/*****  Tiny85(8pin)でLEDテープWS2812B駆動テスト    *****/
//  2021-02-02  "tn85_rgb1.c"
//      クロック:16MHz, BOD:2.7V
//      fuse  X:0xFF H:0xDD L:0xF1　←★重要
//      LED制御ポートはPB4(3pin)
//      LEDの数=3　 2つ目と3つ目は同じ色
//                  1つ目と異なるタイミングで色変化
//      5msに1回showする。
//      「FastLED-master」を参考に

/*****  インクルードファイル    *****/
#include <stdlib.h>
#include <inttypes.h>
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
/*****  データサイズ    *****/
typedef uint8_t   byte;
typedef uint16_t  word;
/*****  マクロ      *****/
#define nop()       asm volatile("nop"  "\n\t")    // NOPコード
//  配列のデータ数を返すマクロ
#define DIMSIZ(a)   (sizeof(a)/sizeof(*a))

//  I/O処理(テストパルス用)
#define PB0_H    (PORTB |=  (1 << PB0))     // PB0 (5pin) H/L
#define PB0_L    (PORTB &= ~(1 << PB0))
#define PB1_H    (PORTB |=  (1 << PB1))     // PB1 (6pin) H/L
#define PB1_L    (PORTB &= ~(1 << PB1))
#define PB2_H    (PORTB |=  (1 << PB2))     // PB2 (7pin) H/L
#define PB2_L    (PORTB &= ~(1 << PB2))
#define PB3_H    (PORTB |=  (1 << PB3))     // PB3 (2pin) H/L
#define PB3_L    (PORTB &= ~(1 << PB3))

/****************************************/
/*      LEDテープ WS2812B 制御          */
/****************************************/
//  LEDの個数などデータ設定
#define LED_N       3           // LEDの数
//  LED制御ポートH/L (直接アドレスを記述 asmの関係で)
#define LED_H       "sbi 0x18, 4"  "\n"     // PB4 H/L
#define LED_L       "cbi 0x18, 4"  "\n"
//  LEDバッファ
byte led_bff[LED_N * 3];        // G,R,B LED輝度データバッファ
//  明るさ
byte led_bright = 255;          // 明るさデータ 0～255
                                // ledsetで使用
/*****  表示実行        *****/
//  led_bffの全データをWS2812Bに転送
//  LED_N : LEDの数(255コまで)
//  LED_H、LED_Lで直接出力ポートの操作を記述
//  0 H:310ns  L:870ns
//  1 H:750ns  L:370ns
void ledShow(void)
{
byte *p;
    PB3_H;                  // (!!!)
    p = led_bff;            // バッファの先頭
    cli();                  // 割り込み禁止
    asm volatile(
            "ldi    r24, %0"            "\n\t"  // LEDの数*G,R,B
        "loop1%=:"                      "\n\t"
            "ld     r25, %a1+"          "\n\t"  // 1バイト読み出し
            "ldi    r18, 8"             "\n\t"  // 8bit loop
        "loop2%=:"                      "\n\t"
             LED_H                              // ※LED出力:H
            "nop"                       "\n\t"
            "nop"                       "\n\t"
            "sbrs   r25, 7"             "\n\t"
             LED_L                              // ※0の時:L
            "nop"                       "\n\t"
            "nop"                       "\n\t"  // 時間調整
            "nop"                       "\n\t"
            "nop"                       "\n\t"
            "nop"                       "\n\t"
            "nop"                       "\n\t"
             LED_L                              // ※1の時:L
            "lsl    r25"                "\n\t"
            "dec    r18"                "\n\t"
            "brne   loop2%="            "\n\t"  // 8回loop
            "dec    r24"                "\n\t"
            "brne   loop1%="            "\n\t"  // バッファバイト数loop
            :
            : "M" (3*LED_N),        // %0:LEDの数*G,R,B
              "e" (p)               // %a1:バッファアドレス
            );
    sei();                  // 割込許可
    PB3_L;                  // (!!!)
}

/********************************/
/*      タイマー処理            */
/********************************/
/*****  タイマーデータ  *****/
volatile word delay_1ms;            // 1msでダウンカウント
volatile byte f_1ms;                // 1msフラグ
volatile byte f_5ms;                // 5msフラグ

/*****  1kHzタイマー割り込み    *****/
ISR(TIM0_COMPA_vect)
{
static byte cnt5 = 0;       // 5msカウンタ
    PB0_H;                              // (!!!)
    if(delay_1ms)       delay_1ms--;    // 1msダウンカウント
    f_1ms = 1;                          // 1msフラグをon
    cnt5++;
    if(cnt5 >= 5){                      // 5ms経過
        cnt5  = 0;
        f_5ms = 1;                      // 5msフラグをon
    }
    PB0_L;                              // (!!!)
}

/*****  時間待ち (1ms単位)  *****/
//  tm : 1msでの待ち時間
void delay(word tm)
{
volatile word d;
    cli();                  // 割り込み禁止
    delay_1ms = tm;         // タイマー値プリセット
    sei();                  // 割込許可
    do{
        cli();              // 割込禁止
        d = delay_1ms;      // 1msダウンカウントデータ
        sei();              // 割込許可
    }
    while(d);               // 0になるまで
}


/****************************/
/*      乱数など            */
/****************************/

/*****  線形補間    *****/
long map(long x, long in_min, long in_max, long out_min, long out_max)
{
  return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min;
}

/*****  乱数:0～xで *****/  
int randx(int x)
{
    if (x <= 0) {
        return 0;
    }
    return (rand() % (x + 1));
}

/*****  乱数:x～yで *****/  
int randxy(int x, int y)
{
int a;
    if (x >= y) {
        return x;
    }
    a = y - x;
    return randx(a) + x;
}


/********************************/
/*      色データ制御            */
/********************************/

/*****  RGBデータをLED表示バッファにセット    *****/
//  p:位置　r,g,b：色データ
//  led_brightを乗じて明るさ調整
void ledSetRGB(word p, byte r, byte g, byte b)
{
    PB2_H;              // (!!!)
    led_bff[3*p + 0] = ((word)g * (word)led_bright) / 256; // G
    led_bff[3*p + 1] = ((word)r * (word)led_bright) / 256; // R
    led_bff[3*p + 2] = ((word)b * (word)led_bright) / 256; // B
#if 0
    led_bff[3*p + 0] = g;       // 生の処理で
    led_bff[3*p + 1] = r;
    led_bff[3*p + 2] = b;
#endif
    PB2_L;              // (!!!)
}

/*****  32bit色データを表示バッファにセット *****/  
void ledSet32(word p, uint32_t c)
{
byte r,g,b;
    r = (uint8_t)(c >> 16),
    g = (uint8_t)(c >>  8),
    b = (uint8_t)c;
    ledSetRGB(p, r, g, b);
}

/*****  32bit色データ変換   *****/
//  RGBデータをまとめて32bitに
uint32_t ledColor(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b)
{
    return ((uint32_t)r << 16) | ((uint32_t)g <<  8) | b;
}

/*****  色相環データ取得    *****/
//  WheelPos : 0 ～ 255 色相データ
uint32_t ledWheel(byte WheelPos)
{
    WheelPos = 255 - WheelPos;
    if(WheelPos < 85) {
        return ledColor(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);
    }
    if(WheelPos < 170) {
        WheelPos -= 85;
        return ledColor(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);
    }
    WheelPos -= 170;
    return ledColor(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);
}

/*****  虹色表示    *****/
//  256パターンの色相環データを表示
//  wait:待ち時間(ms)
void rainbow(uint16_t wait)
{
uint16_t i, j;
    for(j = 0; j < 256; j++) {
        for(i = 0; i < LED_N; i++) {
            ledSet32(i, ledWheel((i+j) & 255) );    // 1つずつ色を変えて
        }
        ledShow();              // WS2812Bへ転送
        delay(wait);            // 時間待ち
    }
}

/********************************/
/*      イニシャル処理          */
/********************************/

/*****  マイコンI/Oの初期化     *****/
//  ヒューズを書き換えて16MHzクロックで
void ioinit(void)
{
    cli();                  // 割り込み禁止で
//  I/Oイニシャル
    PORTB = 0b00000000;     // data/pull up
    DDRB  = 0b00011111;     // portin/out指定
    //          |||||+----  PB0  out
    //          ||||+-----  PB1  out
    //          |||+------  PB2  out 
    //          ||+-------  PB3  out (X1)
    //          |+--------  PB4  out (X2) →LED制御出力
    //          +---------  PB5  out (RESET)
//  タイマー0  16MHzを1/64して250kHz
    TCCR0A = 0b00000010;  // モード設定
    //         ||||  ++---  WGM: CTCモード
    //         ||++-------  COM0B
    //         ++---------  COM0A
    TCCR0B = 0b00000011;  // クロック設定
    //             |+++---  CS:1/64 : 250kHz
    //             +------  WGM02
    OCR0A  = 250 - 1;     // 250カウントで1kHzを
    TIMSK  = 0b00010000;
    //          |||||+---   TOIE0
    //          ||||+-----  TOIE1
    //          |||+------  OCIE0B
    //          ||+-------  OCIE0A  TM0 コンペアマッチA割り込み有効
    //          |+--------  OCIE1B
    //          +---------  OCIE1A
}

/********************************/
/*      メインループ            */
/********************************/
//  色指定データ 全部で3つ  2,3つ目は同じ
uint8_t  col_0;     // LED 1つ目の色 0～255
uint8_t  col_1;     // LED 2,3つ目の色
uint16_t tm_0;      // LED 1つ目のタイマー (1ms)
uint16_t tm_1;      // LED 2,3つ目のタイマー

/*****  メイン      *****/
//  クロックは内蔵16MHz
int main(void)
{
    ioinit();               // マイコンI/Oの初期化
//  loop
    while(1){
        sei();              // 割込許可
//  LEDデータ転送
        if(f_5ms){              // 5msサイクルで
            f_5ms = 0;
            ledShow();          // WS2812BへLEDデータを転送
        }
//  1msタイミング
        if(f_1ms){              // 1ms経過
            f_1ms = 0;
//  LED #0
            if(tm_0)        tm_0--;     // LED 1つ目
            if(tm_0 == 0){
                col_0++;                // 色相環256サイクル
                ledSet32(0, ledWheel(col_0));
                tm_0 = randxy(10,50);   // 次タイマー
            }
//  LED #1,2
            if(tm_1)        tm_1--;     // LED 2つ,目3つ目
            if(tm_1 == 0){
                col_1++;                // 色相環256サイクル
                ledSet32(1, ledWheel(col_1));
                ledSet32(2, ledWheel(col_1));
                tm_1 = randxy(20,100);  // 次タイマー #0とタイミングを変える
            }
        }
    }
}

/*====  end of "tn85_rgb1.c"    =====*/