/**
 * @file usart.c
 * @author Giovani Baratto ([email protected])
 * @brief Programa para para comandar um LED pela porta serial: ao enviar o 
 * caractere '1' o LED é acesso e ao enviar o caractere '0' o LED é desligado. 
 * Quando o LED muda de estado, enviamos uma mensagem pela interface serial, 
 * mostrando que o LED está acesso ou apagado.
 * @version 0.1
 * @date 2023-04-17
 */

#include <stdint.h>         // usamos o tipo uint8_t
#define __AVR_ATmega2560__  // programa desenvolvido para o microcontrolador ATmega2560 
#include <avr/io.h>         // cabeçalho com as definições das entradas e saídas do microcontrolador 
#include <avr/pgmspace.h>   // Usamos funções para acessar a memória flash
#ifndef F_CPU               // se não foi definida a frequência de relógio do microcontrolador 
#define F_CPU 16000000UL    // definimos a frequência de relógio da placa Arduino Mega: 16 MHz 
#endif                      // F_CPU 

/*
   Configura o periférico USART no modo assíncrono e quadros no formato 8N1. A taxa de transmissão é 57600 BAUD,
   considerando uma frequência de relógio de 16 MHz. Habilita a USART para receber e transmitir (full-duplex). Veja
   página 206 do manual de especificações do ATMega2560
*/
    void USART0_configura(void)
{
    UBRR0 = 0x022; // UBRR0H = 0 e UBRR0H = 0x22
    UCSR0A = 0x02; // RXC0=0, TXC0=0, UDRE0=0, FE0=0, DOR0=0, UPE0=0, U2X0=1 e MPCM0 = 0
    UCSR0B = 0x18; // RXCIE0=0,  TXCIE0=0,  UDRIE0=0,  RXEN0=1,  TXEN0=1, UCSZ0[2]=0, RXB80=0 e TXB80=0
    UCSR0C = 0x06; // UMSEL0[1:0]=00, UPM0[1:0]=00, USBS0=0, UCSZ0[1:0]=11 e UCPOL0=0
}

/**
 * Transmite um byte (dado) pela USART0. Veja a página 207 do manual de especificações do ATmega2560
 * dado: O byte qye será transmitido.
 */
void USART0_transmite(uint8_t dado)
{

    while (!(UCSR0A & (1 << UDRE0))) // esperamos o buffer de transmissão ficar vazio
        ;

    UDR0 = dado; // colocamos o dado a ser transmitido no buffer de transmissão
}

//
/*
 * Recebe um byte da USART0. Retornamos um byte recebido da USART0. Veja a página 210 do manual de
 * especificações do ATMega2560.
 */
uint8_t USART0_recebe(void)
{

    while (!(UCSR0A & (1 << RXC0))) // espera o dado ser recebido
        ;

    return UDR0; // retorna o dado recebido no buffer de recepção
}

/**
 * Transmite pela USART os bytes da string str, armazenada na memória SRAM
 * str: Ponteiro para uma string armazenada na memória RAM
 */
void USART0_transmite_string_RAM(uint8_t *str)
{
    uint8_t ch;
    // Este laço while é executado até encontrarmos o caractere ch = 0x00, marcando o final da string
    while ((ch = *str++)) // carregamos um caractere da string e apontamos para o próximo caractere
    {
        USART0_transmite(ch); // transmite o caractere pelo terminal TX da USART0
    }
}

/**
 * Transmite pela USART os bytes da string str, armazenada na memória FLASH
 * str: Ponteiro para uma string armazenada na memória FLASH
 */
void USART0_transmite_string_FLASH(uint8_t *str)
{
    uint8_t ch;
    // Este laço while é executado até que o caractere ch = 0x00, marcando o final da string.
    // Os caracteres são lidos da memória FLASH.
    while ((ch = pgm_read_byte(str++))) // carregamos um caractere da string e apontamos para o próximo caractere
    {
        USART0_transmite(ch); // transmite o caractere pelo terminal TX da USART0
    }
}

// Declaração e atribuição de uma string na memória FLASH
const char string_flash[] PROGMEM = "String na memória flash\n";
// Declaração e atribuição de uma string na memória FLASH
const char string_RAM[] = "String na memória RAM.\n";

/**
 * Procedimento principal. Alteramos o estado de um LED em PB7 com comandos enviados pela USART0. O LED é acesso 
 * quando é enviado o caractere '1'. O LED é apagado quando enviamos o caractere '0'. Mensagem são enviadas pela 
 * USART0 quando o estado do LED é alterado ou quando um comando não é reconhecido. Este procedimento não retorna.
 */
int main(void)
{
    uint8_t ch; // Armazenamos o caractere recebido pela USART0

    DDRB = DDRB | (1 << DDB7); // fazemos PB7 uma saí
    USART0_configura(); // configuramos a interface serial USART0
    USART0_transmite_string_FLASH(PSTR("Entre com um comando: '0' apaga o LED, '1' acende o LED.\n"));

    while (1)
    {

        ch = USART0_recebe(); // realizamos a leitura de um caractere pela USART0

        switch (ch) // verificamos o caractere recebido
        {
        case '0': // se for recebido o caractere 0
            USART0_transmite_string_FLASH(PSTR("0 : LED desligado\n")); // envia mensagem
            PORTB = PORTB & (~(1 << PORTB7)); // apagamos o LED
            break;
        case '1': // se for recebido o caractere 0
            USART0_transmite_string_FLASH(PSTR("1 : LED ligado\n")); // envia mensagem
            PORTB = PORTB | (1 << PORTB7); // acendemos o LED
            break;
        case '\n': // se for recebido o caractere nova linha
            break; // ignore o caractere
        default: // se for recebido outro caractere
            USART0_transmite(ch); // transmite caractere
            USART0_transmite_string_FLASH(PSTR(" : comando desconhecido\n")); // envia mensagem
        }
    };
    return 0;
}