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//  mbed-os-io-control
//  I/O制御プログラム（機械工学実験１）
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//  20161027 ... v1.0 ... originally written by Y.Kuroda for Mechatronics
//  20180917 ... v2.0 ... customised for Jikken1（mbed LPC1768専用）
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#include "mbed.h"

const int DELTA_T = 1;    // mainスレッドの時間間隔の設定[ms]（デフォルトは1ms）
int delta_t = DELTA_T;
int qbits = 6;            // 量子化シフト値
const int SIG_MYT = 0x1;  // signal番号
DigitalOut led1(LED1);
DigitalOut led2(LED2);
DigitalOut led3(LED3);
DigitalOut led4(LED4);

// p11,12　サンプリング周期設定ピン（デフォルトは0）
// p11上位ビット，p12下位ビット．0:1kHz, 1: 100Hz, 2: 10Hz, 3: 1Hz 
InterruptIn samplingtime_MSB(p11);
InterruptIn samplingtime_LSB(p12);

// p13,14　量子化粒度設定ピン（デフォルトは0）
// p13上位ビット，p14下位ビット．0:10bit, 1:8bit, 2:6bit, 3:4bit
InterruptIn quantization_MSB(p13);
InterruptIn quantization_LSB(p14);

// アナログ入出力ピン（入出力共に0 - 3.3V）
AnalogOut aout(p18);
AnalogIn  ain(p20);

// デジタル入力ピン（割り込みにより実現）
InterruptIn din1(p21);
InterruptIn din2(p22);

// 方形波，パルス波出力ピン
PwmOut squarewave(p23);
PwmOut pulsewave(p24);

// サンプリング処理をするスレッド（時間管理された処理）
void sampling_thread(const void* arg) {
    while(true){
        Thread::signal_wait(SIG_MYT);   // シグナルを待つ
        unsigned short a_data  = ain.read_u16(); // AD入力（ADは12ビット）
        aout.write_u16((a_data>>qbits)<<qbits);// DA出力（量子化粒度はピンにより設定）
    }
}

// 量子化粒度設定ハンドラ
void qsize_handler(void) {
    // 量子化設定ピン（p13,14）の設定を読んで量子化粒度を決定する
    // 設定ピンの状態を読み取り，２ビット値に変換
    int quantization = (quantization_MSB<<1)&0x2|quantization_LSB&0x1;
    qbits = 6+quantization*4;   // 量子化サイズの決定
    // （デジタル出力時の量子化サイズは 0:1024, 1:256, 2:64, 3:16 steps）
}    

//  サンプリングタイム設定割り込みハンドラ．．．時間設定ピンの状態が変化した時に呼び出される
void pinstate_handler(void) {
    // ピンの状態を読み取り，２ビット値に変換
    int samplingtime = (samplingtime_MSB<<1)&0x2|samplingtime_LSB&0x1;
    // 制御周期を10^nとする（n=0:1s, n=1:0.1s, n=2:0.01s, n=3:0.001s) 
    delta_t = (int)pow(10.0,(double)samplingtime);
    squarewave.period_ms(delta_t);  // 方形波の周期の設定
    pulsewave.period_ms(delta_t);   // パルス波の周期の設定
    squarewave.write(0.5F);         // duty比
    pulsewave.write(0.1F);          // duty比
}

//  デジタル入力割り込みハンドラ．．．デジタル入力信号の状態が変化した時に呼び出される
void din_handler(void) {
    led1 = din1;    // ピンの状態をそのままLEDの点灯状態にする
    led2 = din2;
}    

int main() {
    squarewave.period_ms(delta_t);  // 初期周期の設定
    pulsewave.period_ms(delta_t);   // 初期周期の設定
    squarewave.write(0.5F);         // 初期duty比（方形波=50%）
    pulsewave.write(0.1F);          // 初期duty比（パルス波=10%）

    samplingtime_MSB.rise(pinstate_handler);// 周期設定ハンドラの設定．
    samplingtime_MSB.fall(pinstate_handler);// 設定ピンの状態変化で
    samplingtime_LSB.rise(pinstate_handler);// ハンドラが呼び出される
    samplingtime_LSB.fall(pinstate_handler);// ようにする
    quantization_MSB.rise(qsize_handler);   // 量子化粒度設定ハンドラの設定
    quantization_MSB.fall(qsize_handler);
    quantization_LSB.rise(qsize_handler);
    quantization_LSB.fall(qsize_handler);
    din1.rise(&din_handler);            // デジタル入力ハンドラの設定
    din1.fall(&din_handler);            // din1,2の状態変化でハンドラ
    din2.rise(&din_handler);            // が呼ばれる
    din2.fall(&din_handler);

    Thread thread_dt(sampling_thread);  // サンプリング処理スレッドを起動

    while(true){
        Thread::wait(delta_t);          // mainスレッドの時間間隔の設定[ms]
        thread_dt.signal_set(SIG_MYT);  // スレッドへ再開シグナルを送る
        led4 = !led4;                   // 処理の先頭でLEDをを点滅
    }
}