#include "pico/stdlib.h"      // Biblioteca padrão do Pico SDK
#include "hardware/gpio.h"     // Biblioteca para controle dos pinos GPIO
#include <stdio.h>           // Biblioteca para entrada e saída padrão (printf, etc.)
#include <stdlib.h>          // Biblioteca para alocação de memória dinâmica (malloc, free)
#include <stdint.h>          // Biblioteca para tipos de dados inteiros de tamanho fixo (uint8_t, etc.)
#include <stdbool.h>         // Biblioteca para tipo de dado booleano (true, false)

// Define constantes para os comandos do TM1637
#define TM1637_CMD1 64  // 0x40 Comando de dados (incremento de endereço, modo normal)
#define TM1637_CMD2 192 // 0xC0 Comando de endereço (define o endereço inicial da memória do display)
#define TM1637_CMD3 128 // 0x80 Comando de controle do display (liga/desliga, define o brilho)
#define TM1637_DSP_ON 8 // 0x08 Bit para ligar o display
#define TM1637_DELAY 10 // 10us de delay entre os pulsos de clock e dados (para o timing do TM1637)

// Define o mapeamento dos segmentos para dígitos e caracteres
static const uint8_t _SEGMENTS[] = {
    // 0-9
    0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F,
    // A-F
    0x77, 0x7C, 0x39, 0x5E, 0x79, 0x71,
    // G-Z (alguns não ficam perfeitos no display de 7 segmentos)
    0x3D, 0x76, 0x06, 0x1E, 0x76, 0x38, 0x55, 0x54, 0x3F, 0x73,
    // a-f (minúsculas)
    0x67, 0x50, 0x6D, 0x78, 0x3E, 0x1C,
    // Outros símbolos
    0x2A, 0x76, 0x6E, 0x5B,
    // espaço, traço, símbolo de grau, símbolo de graus Celsius
    0x00, 0x40, 0x63};

// Estrutura que representa o objeto TM1637
typedef struct {
    int clk_pin;     // Pino GPIO conectado à linha CLK do TM1637
    int dio_pin;     // Pino GPIO conectado à linha DIO do TM1637
    int brightness;  // Nível de brilho atual (0-7)
} TM1637;

// Protótipos das funções
TM1637 *TM1637_create(int clk_pin, int dio_pin, int brightness);
void TM1637_init(TM1637 *display, int clk_pin, int dio_pin, int brightness);
void TM1637_start(TM1637 *display);
void TM1637_stop(TM1637 *display);
void TM1637_write_data_cmd(TM1637 *display);
void TM1637_write_dsp_ctrl(TM1637 *display);
void TM1637_write_byte(TM1637 *display, uint8_t b);
int TM1637_brightness(TM1637 *display, int val);
void TM1637_write(TM1637 *display, uint8_t *segments, int pos);
uint8_t *TM1637_encode_string(TM1637 *display, const char *string);
uint8_t TM1637_encode_char(TM1637 *display, char c);
void TM1637_number(TM1637 *display, int num);
void TM1637_show(TM1637 *display, const char *string, bool colon);
void TM1637_free(TM1637 *display);

// Implementações

/**
 * @brief Aloca memória para um objeto TM1637 e o inicializa.
 *
 * @param clk_pin Pino GPIO conectado à linha CLK do TM1637.
 * @param dio_pin Pino GPIO conectado à linha DIO do TM1637.
 * @param brightness Nível de brilho inicial (0-7).
 * @return Um ponteiro para o objeto TM1637 recém-criado, ou NULL se a alocação de memória falhar.
 */
TM1637 *TM1637_create(int clk_pin, int dio_pin, int brightness) {
    TM1637 *display = (TM1637 *)malloc(sizeof(TM1637));  // Aloca memória para o objeto TM1637
    if (display == NULL) {
        perror("Falha ao alocar memória para TM1637"); // Imprime mensagem de erro se a alocação de memória falhar
        exit(EXIT_FAILURE);                             // Encerra o programa
    }
    TM1637_init(display, clk_pin, dio_pin, brightness); // Inicializa o objeto TM1637
    return display;                                     // Retorna o ponteiro para o objeto TM1637
}

/**
 * @brief Inicializa o objeto TM1637 com os números dos pinos e o brilho fornecidos.
 *
 * @param display Ponteiro para o objeto TM1637.
 * @param clk_pin Pino GPIO conectado à linha CLK do TM1637.
 * @param dio_pin Pino GPIO conectado à linha DIO do TM1637.
 * @param brightness Nível de brilho inicial (0-7).
 */
void TM1637_init(TM1637 *display, int clk_pin, int dio_pin, int brightness) {
    display->clk_pin = clk_pin;   // Armazena o número do pino CLK
    display->dio_pin = dio_pin;   // Armazena o número do pino DIO

    // Verifica se o valor do brilho está dentro do intervalo válido (0-7)
    if (brightness < 0 || brightness > 7) {
        fprintf(stderr, "Erro: Brilho fora do intervalo (0-7). Definindo para o padrão (7).\n"); // Imprime uma mensagem de erro
        display->brightness = 7;                                                              // Define o brilho para o valor padrão (7)
    } else {
        display->brightness = brightness; // Armazena o valor do brilho
    }

    gpio_init(display->clk_pin);                        // Inicializa o pino CLK como um GPIO
    gpio_set_dir(display->clk_pin, GPIO_OUT);          // Define o pino CLK como uma saída
    gpio_init(display->dio_pin);                        // Inicializa o pino DIO como um GPIO
    gpio_set_dir(display->dio_pin, GPIO_OUT);          // Define o pino DIO como uma saída

    gpio_put(display->clk_pin, 0);                      // Define o pino CLK como baixo
    gpio_put(display->dio_pin, 0);                      // Define o pino DIO como baixo

    sleep_us(TM1637_DELAY);                              // Espera por um curto período de tempo

    TM1637_write_data_cmd(display);                    // Envia o comando de dados para o TM1637
    TM1637_write_dsp_ctrl(display);                    // Envia o comando de controle do display para o TM1637
}

/**
 * @brief Inicia a comunicação com o TM1637.
 *
 * @param display Ponteiro para o objeto TM1637.
 */
void TM1637_start(TM1637 *display) {
    gpio_put(display->dio_pin, 0);  // Define o pino DIO como baixo
    sleep_us(TM1637_DELAY);          // Espera por um curto período de tempo
    gpio_put(display->clk_pin, 0);  // Define o pino CLK como baixo
    sleep_us(TM1637_DELAY);          // Espera por um curto período de tempo
}

/**
 * @brief Finaliza a comunicação com o TM1637.
 *
 * @param display Ponteiro para o objeto TM1637.
 */
void TM1637_stop(TM1637 *display) {
    gpio_put(display->dio_pin, 0);  // Define o pino DIO como baixo
    sleep_us(TM1637_DELAY);          // Espera por um curto período de tempo
    gpio_put(display->clk_pin, 1);  // Define o pino CLK como alto
    sleep_us(TM1637_DELAY);          // Espera por um curto período de tempo
    gpio_put(display->dio_pin, 1);  // Define o pino DIO como alto
}

/**
 * @brief Envia o comando de dados para o TM1637.
 *
 * @param display Ponteiro para o objeto TM1637.
 */
void TM1637_write_data_cmd(TM1637 *display) {
    TM1637_start(display);                 // Inicia a comunicação com o TM1637
    TM1637_write_byte(display, TM1637_CMD1); // Envia o comando de dados
    TM1637_stop(display);                  // Finaliza a comunicação com o TM1637
}

/**
 * @brief Envia o comando de controle do display para o TM1637.
 *
 * @param display Ponteiro para o objeto TM1637.
 */
void TM1637_write_dsp_ctrl(TM1637 *display) {
    TM1637_start(display);                            // Inicia a comunicação com o TM1637
    TM1637_write_byte(display, TM1637_CMD3 |         // Envia o comando de controle do display
                                   TM1637_DSP_ON |     // Liga o display
                                   display->brightness); // Define o nível de brilho
    TM1637_stop(display);                             // Finaliza a comunicação com o TM1637
}

/**
 * @brief Escreve um byte de dado no TM1637.
 *
 * @param display Ponteiro para o objeto TM1637.
 * @param b O byte a ser escrito.
 */
void TM1637_write_byte(TM1637 *display, uint8_t b) {
    // Itera sobre cada bit do byte
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        gpio_put(display->dio_pin, (b >> i) & 1); // Define o pino DIO para o valor do bit atual
        sleep_us(TM1637_DELAY);                    // Espera por um curto período de tempo
        gpio_put(display->clk_pin, 1);            // Define o pino CLK para alto
        sleep_us(TM1637_DELAY);                    // Espera por um curto período de tempo
        gpio_put(display->clk_pin, 0);            // Define o pino CLK para baixo
        sleep_us(TM1637_DELAY);                    // Espera por um curto período de tempo
    }

    // Bit de ACK
    gpio_put(display->clk_pin, 0);                // Define o pino CLK para baixo
    sleep_us(TM1637_DELAY);                        // Espera por um curto período de tempo
    gpio_put(display->clk_pin, 1);                // Define o pino CLK para alto (para o pulso de ACK)
    sleep_us(TM1637_DELAY);                        // Espera por um curto período de tempo
    gpio_put(display->clk_pin, 0);                // Define o pino CLK para baixo
    sleep_us(TM1637_DELAY);                        // Espera por um curto período de tempo
}

/**
 * @brief Define o brilho do display.
 *
 * @param display Ponteiro para o objeto TM1637.
 * @param val O valor do brilho (0-7).
 * @return 0 se bem-sucedido, -1 se o valor do brilho estiver fora do intervalo.
 */
int TM1637_brightness(TM1637 *display, int val) {
    if (val == -1) { // Obtendo
        return display->brightness;
    }

    // Verifica se o valor do brilho está dentro do intervalo válido (0-7)
    if (val < 0 || val > 7) {
        fprintf(stderr, "Erro: Brilho fora do intervalo (0-7).\n"); // Imprime uma mensagem de erro
        return -1;                                                  // Retorna um código de erro
    }

    display->brightness = val;       // Armazena o valor do brilho
    TM1637_write_data_cmd(display); // Envia o comando de dados para o TM1637
    TM1637_write_dsp_ctrl(display); // Envia o comando de controle do display para o TM1637
    return 0;                           // Retorna um código de sucesso
}

/**
 * @brief Escreve os dados dos segmentos no display TM1637.
 *
 * @param display Ponteiro para o objeto TM1637.
 * @param segments Array de 4 bytes representando os dados dos segmentos para cada dígito.
 * @param pos A posição inicial para escrever os dados (0-3).
 */
void TM1637_write(TM1637 *display, uint8_t *segments, int pos) {
    if (pos < 0 || pos > 5) {
        fprintf(stderr, "Erro: Posição fora do intervalo (0-5).\n"); // Imprime uma mensagem de erro
        return;                                                  // Sai da função
    }

    TM1637_write_data_cmd(display); // Envia o comando de dados para o TM1637
    TM1637_start(display);          // Inicia a comunicação com o TM1637

    TM1637_write_byte(display, TM1637_CMD2 | pos); // Envia o comando de endereço com a posição inicial

    // Envia os dados dos segmentos para cada dígito
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        TM1637_write_byte(display, segments[i]);
    }

    TM1637_stop(display);          // Finaliza a comunicação com o TM1637
    TM1637_write_dsp_ctrl(display); // Envia o comando de controle do display para o TM1637
}

/**
 * @brief Codifica uma string em um array de dados de segmento para o display TM1637.
 *
 * @param display Ponteiro para o objeto TM1637.
 * @param string A string a ser codificada (até 4 caracteres).
 * @return Um ponteiro para o array de dados de segmento. O chamador é responsável por liberar a memória.
 */
uint8_t *TM1637_encode_string(TM1637 *display, const char *string) {
    int len = 0;
    // Calcula o comprimento da string, limitando-o a 4 caracteres
    while (string[len] != '\0' && len < 4) {
        len++;
    }

    uint8_t *segments = (uint8_t *)malloc(len * sizeof(uint8_t)); // Aloca memória para os dados de segmento
    if (segments == NULL) {
        perror("Falha ao alocar memória para segmentos"); // Imprime uma mensagem de erro se a alocação de memória falhar
        exit(EXIT_FAILURE);                             // Encerra o programa
    }

    // Codifica cada caractere na string
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        segments[i] = TM1637_encode_char(display, string[i]);
    }
    return segments; // Retorna o ponteiro para os dados de segmento
}

/**
 * @brief Codifica um único caractere em dados de segmento para o display TM1637.
 *
 * @param display Ponteiro para o objeto TM1637.
 * @param c O caractere a ser codificado.
 * @return Os dados de segmento para o caractere.
 */
uint8_t TM1637_encode_char(TM1637 *display, char c) {
    int o = (int)c; // Obtém o valor ASCII do caractere

    // Codifica o caractere com base em seu valor ASCII
    if (o == 32) {
        return _SEGMENTS[36]; // espaço
    } else if (o == 42) {
        return _SEGMENTS[38]; // estrela/graus
    } else if (o == 45) {
        return _SEGMENTS[37]; // traço
    } else if (o >= 65 && o <= 90) {
        return _SEGMENTS[o - 55]; // A-Z maiúsculo
    } else if (o >= 97 && o <= 122) {
        return _SEGMENTS[o - 87]; // a-z minúsculo
    } else if (o >= 48 && o <= 57) {
        return _SEGMENTS[o - 48]; // 0-9
    } else {
        fprintf(stderr, "Erro: Caractere fora do intervalo: %d '%c'\n", o, (char)o); // Imprime uma mensagem de erro
        return 0x00;                                                            // Retorna em branco para caracteres inválidos
    }
}

/**
 * @brief Exibe um número no display TM1637.
 *
 * @param display Ponteiro para o objeto TM1637.
 * @param num O número a ser exibido (-999 a 9999).
 */
void TM1637_number(TM1637 *display, int num) {
    // Limita o número ao intervalo de -999 a 9999
    num = (num < -999) ? -999 : (num > 9999) ? 9999 : num;

    char string[5];
    snprintf(string, sizeof(string), "%4d", num); // Formata o número como uma string de 4 dígitos
    uint8_t *segments = TM1637_encode_string(display, string); // Codifica a string em dados de segmento
    TM1637_write(display, segments, 0);                       // Escreve os dados de segmento no display TM1637
    free(segments);                                              // Libera a memória alocada
}

/**
 * @brief Exibe uma string no display TM1637.
 *
 * @param display Ponteiro para o objeto TM1637.
 * @param string A string a ser exibida (até 4 caracteres).
 * @param colon Indica se deve exibir um dois pontos entre o 2º e o 3º dígitos.
 */
void TM1637_show(TM1637 *display, const char *string, bool colon) {
    uint8_t *segments = TM1637_encode_string(display, string); // Codifica a string em dados de segmento
    int len = 0;
    // Calcula o comprimento da string, limitando-o a 4 caracteres
    while (string[len] != '\0' && len < 4) {
        len++;
    }

    uint8_t display_segments[4] = {0, 0, 0, 0}; // Inicializa com espaços em branco

    // Copia os segmentos codificados para o array display_segments
    for (int i = 0; i < len && i < 4; i++) {
        display_segments[i] = segments[i];
    }

    TM1637_write(display, display_segments, 0); // Escreve os dados de segmento no display TM1637
    free(segments);                               // Libera a memória alocada
}

/**
 * @brief Libera a memória alocada para um objeto TM1637.
 *
 * @param display Ponteiro para o objeto TM1637.
 */
void TM1637_free(TM1637 *display) {
    free(display); // Libera a memória alocada para o objeto TM1637
}

// Exemplo de uso para o Cofre IoT (em loop para testes)
int main() {
    stdio_init_all();   // Inicializa a entrada e saída padrão

    // Substitua pelos seus pinos GPIO reais
    int clk_pin = 26;  // Pino CLK
    int dio_pin = 27;  // Pino DIO

    // Cria o objeto display TM1637
    TM1637 *mydisplay = TM1637_create(clk_pin, dio_pin, 7); // Cria e inicializa o objeto TM1637

    while (true) { // Loop infinito para testes contínuos
        // Exibe "LOCK"
        TM1637_show(mydisplay, "LOCK", false); // Exibe "LOCK" no display TM1637
        sleep_ms(2000);                     // Espera por 2 segundos

        // Exibe "OPEN"
        TM1637_show(mydisplay, "OPEN", false); // Exibe "OPEN" no display TM1637
        sleep_ms(2000);                     // Espera por 2 segundos

        // Exibe um número (por exemplo, o código atual)
        TM1637_number(mydisplay, 1234);  // Exibe o número 1234 no display TM1637
        sleep_ms(2000);                     // Espera por 2 segundos

        // Limpa o display
        TM1637_show(mydisplay, "    ", false); // Exibe caracteres em branco para limpar o display
        sleep_ms(1000);                     // Espera por 1 segundo

        // Reduz o brilho
        TM1637_brightness(mydisplay, 0);    // Define o brilho para o nível mais baixo (0)
        sleep_ms(1000);                     // Espera por 1 segundo

        // Restaura o brilho
        TM1637_brightness(mydisplay, 7);    // Define o brilho para o nível mais alto (7)
        sleep_ms(1000);                     // Espera por 1 segundo
    }

    // TM1637_free(mydisplay); // This line is never reached

    return 0;
}