// Treppenlichtautomat - Prinzip
// für Tiny 25/45/85
// Testaufbau: 
// PB0 schaltet Spannungsteiler kurz aktiv, PB1 (kurz Aktiv nach Ablauf oder Aktiv während Verzögerungszeit)
// Taster an PB2 (INT0)
// ADC zur Zeiteinstellung an PB4 = ADC2 und PB3 = ADC3
//
// Stromaufnahme im Schlafzustand: ca. 0.5µA @ 5V bzw. ca. 0.1µA bei 3V (Tiny85), mit BrownOut: ca. 20µA @ 5V
// mögliche Erweiterung: beide Pulsvarianten auf Ausgang geben, dann muss aber RES (PB5) verwendet werden 
// -> HV-Programmierung 
// 
/*
                                    VCC
               VCC  VCC              +
                +    +               |
                |    |               |  100n   
                |    |               o--||--.
               .-.  .-.              |      |
           10k | |  | | 10k          |     ===
               | |  | |              |     GND
               '-'  '-'    .---------o-----------.
                |    |     |                     |
                |    |     |                     |                    Zeit Pot 1    Zeit Pot2
                |    o-----o  Res                |   Puls am Ende ___|_____________  .___
                |    |     |                 PB1 o-------            |             |_|
                |   ---    |                     |                   Start
                |   ---100n|                     |
                |    |     |                     |   oder Puls    ___| Zeit Pot1    _________
                |   ===    |                     |                   |_____________|
                |   GND    |     Tiny25/45/85    |
                |          |                     |
          .-----)----------o PB0                 |
          |     |          |                     |
         .-.    |          |                     |
      P1 | |<---)----------o PB4 ADC2            |
     10k | |    |          |                     |
         '-'    |          |                     |
          |     |          |                     |  
         GND    o----------o PB2 INT             |          
                |          |                     |                 
                |          |                     |
                |    Poti2 o PB3 ADC3            |
              | o    wie P1|                     |
       Taste  |=|>         '----------o----------'
              | o                     |
                |                    ===
               ===                   GND
               GND
- Verzögerung mit Poti1, Pulsdauereinstellung mit Poti2
- Poti1 /Poti2 ist nur zum Messen bestromt
- PB1 für kurze Zeit (entsprechend Poti2) nach Ablauf aktiv
- Poti2 genauso an PB0 und GND anschließen
- Potibereiche mit Widerständen auf beiden Seiten in HW einschränkbar, allerdings dabei Reduzierung der Auflösung der Zeiteinstellung
- mit Poti2 kann bei Power-Up oder Reset die Betriebsart (Treppenlicht / Futterautomat) gewählt werden.
  Wenn Poti2 auf Min. gestellt, dann ist nach dem Reset Mode Treppenlicht aktiv.

*/

#define F_CPU		1000000  	// DIV8-Fuse aktiv

#include <stdint.h>   // fuer int-typen
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <stdbool.h>
#include <avr/sleep.h>
#include <util/atomic.h>  // wegen Makros für 16/32-Bit Zugriffe 
#include <avr/eeprom.h>

#define HIGH_ACTIVE      	// Ausgang PB1 auf HIGH-Active stellen


// Timing Range einstellen für internen Oszillator mit CKDIV8
// 2^MULT ist Faktor für den gelesenen ADC-Wert, max. MULT=22 (10Bit ADC in uint32_t), 
// je nach Wahl von MULT ergibt sich:
// 		Max Bereich (MULT=22): ~ 305h ...  40 Jahre
// 		Min Bereich (MULT= 0): ~ 260ms ... 300s
//		Einstellauflösung entsprechend 260ms .... 305h
// weitere Variation möglich durch andere Teilerwahl in TCCR0B
// ACHTUNG: Werte mit internem Oszillator gemessen bei 3,3V, Temperaturschwankungen beachten!
// Werte können je nach Baustein abweichen!
//#define MULT			0	  // sehr kurz: gemessen ca 260ms ... 4:30min
//#define MULT			1
//#define MULT 		 	2     // kurze Zeiten; gemessen ca. 1s ... ca. 18 Minuten
#define MULT 		 	3     // kurze Zeiten; gemessen ca. 2s ... ca. 36 Minuten
//#define MULT			4	  // ca 4s ... 70min
//#define MULT			5	  // ca 8s .... 2:20h
//#define MULT			8     // ca 68s ... 18,5h
//#define MULT		   10     // ca 4,5min ... 74,5h
//#define MULT		   22     // ca 310h ... 35 Jahre

#define DIV				4     // Divisor für die PB1-Pulsdauer (4: 0,25 ... 16s) ADC-Wert / 2^DIV

// globale Definition
volatile uint32_t l_wcount; 
volatile uint8_t wcount_zero; // uint8_t Variable, um Atomic-Probleme mit l_wcount zu umgehen. 
							  // Zeigt nur Null-/NichtNullzustand von l_wcount an

ISR (TIMER0_OVF_vect)
{
	l_wcount--;
	if (l_wcount==0) wcount_zero=0;
	else wcount_zero=1; 
}

EMPTY_INTERRUPT (INT0_vect);  		// leer, benötigt für Install ISR INT0 zum Wecken per Taste

/****************************/
/* ADC Einzelmessung */
uint16_t ADC_Read( void )
{
  uint16_t adc_res;
  ADCSRA |= (1<<ADSC);            	// eine Wandlung "single conversion"
  while (ADCSRA & (1<<ADSC) ) {}  	// auf Abschluss der Konvertierung warten
  adc_res = ADCW;
  return adc_res;                 	// ADC auslesen und zurückgeben
}

/****************************/
uint16_t ADC_Read_Avg( uint8_t average )
{
  uint32_t result = 0;
 
  for (uint8_t i = 0; i < average; ++i )
    result += ADC_Read( );
 
  return (uint16_t)( result / average );
}


/****************************/
int main()
{
 uint8_t  keyin=1, mode;  // mode=0: Treppenlicht
 
 wcount_zero=1;  // Hilfsvariable, um Atomic-Probleme zu umgehen
 uint16_t adc_val_PB4, adc_val_PB3=0;  // ADC-Werte von zwei Potis

 // Ports definieren
 /*
 PB0 (Pin 5) Output, MOSI, Spannung an Poti für Zeiteinstellung
 PB1 (Pin 6) Output, MISO, LOW für kurze Zeit nach Ablauf
 PB2 (Pin 7) Input,  Starttaste, SCK, INT0
 PB3 (Pin 2) Input,  ADC3 für Pulsdauerpoti 2 am Ende (wenn ungenutzt: PB3 auf GND)
 PB4 (Pin 3) Input,  ADC2 für Verzögerungszeit (Poti 1)
 PB5 (Pin 1) Reset

 - Alle Ausgänge sind LOW-aktiv bzw. HIGH-aktive mit #define HIGH_ACTIVE
 - INT0 und Taste sind LOW-aktiv
 */
 // Portinitialisierung
 #ifndef HIGH_ACTIVE
   PORTB  = (1<<PB1) ;  // PB1 Output HIGH; Pullup (PB2) , PB0 auf LOW
 #endif
 PORTB |= (1<<PB2) ;  // Pullup an B2
 DDRB  = (1<<PB0) | (1<<PB1) ; 	// PB 0,1, Output; PB 2,3,4 Input

 // Init 8-Bit-Timer: zaehlt immer 256 bis zum Interrupt
 TCCR0B |= (1 << CS00) | (1 << CS02); // Timer Clock source Teiler 1024

 cli();  // interrupts ausschalten, wenn Aenderungen an den Taktteilern vorgenommen werden

/*
aktuelle Einstellung Takt: 
- AD-Wert an PB0 1 ... 1024, multipliziert mit Faktor 2^MULT, damit bei MULT=6 zwischen 64 und 65536
- AD-Wert an PB3 1 ... 1024, geteilt durch Divisor 2^DIV
*/
 // AD-Wandler initalisieren 
 // REFS0 und REFS1 = 0, VCC als Referenz
 ADMUX = 0;
 DIDR0 = (1 << ADC2D) | (1 << ADC3D); 	// digitalen Input an ADC2/3 abklemmen: Strom sparen
 ADCSRA = (1 << ADPS1) | (1<<ADPS0); 	// Vorteiler mit 8, hier haben wir Zeit, aber zw. 50 und 200kHz sollten es sein


 PORTB |= (1 << PB0);         // Potis aktivieren
 PRR &= ~(1 << PRADC);        // Power ADC aktivieren
 ADCSRA |= (1 << ADEN);       // ADC einschalten

 ADMUX = 3 ;                  // Kanal 3 (PB3), Mode bestimmen
 adc_val_PB3 = ADC_Read();	  // nach dem Einschalten ein Dummy-Aufruf
 adc_val_PB3 = ADC_Read_Avg(4);  			
 PORTB &= ~(1 << PB0);        // Poti abschalten
 if (adc_val_PB3 <= 2)       
 	{
	  mode = 0;               // Wenn Poti2 auf Null gedreht wird, dann nach Reset / PowerUp wird Mode "Treppenlicht" gewählt
	} 
 else mode = 1;               // sonst Mode "Futterautomat"

 
// Externen Pin Level IRQ auf Low Level aktivieren
 MCUCR &= ~((1 << ISC00) | (1 << ISC01)); 
 GIMSK |= (1 << INT0);				  	  


 PRR |= (1 << PRUSI) | (1 << PRTIM1);   // USI und Timer1 ungenutzt -> abschalten (80µA von 800µA) 
 ADCSRA &= ~(1 << ADEN);     // ADC ausschalten
 PRR |= (1 << PRADC);        // Power ADC ausschalten
 TIMSK  &= ~(1 << TOIE0);    // Timer IRQ ausschalten

 l_wcount = 1L; 					 	// = 1 vermeidet nach Reset den Durchlauf von Block 'Timer abgelaufen'

 sei();									// Interrupts aktivieren
 set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);	// INT0 weckt wieder auf, benötigt 0.1µA
 sleep_mode(); 							// erst mal Schlafen
 
 while (1) 
 {  
    
	if (wcount_zero == 0x0) // Timer abgelaufen
	{
	  if (!mode) // Treppenlicht
	  {  // AUS
	    #ifdef HIGH_ACTIVE
		  PORTB &=  ~(1 << PB1);
	    #else
		  PORTB |=  (1 << PB1);		// PB1 HIGH
        #endif
	  }
	  else  // Futterautomat, mode=1
	  {  // EIN
	    #ifdef HIGH_ACTIVE
		  PORTB |=  (1 << PB1);
		#else
         PORTB &= ~(1 << PB1); 		// PB1 LOW
		#endif
        ATOMIC_BLOCK(ATOMIC_RESTORESTATE) // GCC-Makro: Zwischenfunken von IRQs vermeiden
		{
			l_wcount = (uint32_t) adc_val_PB3;  // Timer für Ende-Puls setzen
			wcount_zero=1;
		}
		TCNT0 = 0x0;              	// Timerzähler neu setzen, damit volle Zyklen durchlaufen werden
		while (wcount_zero > 0 )    // Pulsdauer für PB1 mit Timer, mit Taster unterbrechbar (anstatt _delay_ms())
		{
			keyin = PINB & (1<<PINB2);  // Starttaster
			if (!(keyin & (1<<PINB2))) break; // Neustart bei Futterautomat
		}
	   } // mode-Abfrage

	  if (mode)   // Futterautomat
	  {  // AUS
	    #ifdef HIGH_ACTIVE
		  PORTB &=  ~(1 << PB1);
	    #else
		  PORTB |=  (1 << PB1);		// PB1 HIGH
        #endif
	   } // mode-Abfrage


 // fertig - Vorbereitung zum Strom sparen
		ADCSRA &= ~(1 << ADEN);     // ADC ausschalten
		PRR |= (1 << PRADC);        // Power ADC ausschalten
		TIMSK  &= ~(1 << TOIE0);    // Timer IRQ ausschalten
		PORTB  &= ~(1 << PB0);  	// Ausgang auf LOW: Poti abschalten
		sleep_mode();
	}  // Timer abgelaufen

	keyin = PINB & (1<<PINB2);  	// Pin PB2 ist auch INT0
    if (!(keyin & (1<<PINB2))) 		// nachtriggerbar, nur PB2 prüfen (Taste gedrueckt: LOW)
	{ 								// Taste ist gedrückt
		PORTB |= (1 << PB0); 		// PB0 HIGH (Einschalten des ADC-Potis)
		if (mode)  // Futterautomat
			{	// AUS
			#ifdef HIGH_ACTIVE
			  PORTB &=  ~(1 << PB1);
			#else
			  PORTB |=  (1 << PB1);		// PB1 HIGH
			#endif
			}
		PRR &= ~(1 << PRADC);       // Power ADC aktivieren
		ADCSRA |= (1 << ADEN);      // ADC einschalten
		TCNT0 = 0x0;            	// Timerzähler neu setzen
		TIMSK  |= (1 << TOIE0);     // Timer IRQ wieder aktivieren
		if (!mode)  // Treppenlicht
			{  // EIN
			#ifdef HIGH_ACTIVE
			  PORTB |=  (1 << PB1);
			#else
			 PORTB &= ~(1 << PB1); 		// PB1 LOW
			#endif
			}
		ATOMIC_BLOCK(ATOMIC_RESTORESTATE)  // GCC-Makro: Zwischenfunken von IRQs vermeiden
		{
			ADMUX = 2 ;                  		// Kanal 2 (PB4), Poti für Verzögerungszeit
			adc_val_PB4 = ADC_Read();			// nach dem Einschalten ein Dummy-Aufruf
			adc_val_PB4 = ADC_Read_Avg(4);  	// ADC mit Average 
			l_wcount = (((uint32_t) adc_val_PB4) << MULT) + 1;  // Multiplikation mit 2^MULT zur Zeitverlängerung
		  if (mode)  // Futterautomat
		  {
			ADMUX = 3 ;                  				// Kanal 3 (PB3), Poti für Pulsdauer am Ende
			adc_val_PB3 = ADC_Read();					// nach dem Einschalten ein Dummy-Aufruf
			adc_val_PB3 = ADC_Read_Avg(4);  			// ADC mit Average 
			adc_val_PB3 = (( adc_val_PB3) >> DIV) + 1;  // Division mit 2^DIV zur Zeiteinschränkung
		   }
		  wcount_zero=1;
		  ADCSRA &= ~(1 << ADEN);       // ADC ausschalten - zum Strom sparen (ca. 300µA@5V)
		  PRR |= (1 << PRADC);          // Power ADC ausschalten (nochmal 25µA)
		}
		PORTB &= ~(1 << PB0);       	// ADC-Poti wieder abschalten --> Power Save
	}    // Taste gedrückt                           
 
 } // Ende while(1)
} // Ende main