Monitor Colorido do Dante - Wokwi ESP32, STM32, Arduino Simulator

/*
Monitor colorido mais simples do mundo
(use a roda do mouse para diminuir o zoom e ver o monitor inteiro)

*/

#define DATA PD4  
#define LATCH PD7
#define CLOCK PB0

#define VERMELHO 1
#define VERDE 2
#define AZUL 3
#define AMARELO 4
#define CIANO 5
#define MAGENTA 6
#define BRANCO 7

const uint8_t linhas = 5; //quantidade de linhas
const uint8_t colunas = 32; //quantidade de colunas
const uint8_t quantidadeLEDs = linhas*colunas; // quantidade de LEDS
byte framebuffer[quantidadeLEDs]; // array de byte para funcionar como framebuffer para rasterização
byte memvideo[quantidadeLEDs]; // array de byte para funcionar como memória de vídeo

unsigned long counter = 0;

int dec = 31;
int dec2 = 31;
int passo = 1;

int main() { 
 // configurando as portas B e D setando pinos em OUTPUT 
  DDRB |= B00111111; 
  DDRD |= B11111100; 

// limpando registrador TCCR1A
  TCCR1A = 0;

 // colocando o timer no modo CTC (Clear Timer on Compare-match)
  TCCR1B &= ~(B00000001 << WGM13);
  TCCR1B |= (B00000001 << WGM12);

 // setando prescaler do timer para 64 (16 mHz / 64 = 250 kHz)
  TCCR1B &= ~(B00000001 << CS12);
  TCCR1B |= (B00000001 << CS11);
  TCCR1B |= (B00000001 << CS10);

  TCNT1 = 0;
  OCR1A = 2500; // um centésimo de 250 mil para o Compare-match

  TIMSK1 = (1 << OCIE1A);
	
  asm( "sei \n"); // habilitando interrupções com inline assembly

  PintaTela(VERMELHO);

  while(true){  // substituto do loop() vazio
        
  }

}


ISR(TIMER1_COMPA_vect){ // Rotina de Serviço de Interrupção (ISR) do Timer
    counter++;
    Condicionais();          
    Rasterizar();
}

void Condicionais(){  
  
  if(passo == 1){
    PintaMemVideo(AZUL);
    EscreveLetraMemoria('D', 1, AMARELO);
    EscreveLetraMemoria('A', 7, AMARELO);   
    EscreveLetraMemoria('N', 13, AMARELO);   
    EscreveLetraMemoria('T', 19, AMARELO);  
    EscreveLetraMemoria('E', 25, AMARELO); 
  
    if(dec >=0){
      if((counter % 15)==0){
        CopiaFramebufferDaMemoria(dec);
        dec = dec-1;
        }
    }else{
      if( (counter % 600) == 0){       
        PintaTela(VERDE);
        dec2= 31;
        passo = 2;
      }
    }   
 }

   if(passo == 2){
    PintaMemVideo(BRANCO);
    EscreveLetraMemoria('M', 2, VERMELHO);
    EscreveLetraMemoria('E', 9, VERMELHO);   
    EscreveLetraMemoria('I', 13, VERMELHO);   
    EscreveLetraMemoria('R', 18, VERMELHO);  
    EscreveLetraMemoria('A', 24, VERMELHO); 
  
    if(dec2 >=0){
      if((counter % 15)==0){
        CopiaFramebufferDaMemoria(dec2);
        dec2 = dec2-1;
        }
    }  
 }
}

void ApagaTudo(){
for (int i = quantidadeLEDs-1; i >= 0; i--) {       
        framebuffer[i] = 0;
    }
}

void PintaTela(byte cor){
for (int i = quantidadeLEDs-1; i >= 0; i--) {       
        framebuffer[i] = cor;
    }
}

void PintaMemVideo(byte cor){
for (int i = quantidadeLEDs-1; i >= 0; i--) {       
        memvideo[i] = cor;
    }
}

void CopiaFramebufferDaMemoria(uint8_t colInicio){
 int resto;  
    for (int i = quantidadeLEDs - 1; i >= 0; i--) {
        resto = i % colunas;
         if(resto >= colInicio){ framebuffer[i] =  memvideo[i-colInicio]; }
        }
}





void EscreveLetraMemoria(char letra, uint8_t pos, byte cor){
  
  if(letra == 'A'){
     for(int i = pos+1; i < pos+4; i++){
     memvideo[i] =  cor;
    }  
    memvideo[pos+32] =  cor;
    memvideo[pos+36] =  cor;
    for(int i = pos+64; i < pos+69; i++){
     memvideo[i] =  cor;
    }   
    memvideo[pos+96] =  cor;
    memvideo[pos+100] =  cor;    
    memvideo[pos+128] =  cor;
    memvideo[pos+132] =  cor;      
  }

  if(letra == 'D'){
    for(int i = pos; i < pos+4; i++){
     memvideo[i] =  cor;
    }
    memvideo[pos+33] =  cor; 
    memvideo[pos+36] =  cor; 
    memvideo[pos+65] =  cor; 
    memvideo[pos+68] =  cor; 
    memvideo[pos+97] =  cor; 
    memvideo[pos+100] =  cor; 
    for(int i = pos+128; i < pos+132; i++){
     memvideo[i] =  cor;
    }   
  }

    if(letra == 'E'){
      for(int i = pos; i < pos+4; i++){
          memvideo[i] =  cor;
          }  
          memvideo[pos+32] =  cor;
        for(int i = pos+64; i < pos+68; i++){
          memvideo[i] =  cor;
          }  
          memvideo[pos+96] =  cor;
       for(int i = pos+128; i < pos+132; i++){
          memvideo[i] =  cor;
          }
  
  }

     if(letra == 'I'){
     memvideo[pos+2] =  cor; 
     memvideo[pos+34] =  cor;
     memvideo[pos+66] =  cor;
     memvideo[pos+98] =  cor;
     memvideo[pos+130] =  cor;
  }

    if(letra == 'M'){
    for(int i = pos; i < pos+129; i = i+32){
     memvideo[i] =  cor;
    }
    for(int i = pos+4; i < pos+133; i = i+32){
     memvideo[i] =  cor;
    }
    memvideo[pos+33] =  cor;
    memvideo[pos+66] =  cor;
    memvideo[pos+35] =  cor;

  }

    if(letra == 'N'){
    for(int i = pos; i < pos+129; i = i+32){
     memvideo[i] =  cor;
    }
    for(int i = pos+4; i < pos+133; i = i+32){
     memvideo[i] =  cor;
    }
    memvideo[pos+33] =  cor;
    memvideo[pos+66] =  cor;
    memvideo[pos+99] =  cor;

  }

  if(letra == 'P'){

     memvideo[pos] =  cor;
     memvideo[pos+1] =  cor; 
     memvideo[pos+2] =  cor; 
     memvideo[pos+3] =  cor; 
     memvideo[pos+36] =  cor; 
     memvideo[pos+32] =  cor;
     memvideo[pos+64] =  cor;
     memvideo[pos+65] =  cor;
     memvideo[pos+66] =  cor;
     memvideo[pos+67] =  cor;
     memvideo[pos+96] =  cor;
     memvideo[pos+128] =  cor;
  }

  if(letra == 'R'){

     memvideo[pos] =  cor;
     memvideo[pos+1] =  cor; 
     memvideo[pos+2] =  cor; 
     memvideo[pos+3] =  cor; 
     memvideo[pos+36] =  cor; 
     memvideo[pos+32] =  cor;
     memvideo[pos+64] =  cor;
     memvideo[pos+65] =  cor;
     memvideo[pos+66] =  cor;
     memvideo[pos+67] =  cor;
     memvideo[pos+96] =  cor;
     memvideo[pos+98] =  cor;
     memvideo[pos+128] =  cor;
     memvideo[pos+131] =  cor;
  }

    if(letra == 'T'){

     memvideo[pos] =  cor;
     memvideo[pos+1] =  cor; 
     memvideo[pos+2] =  cor; 
     memvideo[pos+3] =  cor; 
     memvideo[pos+4] =  cor; 
     memvideo[pos+34] =  cor;
     memvideo[pos+66] =  cor;
     memvideo[pos+98] =  cor;
     memvideo[pos+130] =  cor;
  }

   

}

void Rasterizar(){
    byte cor;

    LatchLow();

    for (int i = quantidadeLEDs-1; i >= 0; i--) {  
        
        cor = framebuffer[i];

        switch(cor){
          case 0:
          EnviaApagado();
          break;
          case 1:
          EnviaVermelho();
          break;
          case 2:
          EnviaVerde();
          break;    
          case 3:
          EnviaAzul();
          break;
          case 4:
          EnviaAmarelo();
          break; 
          case 5:
          EnviaCiano();
          break;  
          case 6:
          EnviaMagenta();
          break;  
          case 7:
          EnviaBranco();
          break;                                       
        }

        }

      LatchHigh();
      LatchLow();   
}



void EnviaApagado(){ 
  ClockLow(); 

  DataLow(); 

  ClockLow(); 
  ClockHigh(); 

  DataLow();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  

  DataLow();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  
  
}

void EnviaVermelho(){ 
  ClockLow(); 

  DataLow(); // Azul = LOW

  ClockLow(); 
  ClockHigh(); 

  DataLow(); // Verde = LOW

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  

  DataHigh(); // Vermelho = HIGH

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  
  
}

void EnviaVerde(){ 
  ClockLow(); 

  DataLow();

  ClockLow(); 
  ClockHigh(); 

  DataHigh();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  

  DataLow();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  
  
}

void EnviaAzul(){ 
  ClockLow(); 

  DataHigh();

  ClockLow(); 
  ClockHigh(); 

  DataLow();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  

  DataLow();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  
  
}

void EnviaAmarelo(){ 
  ClockLow(); 

  DataLow();

  ClockLow(); 
  ClockHigh(); 

  DataHigh();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  

  DataHigh();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  
  
}

void EnviaCiano(){ 
  ClockLow(); 

  DataHigh();

  ClockLow(); 
  ClockHigh(); 

  DataHigh();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  

  DataLow();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  
  
}

void EnviaMagenta(){ 
  ClockLow(); 

  DataHigh();

  ClockLow(); 
  ClockHigh(); 

  DataLow();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  

  DataHigh();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  
  
}

void EnviaBranco(){ 
  ClockLow(); 

  DataHigh();

  ClockLow(); 
  ClockHigh(); 

  DataHigh();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  

  DataHigh();

  ClockLow(); 
  ClockHigh();  
  
}

void LatchLow(){
 PORTD &= ~(B00000001 << LATCH); // colocando o LATCH em LOW direto no registrador PORTD 
}

void LatchHigh(){
 PORTD |= (B00000001 << LATCH); // colocando o LATCH em HIGH direto no registrador PORTD
}

void ClockLow(){
 PORTB &= ~(B00000001 << CLOCK); // colocando o CLOCK em LOW direto no registrador PORTB
}

void ClockHigh(){
  PORTB |= (B00000001 << CLOCK); // colocando o CLOCK em HIGH direto no registrador PORTB  
}


void DataLow(){
 PORTD &= ~(B00000001 << DATA); // colocando o DATA em LOW direto no registrador PORTD
}

void DataHigh(){
 PORTD |= (B00000001 << DATA); // colocando o DATA em HIGH direto no registrador PORTD
}