#include "Arduino.h"
extern "C" {
#include "stm32c0xx_hal.h"
}

/* ================= LCD LOW LEVEL ================= */

void LCD_PulseE()
{
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET);
  delay(1);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);
  delay(1);
}

void LCD_Write4(uint8_t nibble)
{
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5,  (nibble & 0x01) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET); // D4
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_4,  (nibble & 0x02) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET); // D5
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_10, (nibble & 0x04) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET); // D6
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_3,  (nibble & 0x08) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET); // D7
  LCD_PulseE();
}

void LCD_Send(uint8_t val, bool rs)
{
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, rs ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET); // RS
  LCD_Write4(val >> 4);   // high nibble
  LCD_Write4(val & 0x0F); // low nibble
}

void LCD_Command(uint8_t cmd)
{
  LCD_Send(cmd, false);
  delay(2);
}

void LCD_Data(char data)
{
  LCD_Send(data, true);
}

/* ================= LCD HIGH LEVEL ================= */

void LCD_Init()
{
  delay(40);

  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); // RS=0

  LCD_Write4(0x03);
  delay(5);
  LCD_Write4(0x03);
  delay(5);
  LCD_Write4(0x03);
  delay(5);
  LCD_Write4(0x02); // 4-bit mode

  LCD_Command(0x28); // 4-bit, 2 line
  LCD_Command(0x0C); // display ON
  LCD_Command(0x01); // clear
  delay(2);
  LCD_Command(0x06); // entry mode
}

void LCD_Print(const char *s)
{
  while (*s) LCD_Data(*s++);
}

/* ================= KEYPAD ================= */

char Keypad_Scan()
{
  const char keymap[4][4] = {
    {'1','2','3','A'},
    {'4','5','6','B'},
    {'7','8','9','C'},
    {'*','0','#','D'}
  };

  GPIO_TypeDef* rPort[4] = {GPIOA, GPIOA, GPIOB, GPIOA};
  uint16_t rPin[4] = {GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_11, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_4};

  GPIO_TypeDef* cPort[4] = {GPIOA, GPIOA, GPIOC, GPIOC};
  uint16_t cPin[4] = {GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_13};

  for (int r = 0; r < 4; r++)
  {
    for (int i = 0; i < 4; i++)
      HAL_GPIO_WritePin(rPort[i], rPin[i], GPIO_PIN_SET);

    HAL_GPIO_WritePin(rPort[r], rPin[r], GPIO_PIN_RESET);
    delay(1);

    for (int c = 0; c < 4; c++)
      if (HAL_GPIO_ReadPin(cPort[c], cPin[c]) == GPIO_PIN_RESET)
        return keymap[r][c];
  }
  return 0;
}

/* ================= SETUP / LOOP ================= */

void setup()
{
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

  GPIO_InitTypeDef g = {0};
  g.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  g.Pull = GPIO_NOPULL;
  g.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

  g.Pin = GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_7 | GPIO_PIN_12 | GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_4;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &g);

  g.Pin = GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_1;
  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &g);

  g.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  g.Pull = GPIO_PULLUP;

  g.Pin = GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_0;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &g);

  g.Pin = GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &g);

  LCD_Init();
  LCD_Command(0x80);
  LCD_Print("Key Pressed:");
}

void loop()
{
  char k = Keypad_Scan();
  if (k)
  {
    LCD_Command(0xC0);
    LCD_Data(k);
    delay(300);
  }
}