// biblioteca para o nosso DMA
#include <SPI.h>

// esse é o tamanho dos endereços da nossa transferencia de dados
#define BUFFER_SIZE 50000

// de onde vem e pra onde vai
uint8_t sourceBuffer[BUFFER_SIZE];
uint8_t destBuffer[BUFFER_SIZE];

SPIClass spi(VSPI);

// o volatile faz a gente checar o valor na memoria e não no cache, assim vemos que ele realmente muda na memória.
volatile int dmaVariable = 0;

// vamos deixar isso tocando enquanto as operações ocorrem para termos ciencia de que:
// 1. Nosso sistema está rodando integralmente
// 2. A cpu *quase* não para seus processos (a gente rouba 2 ciclos pra fazer 2 coisas)
TaskHandle_t heartbeatTaskHandle;

void heartbeatTask(void *parameter) {

  while (true) {
    Serial.print(".");
    vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
  }
}

// cronometramos o tempo da copia de dados para o nosso periférico
void cpuCopyTest() {

  Serial.println("\n\n=== CPU COPY TEST ===");

  unsigned long start = millis();

  for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++) {
    destBuffer[i] = sourceBuffer[i];
  }

  unsigned long elapsed = millis() - start;

  Serial.print("\nCPU copy completed in ");
  Serial.print(elapsed);
  Serial.println(" ms");
}

// Aqui:
// 1. mandamos o pedido de transferencia fazendo uma cópia do dmaBuffer pelo source
// 2. Checamos se ela não é maior q o buffer_size
// 3. inicianmos a troca.
// 4. Depois de iniciada, o dma vai alterar os dados sozinho, ou seja, internamente.
// obs: no wowki isso é conceptual, ou seja, a cpu do esp q vai fazer, é de mentira.
// Em um esp32 real não teria pausa total nos heartbeats, somente um leve gargalo. 
void dmaTransferTest() {

  Serial.println("\n\n=== DMA TRANSFER TEST ===");

  uint8_t *dmaBuffer = (uint8_t *)heap_caps_malloc(
    BUFFER_SIZE,
    MALLOC_CAP_DMA
  );

  if (!dmaBuffer) {
    Serial.println("DMA buffer allocation failed!");
    return;
  }

  memcpy(dmaBuffer, sourceBuffer, BUFFER_SIZE);

  unsigned long start = millis();

  spi.beginTransaction(SPISettings(
    40000000,
    MSBFIRST,
    SPI_MODE0
  ));

  // transferência DMA ocorre internamente
  spi.transferBytes(
    dmaBuffer,
    NULL,
    BUFFER_SIZE
  );

  spi.endTransaction();

  unsigned long elapsed = millis() - start;

  Serial.print("\nDMA transfer completed in ");
  Serial.print(elapsed);
  Serial.println(" ms");

  heap_caps_free(dmaBuffer);
}

// No setup inicializamos os seriais pra visualizar tudo isso.
void setup() {

  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);

  Serial.println("ESP32 DMA Demo");

  // Preenchemos o buffer de source
  for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++) {
    sourceBuffer[i] = i % 256;
  }

  // Iniciamos a task da heartbeat
  xTaskCreatePinnedToCore(
    heartbeatTask,
    "Heartbeat",
    2048,
    NULL,
    1,
    &heartbeatTaskHandle,
    0
  );

  spi.begin(); // nosso dma controller

  delay(1000);
}

void variableTransferTest() {

  Serial.println("\n\n=== VARIABLE DMA TEST ===");

  uint8_t *dmaBuffer = (uint8_t *)heap_caps_malloc(
    BUFFER_SIZE,
    MALLOC_CAP_DMA
  );

  if (!dmaBuffer) {
    Serial.println("DMA buffer allocation failed!");
    return;
  }

  memcpy(dmaBuffer, sourceBuffer, BUFFER_SIZE);

  spi.beginTransaction(SPISettings(
    40000000,
    MSBFIRST,
    SPI_MODE0
  ));

  // iniciamos a transferência DMA
  spi.transferBytes(
    dmaBuffer,
    NULL,
    BUFFER_SIZE
  );

  // enquanto o DMA ocorre, a CPU continua printando a variável
  for (dmaVariable = 0; dmaVariable <= 1000; dmaVariable++) {

    Serial.print("DMA Variable Value: ");
    Serial.println(dmaVariable);
    delay(0.01);
  }

  spi.endTransaction();

  Serial.println("\n\nVariable test complete.");

  heap_caps_free(dmaBuffer);
}

void tests(){
  cpuCopyTest(); // teste pra ver se a cópia funciona

  Serial.println("\nWaiting 3 seconds for transfer test.");
  delay(3000);

  dmaTransferTest(); // teste de transferencia

  Serial.println("\nWaiting 3 seconds for variable DMA test.");
  delay(3000);

  variableTransferTest();
  
  Serial.println("\n\nDemo complete.");
  Serial.println("\nWaiting 5 seconds to show again.");
  delay(5000);
}

void loop() {
  tests();
}