#include <Wire.h>              // I2C通信库
#include <LiquidCrystal_I2C.h> // I2C LCD库
#include <Keypad.h>            // 矩阵键盘库

// 硬件配置
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);  // 初始化LCD，I2C地址0x27，16列2行

// 键盘配置（4x4矩阵）
const byte ROWS = 4, COLS = 4; // 定义键盘4行4列
// 键盘映射表
char keys[ROWS][COLS] = {
  {'1','2','3','A'},  // 第一行按键
  {'4','5','6','B'},  // 第二行按键
  {'7','8','9','C'},  // 第三行按键
  {'*','0','#','D'}   // 第四行按键
};
// 行引脚连接
byte rowPins[ROWS] = {2,3,4,5}; 
// 列引脚连接  
byte colPins[COLS] = {6,7,8,9}; 
// 创建键盘对象
Keypad keypad(makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);

// 输入缓冲区配置
#define INPUT_BUFFER_SIZE 32    // 输入缓冲区大小
char inputBuffer[INPUT_BUFFER_SIZE]; // 输入缓冲区
byte bufferIndex = 0;           // 当前输入位置索引

// 显示优化
char prevDisplayLine[17] = {0}; // 用于比较前一次显示内容

void setup() {
  Serial.begin(9600);           // 初始化串口通信，波特率9600
  lcd.init();                   // 初始化LCD
  lcd.backlight();              // 打开背光
  lcd.print("Input System");    // 显示启动信息
  delay(1000);                  // 显示1秒
  lcd.clear();                  // 清屏
}

void loop() {
  handleInput();          // 处理键盘输入
  refreshDisplay();       // 刷新LCD显示
  processDataTransfer();  // 处理数据发送
}

/* 输入处理函数 */
void handleInput() {
  char key = keypad.getKey(); // 获取按键
  
  if (!key) return; // 无按键按下则返回

  switch(key) {
    case 'A': // 确认发送
      if (bufferIndex > 0) {  // 缓冲区有内容才发送
        sendSerialData();     // 发送数据
        clearInputBuffer();   // 清空缓冲区
      }
      break;
      
    case 'B': // 清除输入
      clearInputBuffer();     // 清空输入
      break;
      
    case '#': // 系统重置
      memset(inputBuffer, 0, INPUT_BUFFER_SIZE); // 清空缓冲区
      bufferIndex = 0;        // 重置索引
      lcd.clear();           // 清屏
      break;
      
    default:  // 字符输入
      if (bufferIndex < INPUT_BUFFER_SIZE-1) { // 防止缓冲区溢出
        inputBuffer[bufferIndex++] = key; // 存入缓冲区并移动索引
        updateCursorDisplay();           // 更新光标位置
      }
  }
}

/* 显示刷新函数（优化：仅更新变化内容） */
void refreshDisplay() {
  char displayLine[17]; // 临时存储当前显示内容
  // 格式化显示内容："Input:"后跟输入内容，左对齐占12位
  snprintf(displayLine, 17, "Input:%-12s", inputBuffer);

  // 比较当前显示内容与前次内容
  if (strcmp(displayLine, prevDisplayLine) != 0) {
    lcd.setCursor(0,0);       // 定位到第一行开头
    lcd.print(displayLine);   // 更新显示
    strncpy(prevDisplayLine, displayLine, 16); // 保存当前显示内容
  }
}

// 清空输入缓冲区
void clearInputBuffer() {
  memset(inputBuffer, 0, INPUT_BUFFER_SIZE); // 清空缓冲区
  bufferIndex = 0;              // 重置索引
  lcd.setCursor(6,0);           // 定位到输入区域开始
  lcd.print("            ");    // 清除显示区域（12空格）
}

// 更新光标位置
void updateCursorDisplay() {
  lcd.setCursor(6 + bufferIndex, 0); // 光标定位在输入区域当前位置
}

// 发送串口数据
void sendSerialData() {
  Serial.print("<INPUT>");      // 发送起始标记
  Serial.println(inputBuffer);  // 发送缓冲区内容并换行
}

// 自动发送处理（防抖500ms）
void processDataTransfer() {
  static unsigned long lastSend = 0; // 上次发送时间
  // 如果缓冲区有内容且超过500ms未发送
  if (bufferIndex > 0 && millis() - lastSend > 500) {
    sendSerialData();     // 发送数据
    lastSend = millis();  // 更新最后发送时间
  }
}