/*

  Test des Free run mode im ADC
  ATmega328P, aka Arduino Uno/Micro/Nano

*/

#define F_CPU 16000000UL

#include <stdbool.h>
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/sleep.h>
#include <util/delay.h>

#define ADC_CHANNELS 3
#define ADC_AVERAGE_CNT  4
#define ADC_PRESCALER 16

volatile uint16_t adc_avg[ADC_CHANNELS];
volatile bool adc_run;

// ADC initialisieren

void adc_init(void) {
    uint8_t tmp;

    ADMUX  = (1 << REFS0);   // AVcc als Referenz, ADC0 als Eingang

    switch(ADC_PRESCALER) {
        case    4: tmp = 2; break;
        case    8: tmp = 3; break;
        case   16: tmp = 4; break;
        case   32: tmp = 5; break;
        case   64: tmp = 6; break;
        case  128: tmp = 7; break;
        default  : tmp = 1; break;   // Prescaler 2 und alles andere
    }
    ADCSRA = (1 << ADEN)   |    // ADC einschalten
             (1 << ADIE)   |    // Interrupt einschalten
             tmp;               // Prescaler

    sei(); // globale Interrupts aktivieren
}

// ISR für den ADC-Interrupt

ISR(ADC_vect) {
    static uint8_t channel;
    static uint16_t adc_accu[ADC_CHANNELS];
    static uint8_t avg_cnt;
    uint8_t i, next;

    PINB = (1<<PB0);         // Test, PB0 umschalten

    // Mittelwertbildung
    adc_accu[channel] += ADCW;
    channel++;
    if (channel >= ADC_CHANNELS) {
        channel = 0;    
        avg_cnt++;    
        if (avg_cnt == ADC_AVERAGE_CNT) {
            avg_cnt = 0;
            for (i=0; i<ADC_CHANNELS; i++) {
                adc_avg[i]  = adc_accu[i] / ADC_AVERAGE_CNT;
                adc_accu[i] = 0;
            }
            adc_run = 0;
            ADCSRA &= ~(1 << ADIE);     // ISR aus
        }
    }
    next = channel+1;
    if (next >= ADC_CHANNELS) next = 0;
    ADMUX = (next & 0x0F) | (ADMUX & ~0xF);
}

void start_adc_avg(void) {
    ADCSRA |= (1<<ADIF);        // aktiven Interrupt löschen
    ADCSRA |= (1<<ADIE);        // Interrupt einschalten
    ADMUX  &= ~0x07;            // MUX rücksetzen
    adc_run = 1;                // Software Flag
    PORTB  &= ~(1<<PB0);        // Testpin
    ADCSRA |= (1<<ADSC);        // ADC starten
    _delay_loop_2(ADC_PRESCALER/2); // 2 ADC Takte warten
    ADMUX = ADMUX | 1;          // MUX mit Kanal 1 laden für nächste Wandlung
}

int main(void) {

    DDRB = (1<<PB0);
    adc_init();                 // ADC initialisieren

    start_adc_avg();            // Mittelwertbildung starten     
    while (adc_run) {
        // Hauptprogramm läuft weiter, ohne zu blockieren
        // Hier kannst du andere Aufgaben erledigen
        set_sleep_mode(SLEEP_MODE_IDLE);
        sleep_mode();
    }

    // hier ist die Mittelwertbildung zu Ende
    // Werte stehen in adc_avg

    _delay_us(50);

    // nochmal
    start_adc_avg();            // Mittelwertbildung starten     
    while (adc_run) {
        // Hauptprogramm läuft weiter, ohne zu blockieren
        // Hier kannst du andere Aufgaben erledigen
        set_sleep_mode(SLEEP_MODE_IDLE);
        sleep_mode();
    }

    // hier ist die Mittelwertbildung zu Ende
    // Werte stehen wieder in adc_avg
}