/* tutorial TinyAVR 1-Series
* ADC1 - B) měření teploty pomocí MCP9701
* Výstup z MCP9701 na PA7
* výsledek pošle na UART (skrze mEDBG do terminálu PC)
*/

/* Ve fuses zvolen 20MHz oscilátor */
#define F_CPU 20000000UL
#include <util/delay.h>
#include <avr/io.h>
#include <stdio.h> // kvůli Printf_P (formátovací řetězec je ve Flash)
#include <stdlib.h> // kvůi fci abs()
#include <avr/pgmspace.h> // kvůli makru PSTR (v printf_P)

#define BAUDVAL 8334 // 9600 baud při 20MHz
//#define V_REF 2507 // napětí vnitřní 2.5V reference (empiricky určeno)
//#define V_REF 1105 // napětí vnitřní 1.1V reference (empiricky určeno)
//#define V_REF 555 // napětí vnitřní 0.55V reference (empiricky určeno)
//#define V_REF 4354 // napětí vnitřní 4.34V reference (empiricky určeno)
#define V_REF 1505 // napětí vnitřní 1.5V reference (empiricky určeno)
// parametry teplotního čidla MCP9701 (lze změnit k přesnější kalibraci)
#define MCP_OFFSET 400 // mV
#define MCP_SCALE 195 // jednotkou je 0.1*mV/°C

void clock_20MHz(void);
void init_adc(void);
int16_t get_temperature(void);
void usart_init(void);
int usart_putchar(char var, FILE *stream);

// kouzelná formule, pro přesměrování printf na UART
static FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(usart_putchar, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);
uint16_t adc_val, volt; // výsledek převodu a přepočítaná hodnota napětí
int16_t temp;

int main(void){
 clock_20MHz(); // taktujeme na plný výkon
 PORTA.PIN7CTRL = PORT_ISC_INPUT_DISABLE_gc; // vypnout vstupní buffer na PA7 (AIN7)
 init_adc(); // rozběhnout referenci a ADC
 usart_init(); // konfigurace UARTu
 stdout = &mystdout; // přesměrujeme Printf na UART

 while (1){
  _delay_ms(1000); // každou sekundu
  temp=get_temperature(); // přečteme teplotu (v desetinnách °C)
  // pošleme část zprávy včetně znaménka teploty na terminál
  if(temp<0){printf_P(PSTR("t = -"));}else{printf_P(PSTR("t = +"));}
  // a dále pracujeme už jen s kladnou hodnotou teploty
  temp=abs(temp);
  // pošleme "desetinné" vyjádření teploty
  printf_P(PSTR("%i.%i °C\n\r"),temp/10,temp%10);
 }
}

// vrací teplotu v desetinách °C
int16_t get_temperature(void){
 int32_t tmp;
 ADC0.COMMAND = ADC_STCONV_bm; // spustit převod
 while(ADC0.COMMAND & ADC_STCONV_bm){} // počkat na dokončení převodu
 tmp = ADC0.RES; // vyčíst výsledek převodu
 // "hodně" matematiky v jednom řádku - viz text tutoriálu
 tmp = (100*((tmp*V_REF+2*1023)/(4*1023) - MCP_OFFSET))/MCP_SCALE;
 return tmp;
}

void init_adc(void){
 VREF.CTRLA = VREF_ADC0REFSEL_1V5_gc; // vybrat referenci pro ADC
 ADC0.CTRLA = ADC_RESSEL_10BIT_gc; // zvolit rozlišení 10bit
 ADC0.CTRLB = ADC_SAMPNUM_ACC4_gc; // akumulujeme výsledek 4 převodů
 // vzorkovací kondenzátor 5pF, prescaler 20M/64 = 312kHz, použít vnitřní referenci (1.5V)
 ADC0.CTRLC = ADC_SAMPCAP_bm | ADC_PRESC_DIV64_gc | ADC_REFSEL_INTREF_gc;
 ADC0.MUXPOS = ADC_MUXPOS_AIN7_gc; // zvolit vstup pro ADC (PA7)
 ADC0.SAMPCTRL = 3; // 2+3 = 5 period (16us) vzorkovací čas
 ADC0.CTRLA |= ADC_ENABLE_bm; // spustit ADC
 _delay_us(25); // počkat na stabilizaci reference
}


// Nastaví clock 20MHz (z interního 20MHz bez děličky)
void clock_20MHz(void){
 // v případě potřeby zde dočasně vypněte přerušení
 CCP = CCP_IOREG_gc; // odemyká zápis do chráněného registru
 CLKCTRL.MCLKCTRLA =  CLKCTRL_CLKSEL_OSC20M_gc; // vybírá 20MHz oscilátor
 CCP = CCP_IOREG_gc; // odemyká zápis do chráněného registru
 CLKCTRL.MCLKCTRLB = 0; // vypne prescaler (děličku)
}

// odešle jeden znak (formát pro "printf" implementaci)
int usart_putchar(char var, FILE *stream){
 while(!(USART0.STATUS & USART_DREIF_bm)){}  // počkat než bude místo v odesílacím bufferu
 USART0.TXDATAL = var; // naložit data k odeslání
 return 0 ;
}

void usart_init(void){
 // využijeme toho že po startu/restartu je UART nastaven ...
 // ... jako 8bit, 1stop bit, žádná parita, asynchronní režim
 // část konfigurace si tedy můžu odpustit
 PORTA.OUTSET = PIN1_bm;  // log.1 PA1 (Tx) - neutrální hodnota na UARTu
 PORTA.DIRSET = PIN1_bm; // PA1 (Tx) - je výstup
 PORTMUX.CTRLB = PORTMUX_USART0_bm; // Remapujeme Tx na PA1
 USART0.BAUD = BAUDVAL; // nastavit baudrate
 USART0.CTRLB |= USART_TXEN_bm; // povolit vysílač (od teď přebere UART kontrolu nad PA1)
}