// ПР7. Вывод напряжения делителя на символьный дисплей LCD 16x2 по I2C
// Плата: NUCLEO-C031C6, Wokwi + STM32duino
// Автор: Алексеев Ф.В., ЭФБО-08-23
//
// Дисплей HD44780 16x2 с адаптером PCF8574 (адрес 0x27), шина I2C1:
//   SDA = PB9 (D14), SCL = PB8 (D15), частота шины 100 кГц
// Биты PCF8574: P0 = RS, P1 = RW, P2 = E, P3 = подсветка, P4…P7 = D4…D7
// Делитель напряжения -> A0 (PA0), АЦП 12 бит, Uref = 3,3 В

#include <Wire.h>

#define LCD_ADDR  0x27
#define ADC_PIN   A0
const uint32_t UREF_MV = 3300, ADC_MAX = 4095;

// ------------------- минимальный драйвер LCD по I2C -------------------
const uint8_t BL = 0x08, EN = 0x04, RS = 0x01;

void pcfWrite(uint8_t b) {                   // запись байта в расширитель PCF8574
  Wire.beginTransmission(LCD_ADDR);
  Wire.write(b | BL);
  Wire.endTransmission();
}
void lcdNibble(uint8_t n, uint8_t mode) {    // передача полубайта со стробом E
  pcfWrite((n & 0xF0) | mode | EN);
  delayMicroseconds(1);
  pcfWrite((n & 0xF0) | mode);
  delayMicroseconds(50);
}
void lcdSend(uint8_t b, uint8_t mode) {      // байт = старший + младший полубайт
  lcdNibble(b & 0xF0, mode);
  lcdNibble((b << 4) & 0xF0, mode);
}
void lcdCmd(uint8_t c)  { lcdSend(c, 0);  if (c < 4) delay(2); }
void lcdChar(char ch)   { lcdSend(ch, RS); }
void lcdPrint(const char *s) { while (*s) lcdChar(*s++); }
void lcdSetCursor(uint8_t col, uint8_t row) { lcdCmd(0x80 | (col + (row ? 0x40 : 0x00))); }

void lcdInit() {
  delay(50);
  lcdNibble(0x30, 0); delay(5);              // последовательность перехода в 4-битный режим
  lcdNibble(0x30, 0); delay(1);
  lcdNibble(0x30, 0);
  lcdNibble(0x20, 0);
  lcdCmd(0x28);                              // 4 бита, 2 строки, шрифт 5x8
  lcdCmd(0x0C);                              // дисплей вкл., курсор выкл.
  lcdCmd(0x06);                              // автоинкремент адреса
  lcdCmd(0x01);                              // очистка
}

// ------------------- формирование строк -------------------
// Строки всегда имеют длину 16 символов: экран не очищается, а перезаписывается,
// поэтому мерцания нет.
void buildLines(uint32_t code, char *l1, char *l2) {
  uint32_t mv  = (code * UREF_MV + ADC_MAX / 2) / ADC_MAX;    // напряжение, мВ
  uint32_t p10 = (code * 1000 + ADC_MAX / 2) / ADC_MAX;       // процент x10
  snprintf(l1, 17, "U=%lu.%03luV %3lu.%lu%%", mv / 1000, mv % 1000, p10 / 10, p10 % 10);
  char bar[8];
  uint8_t n = (code * 7 + ADC_MAX / 2) / ADC_MAX;              // шкала из 7 ячеек
  for (uint8_t i = 0; i < 7; i++) bar[i] = i < n ? (char)0xFF : '_';
  bar[7] = 0;
  snprintf(l2, 17, "ADC=%4lu %s", code, bar);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  analogReadResolution(12);
  Wire.begin();                              // I2C1, PB9/PB8
  Wire.setClock(100000);                     // стандартный режим 100 кГц
  lcdInit();
  lcdSetCursor(0, 0); lcdPrint("  RTU MIREA PKS ");
  lcdSetCursor(0, 1); lcdPrint(" Alekseev F.V.  ");
  delay(1500);
  Serial.println("LCD1602 I2C @0x27 ready, refresh 5 Hz");
}

void loop() {
  static uint32_t tLast = 0, lastCode = 0xFFFF;
  if (millis() - tLast < 200) return;        // обновление 5 раз в секунду
  tLast = millis();

  uint32_t sum = 0;
  for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) sum += analogRead(ADC_PIN);
  uint32_t code = (sum + 4) / 8;             // усреднение 8 отсчётов

  char l1[17], l2[17];
  buildLines(code, l1, l2);
  lcdSetCursor(0, 0); lcdPrint(l1);
  lcdSetCursor(0, 1); lcdPrint(l2);

  if (code != lastCode) {                    // в порт — только при изменении
    lastCode = code;
    Serial.print(l1); Serial.print(" | ADC = "); Serial.println(code);
  }
}