {
    taxo = x * TAXOLED_DIV;
    pause(5+x);
 }
  //вниз
 for (int x=23; x >= 1; x--) {
    taxo = x * TAXOLED_DIV;
    pause(x);
}
 
 //читаем настройки из eeprom
 do {} while (!eeprom_is_ready());
 mode = eeprom_read_byte((unsigned char*)0x00);
 do {} while (!eeprom_is_ready());
 bri[0]  = eeprom_read_byte((unsigned char*)0x01); //яркость без габаритов
 bri[1]  = eeprom_read_byte((unsigned char*)0x02); //яркость с габаритами
 if(bri[0] < 2 || bri[0] > 8) bri[0] = 8; //если яркость за пределами, ставим максимальную
 if(bri[1] < 2 || bri[1] > 8) bri[1] = 8;

 
 /* главный цикл */
 while(1){
    
    //время рассчитать значения, опросить кнопки
    if(millis >= (prev_millis_main + 200)) {
     
        prev_millis_main = millis; //выравниваем счетчики времени
        //расчет тахометра
        taxo = ((taxo_tmp * 5 * 60) / TAXO_DIV); //рассчитываем с учетом количества импульсов за оборот коленвала, приводим к об/сек, далее к об/мин
        taxo_tmp = 0; //сбрасываем временный счетчик
        //расчет амперметра
        amp = ADC_input(1); //0..1023
        if (amp < 511) {
            amp_sign = 1;
            amp = (511 - amp) / AMP_DIV;
        }
        else {
            amp_sign = 0;
            amp = (amp - 512) / AMP_DIV;
        }
        //расчет вольтметра
        volt = VOLTMETER_DIV * ADC_input(2) / 102; //Расчитываем по делителю
        
        //опрашиваем кнопки
        if(!(PINB&(1<<BUT_MODE))){ //BUT_MODE
            while(!(PINB&(1<<BUT_MODE))) pause(1);
            //перебор режима
             prev_millis_off = millis;
            if(mode_off==1){ //если дисплей включен
                mode++;
                if(mode >= 3) mode = 0;
                do {} while (!eeprom_is_ready());
                eeprom_write_byte((unsigned char*)0x00, mode);
            } //mode off
        }
        if(!(PINB&(1<<BUT_BRI))){ //BUT_BRI (2..4..6..8)
            while(!(PINB&(1<<BUT_BRI))) pause(1);
            //перебор режима
            prev_millis_off = millis;
            if(mode_off==1){ //если дисплей включен
                if(PINA&(1<<EX_LED)) { //сигнала габаритов нет
                    bri[0] += 2;
                    if(bri[0] > 8) bri[0] = 2;
                    do {} while (!eeprom_is_ready());
                    eeprom_write_byte((unsigned char*)0x01, bri[0]);
                }
                else {
                    bri[1] += 2;
                    if(bri[1] > 8) bri[1] = 2;
                    do {} while (!eeprom_is_ready());
                    eeprom_write_byte((unsigned char*)0x02, bri[1]);
                }
            } //mode off
        }
        
        //выбор отображения по режиму
        if(mode == 0) to_numbers(volt); //режим амперметра
        if(mode == 1) to_numbers(amp); //режим вольтметра
        if(mode == 2) to_numbers(taxo); //режим тахометра
        //if(mode == 3) to_numbers(bri[0]); //режим отладки
        //if(mode == 4) to_numbers(bri[1]); //режим отладки
        
        if(volt < OFF_VOLT && taxo == 0 && millis > prev_millis_off + OFF_TIME) mode_off=0; //если таймаут и низкое бортовое (двиг не заведен) - выключить дисплей
        else { //иначе
            if(mode_off == 0) prev_millis_off = millis; //если первый цикл после включения - уравняем время
            mode_off=1; //включим дисплей
        }
        
        //RED_LED - аварийный светодиод
        if(taxo > 4000 || volt <= 115 || amp_sign == 1) PORTA |= (1<<RED_LED);
        else PORTA &= ~(1<<RED_LED);
        
    }//расчеты, опрос кнопок
 } //главный цикл
}