#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>

// Macro flexível para acesso a qualquer registrador de 32 bits
#define REG(base, offset) (*(volatile uint32_t *)((base) + (offset)))

// Endereços Base do STM32L031K6
#define BASE_RCC    0x40021000
#define BASE_GPIOA  0x50000000
#define BASE_EXTI   0x40010400
#define BASE_SYSCFG 0x40010000
#define BASE_TIM21  0x40010800

// Variáveis Globais de Estado
volatile bool sistema_pausado = false;
volatile uint32_t ticks_ms = 0;
volatile uint8_t contador_4bits = 0;
volatile uint32_t tick_ultimo_clique = 0;

// Tabela de vetores de interrupção na RAM (Necessário para sobrescrever no Wokwi/Arduino)
uint32_t tabela_vetores_ram[48] __attribute__((aligned(256)));

// ============================================================================
// ROTINAS DE TRATAMENTO DE INTERRUPÇÃO (ISR)
// ============================================================================

// ISR do Botão (EXTI0 / Pino PA0)
extern "C" void handler_botao(void) {
    if (REG(BASE_EXTI, 0x14) & 1) {       // Checa a flag Pending Register (PR)
        REG(BASE_EXTI, 0x14) = 1;         // Limpa a flag escrevendo 1
        
        // Debounce via software (250ms)
        if ((ticks_ms - tick_ultimo_clique) > 250) {
            sistema_pausado = !sistema_pausado; // Alterna entre Play e Pause
            tick_ultimo_clique = ticks_ms;
        }
    }
}

// ISR do Timer 21 (Estoura a cada 1 milissegundo)
extern "C" void handler_timer(void) {
    if (REG(BASE_TIM21, 0x10) & 1) {      // Checa a flag de Update Interrupt (UIF)
        REG(BASE_TIM21, 0x10) &= ~1;      // Limpa a flag
        
        ticks_ms++; 
        
        // Se não estiver pausado, incrementa o contador a cada 1 segundo (1000 ms)
        if (!sistema_pausado) {
            if (ticks_ms % 1000 == 0) {
                contador_4bits++;
                if (contador_4bits > 15) {
                    contador_4bits = 0;
                }
            }
        }
    }
}

// ============================================================================
// INICIALIZAÇÃO
// ============================================================================
void setup() {
    // 1. Realocação da Tabela de Vetores (Bypass do Arduino Core)
    uint32_t *vetores_flash = (uint32_t*)0x08000000;
    for (int i = 0; i < 48; i++) {
        tabela_vetores_ram[i] = vetores_flash[i];
    }
    // Substitui os vetores padrão pelas nossas funções bare-metal
    tabela_vetores_ram[16 + 5]  = (uint32_t)handler_botao; 
    tabela_vetores_ram[16 + 20] = (uint32_t)handler_timer;   
    REG(0xE000ED00, 0x08) = (uint32_t)tabela_vetores_ram; // SCB_VTOR

    // 2. Habilitação de Clocks (GPIOA, SYSCFG e TIM21)
    REG(BASE_RCC, 0x2C) |= (1 << 0);           // IOPENR (GPIOA)
    REG(BASE_RCC, 0x34) |= (1 << 0) | (1 << 2);// APB2ENR (SYSCFG e TIM21)

    // 3. Configuração do Botão (PA0) -> Entrada com Pull-Up
    REG(BASE_GPIOA, 0x00) &= ~(3 << 0);        // MODER = 00 (Input)
    REG(BASE_GPIOA, 0x0C) &= ~(3 << 0);        // Limpa PUPDR
    REG(BASE_GPIOA, 0x0C) |=  (1 << 0);        // PUPDR = 01 (Pull-up)

    // 4. Configuração dos LEDs (PA1, PA3, PA4, PA5) -> Saída Digital
    uint32_t mask_moder = (3 << 2) | (3 << 6) | (3 << 8) | (3 << 10);
    uint32_t cfg_moder  = (1 << 2) | (1 << 6) | (1 << 8) | (1 << 10);
    REG(BASE_GPIOA, 0x00) &= ~mask_moder;
    REG(BASE_GPIOA, 0x00) |= cfg_moder;

    // 5. Configuração da Interrupção Externa (EXTI0) no PA0
    REG(BASE_SYSCFG, 0x08) &= ~(0xF << 0);     // Linka EXTI0 à porta PA
    REG(BASE_EXTI, 0x00) |= (1 << 0);          // IMR: Desmascara interrupção
    REG(BASE_EXTI, 0x0C) |= (1 << 0);          // FTSR: Dispara na borda de descida

    // 6. Configuração do Temporizador (TIM21) para 1kHz (1ms)
    // Clock do Wokwi Nucleo L031K6 = 32 MHz. Prescaler = 32, Auto-Reload = 1000
    REG(BASE_TIM21, 0x28) = 31;                // PSC
    REG(BASE_TIM21, 0x2C) = 999;               // ARR
    REG(BASE_TIM21, 0x0C) |= (1 << 0);         // DIER: Habilita interrupção de update
    REG(BASE_TIM21, 0x00) |= (1 << 0);         // CR1: Habilita contagem do timer

    // 7. Configuração do Controlador de Interrupções (NVIC)
    REG(0xE000E100, 0x00) |= (1 << 5) | (1 << 20); // Ativa linhas 5 (EXTI) e 20 (TIM21)
}

// ============================================================================
// LOOP PRINCIPAL
// ============================================================================
void loop() {
    uint32_t estado_porta = REG(BASE_GPIOA, 0x14); // Lê o ODR atual
    
    // Zera apenas os pinos dos LEDs (PA1, PA3, PA4, PA5)
    estado_porta &= ~((1 << 1) | (1 << 3) | (1 << 4) | (1 << 5)); 
    
    // Mapeamento matemático dos bits sem usar IFs:
    // Bit 0 do contador vai para o Bit 1 da porta (PA1)
    // Bit 1 vai para PA3, Bit 2 para PA4, Bit 3 para PA5.
    uint32_t out = 0;
    out |= ((contador_4bits >> 0) & 1) << 1;
    out |= ((contador_4bits >> 1) & 1) << 3;
    out |= ((contador_4bits >> 2) & 1) << 4;
    out |= ((contador_4bits >> 3) & 1) << 5;
    
    // Atualiza o registrador de saída
    REG(BASE_GPIOA, 0x14) = (estado_porta | out);
}