//definizione dei pin
#define RS PB4
#define E  PB3
#define D4 PD4
#define D5 PD5
#define D6 PD6
#define D7 PD7

//definisco una variabile volatile per lo stato della bocca del pac-man
volatile bool bocca = true;

//definisco una variabile volatile per contare il tempo in millisecondi
volatile uint32_t counter = 0;

//definisco l'array che contiene gli indirizzi della prima colonna del display
const uint8_t primaColonna[4] = { 0, 64, 20, 84 };

//definisco le variabili che conterrano il valore digitale del joystick
uint16_t x = 0;
uint16_t y = 0;

//definisco le variabili che indicano le coordinate sullo schermo
uint8_t posX = 1;
uint8_t posY = 1;

//definisco una variabile booleana per la routine dell'ADC
volatile bool leggiX = true;


//funzione per mandare un comando al display
void lcd_cmd(byte cmd) {

  PORTD = (cmd & 0xF0);   
  PORTB &= ~(1<<RS); 
  PORTB |= (1<<E);
  delay_us(1);
  PORTB &= ~(1<<E);
  delay_us(1);
   
  PORTD = ( (cmd<<4) & 0xF0 );
  PORTB &= ~(1<<RS); 
  PORTB |= (1<<E);
  delay_us(1);
  PORTB &= ~(1<<E);
  delay_us(1);
   
}


//funzione per mandare dei dati al display
void lcd_data(byte data) {

  PORTD = (data & 0xF0); //maschero i 4 bit meno significativi
  PORTB |= (1<<RS);     
  PORTB |= (1<<E);
  delay_us(1);
  PORTB &= ~(1<<E);
  delay_us(1);

  PORTD = ( (data<<4) & 0xF0 );
  PORTB |= (1<<RS);     
  PORTB |= (1<<E);
  delay_us(1);
  PORTB &= ~(1<<E);
  delay_us(1);
 
}


//funzione che permette di creare un carattere personalizzato
void lcd_create_char(byte location, byte charmap[]) {

  location &= 0x7;  
  lcd_cmd(0x40 | (location << 3));  
  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    lcd_data(charmap[i]);  

  }
}


//funzione per posizionare il cursore sul display tramite delle coordinate x e y
void go_to(uint8_t x, uint8_t y) {

  lcd_cmd( 0x80 + primaColonna[y-1] + (x-1));

}

//funzione di delay in millisecondi utilizzando il timer0
void delay_ms(uint32_t milli) {

  uint32_t target = counter + milli;
  while ( counter < target) {
    // Attendi fino al raggiungimento del tempo target
  }

}


//funzione di delay in microsecondi utilizando il timer0
void delay_us(uint32_t micro) {

  uint32_t millisec = micro / 1000;
  uint32_t remainingMicro = micro % 1000;

  delay_ms(millisec);

  if (remainingMicro > 0) {
    uint32_t start = 0;
    while (start < remainingMicro) {
      // Ciclo busy-wait vuoto
      start++;
      asm volatile ("nop");
    }
  }
}


//definisco le varie icone di pacman tramite degli array di byte
uint8_t pacmanHorz[8] = {
  0b00000,
  0b00000,
  0b01110,
  0b11011,
  0b11111,
  0b01110,
  0b00000,
  0b00000
};

uint8_t pacmanRight[8] = {
  0b00000,
  0b00000,
  0b01110,
  0b11011,
  0b11100,
  0b01110,
  0b00000,
  0b00000
};

uint8_t pacmanLeft[8] = {
  0b00000,
  0b00000,
  0b01110,
  0b11011,
  0b00111,
  0b01110,
  0b00000,
  0b00000
};

uint8_t pacmanVert[8] = {
  0b00000,
  0b00000,
  0b01100,
  0b11110,
  0b10110,
  0b11110,
  0b01100,
  0b00000
};

uint8_t pacmanUp[8] = {
  0b00000,
  0b00000,
  0b01000,
  0b11010,
  0b10110,
  0b11110,
  0b01100,
  0b00000
};

uint8_t pacmanDown[8] = {
  0b00000,
  0b00000,
  0b01110,
  0b11110,
  0b10110,
  0b11010,
  0b01000,
  0b00000
};


void setup() {
  

  // Disabilita gli interrupt
  cli();

  // Configura l'ADC
  ADMUX = (1 << REFS0);   
  ADCSRA = (1 << ADEN) |  (1 << ADIE) |  (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0);  
  ADCSRA |= (1 << ADSC);  

  //configuro il timer1 per l'animazione della bocca
  TCCR1A = 0;
  TCCR1B = 0;
  TCCR1B |= B00000100;
  TCCR1B |= (1<<WGM12);
  TIMSK1 |= B00000010;
  OCR1A = 31250;

  // Configura il timer0 in modalità CTC per la funzione delay
  TCCR0A = (1 << WGM01);  
  TCCR0B = (1 << CS01) | (1 << CS00);  
  OCR0A = 250; 
  TIMSK0 = (1 << OCIE0A);

  // Abilita gli interrupt
  sei();

  //imposto i pin del display in output
  DDRB |= (1<<RS) | (1<<E);
  DDRD |= (1<<D4) | (1<<D5) | (1<<D6) | (1<<D7);

  // Inizializzo il display
  lcd_cmd(0b00110011); //invia tre volte per impostare l'LCD in modalità 4 bit
  delay_us(50);

  lcd_cmd(0b00110010);
  delay_us(50);

  lcd_cmd(0b00101000); //function set: 4 bit, 2 linee, 5x8 punti
  delay_us(50);

  lcd_cmd(0b00001100); //display on, cursore off, blink off
  delay_us(50);

  lcd_cmd(0b00000110); //entry mode set: incrementa, nessun shift
  delay_us(50);
  
  lcd_cmd(0b00000001); //clear display
  delay_ms(2);

  //creo i caratteri personalizzati, caricandoli nella CGRAM
  lcd_create_char(0, pacmanHorz);
  lcd_create_char(1, pacmanRight);
  lcd_create_char(2, pacmanLeft);
  lcd_create_char(3, pacmanVert);
  lcd_create_char(4, pacmanUp);
  lcd_create_char(5, pacmanDown);

  //per comodità, setto il cursore in alto a sinistra nel display
  go_to(1,1);

}


//definisco i vari comandi per lo spostamento
void loop() {

  // Verso sinistra
  if (x == 1023 && y == 512) {
    //imposto il cursore nella posizione precedente e metto lo spazio
    go_to(posX, posY);
    lcd_data(' ');

    //controllo se ho superato il limite dello schermo
    if (posX == 1) {
      posX = 20;  
    } else {
      posX--;
    }

    //imposto il cursore nella nuova posizione e faccio apparire l'icona a schermo
    go_to(posX, posY);
    lcd_data(bocca ? 0 : 2);

    //delay per velocità di 4 caselle al secondo
    delay_ms(250);

  }

  // Verso destra
  else if (x == 0 && y == 512) {

    go_to(posX, posY);
    lcd_data(' ');

    if (posX == 20) {
      posX = 1;  
    } else {
      posX++;
    }

    go_to(posX, posY);
    lcd_data(bocca ? 0 : 1);

    delay_ms(250);

  }

  // Verso l'alto
  else if (x == 512 && y == 1023) {

    go_to(posX, posY);
    lcd_data(' ');

    if (posY == 1) {
      posY = 4; 
    } else {
      posY--;
    }

    go_to(posX, posY);
    lcd_data(bocca ? 3 : 4);

    delay_ms(1000);

  }

  // Verso il basso
  else if (x == 512 && y == 0) {

    go_to(posX, posY);
    lcd_data(' ');

    if (posY == 4) {
      posY = 1;
    } else {
      posY++;
    }

    go_to(posX, posY);
    lcd_data(bocca ? 3 : 5);

    delay_ms(1000);

  }

  //posizione neutra, quando il joystick, e quindi il pac-man, è fermo
  else if (x == 512 && y == 512) {

    go_to(posX, posY);
    lcd_data(bocca ? 0 : 1);

  }

}


//routine per aumentare il counter che conta i millisecondi
ISR(TIMER0_COMPA_vect) {

  counter++;

}


//routine per animare la bocca, e cambiare icona ogni 0,5 secondi
ISR(TIMER1_COMPA_vect) {

  bocca = !bocca;

}

//routine per leggere i valori analogici del joystick e convertirli in digitale
ISR(ADC_vect) {

  if (leggiX) {
    x = ADC;  // Legge il valore dell'asse X
    ADMUX = (1 << REFS0) | (1 << MUX0);  // Imposta il prossimo canale su A1 (asse Y)
  } 
  
  else {
    y = ADC;  // Legge il valore dell'asse Y
    ADMUX = (1 << REFS0);  // Imposta il prossimo canale su A0 (asse X)
  }

  leggiX = !leggiX;  // Alterna la variabile per la prossima lettura
  ADCSRA |= (1 << ADSC);// avvio una nuova conversione
  
}