/**
  * @file    hd44780.c
  * @brief   Простой и относительно универсальный вывод данных на дисплей
  *          с контроллером HD44780.
  * @details Для использования необходимо написать:
  *            - функцию задержки на 500 нс или более;
  *            - функцию установки данных DB[3:0] на дисплее.
  *            - функцию установки сигнала RS на дисплее.
  *            - функцию установки сигнала E на дисплее.
  *
  *          Указатели на эти функции передаются функции инициализации дисплея,
  *          которая создает значительную задержку (не менее 25 мс).
  *          Далее необходимо вызывать функцию hd44780_update с периодичностью не менее 40 мкс,
  *          но не более необходимого для визуально быстрого обновления содержимого дисплея.
  *          Содержимое дисплея можно менять функциями @link hd44780_putc @endlink и @link hd44780_putstring @endlink.
  */
#include "hd44780.h"

#define HD44780_CMD_CLEARDISPLAY 0x01
#define HD44780_CMD_ENTRYMODESET 0x04
#define HD44780_CMD_DISPLAYCONTROL 0x08
#define HD44780_CMD_FUNCTIONSET 0x20
#define HD44780_CMD_SETDDRAMADDR 0x80

#define HD44780_DISPLAYON_MASK 0x04
#define HD44780_DISPLAYOFF_MASK 0x00

#define HD44780_4BITMODE_MASK 0x00
#define HD44780_2LINE_MASK 0x08
#define HD44780_1LINE_MASK 0x00

#define HD44780_FLAG_ENTRYRIGHT 0x02

#define HD44780_STRING_1_OFFSET 0x00
#define HD44780_STRING_2_OFFSET 0x40
#define HD44780_STRING_3_OFFSET 0x10
#define HD44780_STRING_4_OFFSET 0x50

void hd44780_state_init(hd44780_state_t *state,
                        uint8_t width,
                        uint8_t height,
                        void (*delay_w)(void),
                        void (*set_data)(uint8_t),
                        void (*set_RS)(uint8_t),
                        void (*set_E)(uint8_t)) {
  uint8_t i, j;

  state->delay_w = delay_w;
  state->set_data = set_data;
  state->set_RS = set_RS;
  state->set_E = set_E;
  state->width = width;
  state->height = height;
  state->cursor_x = 0;
  state->cursor_y = 0;

  for (i = 0; i < width; i++) {
    for (j = 0; j < height; j++) {
      state->data[i][j] = ' ';
    }
  }
}

void hd44780_write_nibble(hd44780_state_t *state, uint8_t data) {
  state->delay_w();
  state->set_data(data);
  state->delay_w();
  state->set_E(1);
  state->delay_w();
  state->set_E(0);
  state->delay_w();
}

void hd44780_write_cmd(hd44780_state_t *state, uint8_t cmd) {
  state->set_RS(0);
  hd44780_write_nibble(state, cmd >> 4);
  hd44780_write_nibble(state, cmd);
}

void hd44780_write_data(hd44780_state_t *state, uint8_t data) {
  state->set_RS(1);
  hd44780_write_nibble(state, data >> 4);
  hd44780_write_nibble(state, data);
}

void delay_40us(hd44780_state_t *state) {
  uint16_t i;
  for (i = 0; i < 100; i++) {
    state->delay_w();
  }
}

void hd44780_init(hd44780_state_t *state,
                        uint8_t width,
                        uint8_t height,
                        void (*delay_w)(void),
                        void (*set_data)(uint8_t),
                        void (*set_RS)(uint8_t),
                        void (*set_E)(uint8_t)) {
  uint16_t i;

  hd44780_state_init(state, width, height, delay_w, set_data, set_RS, set_E);

  state->set_E(0);
  state->set_RS(0);
  state->set_data(0);

  // Ожидание 20 мс.
  for (i = 0; i < 40000; i++) {
    state->delay_w();
  }

  // Установка разрядности интерфейса.
  hd44780_write_nibble(state, 0x03);
  // Задержка не менее 4,1 мс.
  for (i = 0; i < 10000; i++) {
    state->delay_w();
  }
  hd44780_write_nibble(state, 0x03);
  delay_40us(state);
  hd44780_write_nibble(state, 0x03);
  delay_40us(state);
  hd44780_write_nibble(state, 0x02);

  // Установка параметров.
  hd44780_write_cmd(state, HD44780_CMD_FUNCTIONSET | HD44780_4BITMODE_MASK | HD44780_2LINE_MASK);
  delay_40us(state);

  // Выключение дисплея.
  hd44780_write_cmd(state, HD44780_CMD_DISPLAYCONTROL | HD44780_DISPLAYOFF_MASK);
  delay_40us(state);

  // Очистка дисплея.
  hd44780_write_cmd(state, HD44780_CMD_CLEARDISPLAY);
  // Ожидание не менее 1,5 мс.
  for (i = 0; i < 20000; i++) {
    state->delay_w();
  }

  hd44780_write_cmd(state, HD44780_CMD_ENTRYMODESET | HD44780_FLAG_ENTRYRIGHT);
  delay_40us(state);

  hd44780_write_cmd(state, HD44780_CMD_DISPLAYCONTROL | HD44780_DISPLAYON_MASK);
  delay_40us(state);
}

/**
  * @brief  Вывод символа на дисплей по заданным координатам.
  * @param  state: Указатель на структуру с состоянием дисплея.
  * @param  xpos: Положение символа по горизонтали.
  * @param  ypos: Положение символа по вертикали.
  * @param  ch: Код выводимого символа.
  */
void hd44780_putc(hd44780_state_t *state, uint8_t xpos, uint8_t ypos, char ch) {
  state->data[xpos][ypos] = (char)ch;
}

/**
  * @brief  Вывод символа на дисплей по заданным координатам.
  * @param  state: Указатель на структуру с состоянием дисплея.
  * @param  xpos: Положение начала строки по горизонтали.
  * @param  ypos: Положение начала строки по вертикали.
  * @param  str: Указатель на выводимую строку.
  */
void hd44780_putstring(hd44780_state_t *state, uint8_t xpos, uint8_t ypos, char *str) {
  while ((xpos < state->width - 1) && *str) {
    state->data[xpos][ypos] = (char)(*str);
    str++;
    xpos++;
  }
}

void hd44780_update(hd44780_state_t *state) {
  if (state->cursor_x == state->width) {
    state->cursor_x = 0;
    state->cursor_y++;
    if (state->cursor_y == state->height) {
      state->cursor_y = 0;
    }
    uint8_t addr = state->cursor_x;
    switch (state->cursor_y) {
      case 0:
        addr += HD44780_STRING_1_OFFSET;
        break;
      case 1:
        addr += HD44780_STRING_2_OFFSET;
        break;
      case 2:
        addr += HD44780_STRING_3_OFFSET;
        break;
      case 3:
        addr += HD44780_STRING_4_OFFSET;
        break;
    }
    hd44780_write_cmd(state, HD44780_CMD_SETDDRAMADDR | addr);
  } else {
    hd44780_write_data(state, state->data[state->cursor_x][state->cursor_y]);
    state->cursor_x++;
  }
}