// Servotester V 1.0 (c) Oliver Mezger 7.9.2010
#include <avr/io.h>   // Definitionen laden
#include <util/delay.h> // Delay-Bibliothek laden
#include <avr/interrupt.h>

// Zuordnungen zu Ports
#define SegmenteIn    PIND
#define SegmenteOut   PORTD
#define SegmenteDdr   DDRD
#define SteuerungIn   PINB
#define SteuerungOut  PORTB
#define SteuerungDdr  DDRB
#define StelleIn    PINC
#define StelleOut   PORTC
#define StelleDdr   DDRC

const unsigned char bcd_7[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xaf};
const unsigned char SMIN = 100, mitte = 150, SMAX = 200;
const unsigned char mtoleranz = 3;
const unsigned char LEDmask = 0b00111011;
const unsigned char LEDrot  = 0b01000000;
const unsigned char LEDgn   = 0b10000000;
const unsigned char LEDblau = 0b00000100; //an PC4 angeschlossen
const unsigned char Taster = 5; // Taster an PB5
const unsigned char Piepser = 3;
volatile unsigned char anzeige[3]={0,0,0};
unsigned char dunkel = 0;

typedef enum {reset,initservo,servo,initimpulsmessung,impulsmessung,initprog,prog} betriebsmode;
betriebsmode bmode = reset;

ISR(TIMER0_OVF_vect){ // Timer fuer Anzeige
  static unsigned char stelle=6,dzeiger=0,blink=0;;

  SegmenteOut = bcd_7[anzeige[dzeiger++]];    // Zeile laden
  if (dzeiger == 2) SegmenteOut &= 0b01111111;  // Dezimalpunkt setzen
  StelleOut = (StelleOut & 0b11111000) | stelle; // Stelle anschalten
  stelle = (stelle * 2 + 1) & 0b111;  // naechste Stelle neg. Logik
  if (dzeiger >2){
    stelle = 6; // 110 wegen neg. Logik
    dzeiger = 0;
  }
  blink++;    // Blinken erzeugen
  if (blink > 25){
    dunkel = ~dunkel;
    blink = 0;
  }
}

void ausgebenAnzeige(unsigned int n){
  if (n <= mitte-mtoleranz) // Binaerer Baum fuer 5 Faelle
    if (n < SMIN)
      SteuerungOut = (SteuerungOut & LEDmask) | LEDgn;  // unter Minimum
    else
      SteuerungOut = (SteuerungOut & LEDmask) | (LEDgn & dunkel); // zwischen Minimum und unterer Toleranz
  else if (n < mitte+mtoleranz)
    SteuerungOut = (SteuerungOut & LEDmask) | LEDblau;  // in der Neutral-Tolleranz
  else if (n <= SMAX)
    SteuerungOut = (SteuerungOut & LEDmask) | (LEDrot & dunkel); // zwischen Toleranz und Maximum
  else
    SteuerungOut = (SteuerungOut & LEDmask) | LEDrot; // ueber Maximum
  anzeige[0] = n % 10;
  n /= 10;
  anzeige[1] = n % 10;
  anzeige[2] = n / 10;
}

void ausgebenMeldung(unsigned char n){
  switch (n){
    case 1:   // Ausgabe 0FF
      anzeige[2]=0;
      anzeige[1]=15;
      anzeige[0]=15;
      break;
    default:  // Ausgabe Err
      anzeige[2]=14;
      anzeige[1]=16;
      anzeige[0]=16;
  }
}

ISR(ADC_vect){ // Abfragen des Potentiometers
  static unsigned int wert = 0;
  static unsigned char i = 0;
  const unsigned int messungen = 8;   // mehrere Messungen mitteln
  unsigned int n;
  wert += ADC;
  i++;
  if (i >= messungen){
    i = 0;
    n = (wert >> 5) + 30; // n = wert / messungen / 4 + 30;
    wert = 0;
    OCR1A = n * 10;
    ausgebenAnzeige(n);
  }
}

ISR(TIMER1_COMPA_vect){ // ISR fuer Timer-Ueberlauf wenn kein Impuls kommt
  ausgebenMeldung(1);
}

ISR(TIMER1_CAPT_vect){ // ISR fuer Signalwechsel am Eingang
  static unsigned int n = 0;
  if (SteuerungIn & 1){ // War es eine steigende Flanke
    TCCR1B &= ~(1<<6); // auf fallende Flanke reagieren
    n = ICR1;
  }
  else {
    TCCR1B |= (1<<6); // auf steigende Flanke reagieren
    n = (ICR1-n)/10;
    if (n>20 && n < 250)
      ausgebenAnzeige(n);
    else
      ausgebenMeldung(0);
    TCNT1 = 0; // Setze den Zaehler auf 0
  }
}

int main(){
  unsigned char taste = 0;
  TCCR0 = 2;      // Systemtakt / 8
  TCCR2 = 0b00011010; // CTC,Toggle, Systemtakt / 8
  OCR2 = 15;
  TIMSK |= (1<<TOIE0);  // Timerinterrupt frei geben
  SegmenteDdr=0xff;   // Ausgang
  StelleDdr=0b00000111;   // Ausgang
  SteuerungDdr = 0b11000110;  // Ausgänge LED und Servo
  SteuerungOut = 0b00101001; // Pieperausgang auf 1
  sei();    // globale Interruptfreigabe
  while(1){   // Endlosschleife
    if ((SteuerungIn & (1<<Taster)) == 0){
      _delay_ms(10); // Prellen abwarten
      SteuerungDdr |= 1<<Piepser;
      while ((SteuerungIn & (1<<Taster)) == 0); // warten bis Taste wieder losgelassen
      SteuerungDdr &= ~(1<<Piepser);
      taste++;
      _delay_ms(10); // Prellen abwarten
    }
    switch (bmode){
      case reset:
        bmode++;
        break;
      case initservo:
        cli();  // Interrups sperren
        ADMUX = 0b11000101;   // ADWandler Interne Referenz rechtsbuendig, ADC5
        ADCSRA = 0b11111100;  // ADWandler Free Running, Interrupt frei
        TCCR1A = 0b10000010;  // Timer1 Ausgang OC1A, Fast PWM
        TCCR1B = 0b00011001;  // Keine Vorteilung Timer mit CPU-CLK
        ICR1 = 19999;     // Signal alle 20 ms
        SteuerungDdr |= (1<<1); // Servoausgang an
        TIMSK &= ~((1<<TICIE1) | (1<<OCIE1A)); // Interrupts frei geben
        bmode++;
        sei();  // Interrups frei geben
        break;
      case servo:
        if (taste) bmode = initimpulsmessung;
        break;
      case initimpulsmessung:
        cli();  // Interrups sperren
        ADCSRA = 0;  // ADWandler Stopp
        SteuerungDdr &= ~(1<<1); // Servoausgang aus
        TCCR1A = 0b00000000;  // Timer1 nicht auf Ausgang, CTC
        TCCR1B = 0b01001001;  // Input Capture pos Flanke, Timer mit CPU-CLK
        OCR1A = 25000; // Nach 25ms Timer wieder auf 0
        TIMSK |= (1<<TICIE1) | (1<<OCIE1A); // Interrupts frei geben
        bmode++;
        dunkel = 1;
        sei();  // Interrups frei geben
        break;
      case impulsmessung:
        if (taste) bmode = initservo;
        break;
    }
    taste = 0;
  }
  return 0;
}