/* tutorial TinyAVR 1-Series
* ADC1 - B) jednoduchý převod s oversamplingem
* Na PA5 je výstup odporového děliče (10k trimr + 100nF filtrace) z TL431 (2.495V)
* Změří napětí na PA5 (AIN5) proti vnitřní 2.5V referenci
* a 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 <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)

void clock_20MHz(void);
void init_adc(void);
uint16_t adc_get(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

int main(void){
 clock_20MHz(); // taktujeme na plný výkon
 PORTA.PIN5CTRL = PORT_ISC_INPUT_DISABLE_gc; // vypnout vstupní buffer na PA5 (AIN5)
 init_adc(); // rozběhnout referenci a ADC
 usart_init(); // konfigurace UARTu
 stdout = &mystdout; // přesměrujeme Printf na UART

 while (1){
  adc_val = adc_get(); // změřit napětí 
  // trocha matematiky která převede akumulovaný výsledek na mV se správným zaokrouhlováním
  volt = (uint16_t)(((uint32_t)adc_val*V_REF+32736UL)/(64UL*1023UL));
  // pošleme výsledek do PC
  printf_P(PSTR("ADC = %u (%u mV)\n\r"),adc_val,volt);
  _delay_ms(1000); // ... každou sekundu
 }
}

uint16_t adc_get(void){
 uint16_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
 // vracíme akumulovaný výsledek (něco jako 16bit ADC)
 return tmp;
}

void init_adc(void){
 VREF.CTRLA = VREF_ADC0REFSEL_2V5_gc; // vybrat referenci pro ADC
 ADC0.CTRLA = ADC_RESSEL_10BIT_gc; // zvolit rozlišení 10bit
 ADC0.CTRLB = ADC_SAMPNUM_ACC64_gc; // akumulujeme výsledek na maximum (64 převodů = "16bit")
 // vzorkovací kondenzátor 5pF, prescaler 20M/64 = 312kHz, použít vnitřní referenci (2.5V)
 ADC0.CTRLC = ADC_SAMPCAP_bm | ADC_PRESC_DIV64_gc | ADC_REFSEL_INTREF_gc;
 ADC0.MUXPOS = ADC_MUXPOS_AIN5_gc; // zvolit vstup pro ADC (PA5)
 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)
}