/**********************************************************/
/*                                                        */
/*  CMOS-EYE 色判定サンプルプログラム                     */
/*  Target:H8Tiny/3687F(BestTechnorogy BTC065)            */
/*  Environment:GDL1.5.0.52                               */
/*  Since:2006.8.18                                       */
/*  (c) AsakusaGiken Co., LTD.                            */
/*                                                        */
/**********************************************************/

/*-----------------------------------------------------------------------------------
ピンアサイン

(CMOS-EYE<-H8/3687)
A0  P30
A1  P31
A2  P32
A3  P33
A4  P34
A5  P35
A6  P36
A7  P37
A8  P10
A9  P11
A10 P12
A11 P14
A12 P15
A13 P16
A14 P17
A15 P70
A16 P74
A17 P75
A18 P76
D0  P60
D1  P61
D2  P62
D3  P63
D4  P64
D5  P65
D6  P66
D7  P67
M0  P53
M1  P54
M2  P55
CE  P50
WE  P51
OE  P52
ST  P24
BSY P23

(PC<-H8/3687)*プログラム転送用(BTC065は標準でSCI3経由でPGをダウンロード)
RX  P21/RXD
TX  P22/TXD

(オシロ<-H8/3687)*TESTは処理時間測定用、オシロスコープで波形を計測
TEST  P20

(AGB65<-H8/3687)*CMOS-EYEシリアル命令及び、AGB65シリーズを動かす用
RX  P71/RXD_2
TX  P72/TXD_2

(その他空き)
P56/SDA
P57/SCL
PB0/AN0-PB7/AN7

------------------------------------------------------------------------------------------*/


/*-----------------------------------------------*/
/* インクルード                                  */
/*-----------------------------------------------*/
#include <3687.h>       /* H8 Tinyの内部I/O定義をインクルード(GDL付属のヘッダファイル) */


/*-----------------------------------------------*/
/* 名称定義                                      */
/*-----------------------------------------------*/
/*---ピン---*/
#define ADDR1 IO.PDR3.BYTE
#define ADDR2 IO.PDR1.BYTE
#define ADDR3 IO.PDR7.BYTE
#define DATA IO.PDR6.BYTE
#define M0 IO.PDR5.BIT.B3
#define M1 IO.PDR5.BIT.B4
#define M2 IO.PDR5.BIT.B5
#define CE IO.PDR5.BIT.B0
#define WE IO.PDR5.BIT.B1
#define OE IO.PDR5.BIT.B2
#define ST IO.PDR2.BIT.B4
#define BSY IO.PDR2.BIT.B3
#define TEST IO.PDR2.BIT.B0
#define RX_2 IO.PDR7.BIT.B1
#define TX_2 IO.PDR7.BIT.B2
/*---IO方向---*/
#define DATA_DIR IO.PCR6
#define INPUT 0
#define ALL_INPUT 0x00
#define OUTPUT 1
#define ALL_OUTPUT 0xFF
/*---その他---*/
#define LOW 0
#define HIGH 1


/*-----------------------------------------------*/
/* グローバル変数                                */
/*-----------------------------------------------*/
unsigned char snd_data[17];               /*送信データ格納配列*/
int R,G,B,diff,x,y,length;                /*色関係変数*/
unsigned char pix9[9];

/*-----------------------------------------------*/
/* アドレスセット関数                            */
/*-----------------------------------------------*/
void set_address(unsigned long myAddr)
{
  /*3687はビット3が抜けているポートが多いので、アドレッシングは少し面倒です。*/
  /*今回はポート１、３、７を使って１９ビットのアドレスを出力しています。*/
  /*引数は19ビット以上必要なのでlong long 型(32ビット)*/
  ADDR1 = (unsigned char)(0x000000FF & myAddr);
  ADDR2 = (unsigned char)( ((0x00000700 & myAddr)>>8) + ((0x00007800 & myAddr)>>7) );
  ADDR3 = (unsigned char)( ((0x00008000 & myAddr)>>15) + ((0x00070000 & myAddr)>>12) );
}


/*-----------------------------------------------*/
/* IO初期化関数                                  */
/*-----------------------------------------------*/
void init_io(void)
{
  /*---アドレスバス---*/
  IO.PCR3 = ALL_OUTPUT;      /*P30-P37を出力へ*/
  IO.PCR1 = ALL_OUTPUT;      /*P10-P17を出力へ*/
  IO.PCR7 = ALL_OUTPUT;      /*P70-P76を出力へ*/
  /*---データバス---*/
  IO.PCR6 = ALL_INPUT;       /*P60-P67をとりあえず入力へ*/
  /*---シリアルポート---*/
  IO.PMR1.BIT.TXD = 1;       /*TXDをシリアル端子に設定*/
  SCI3.SCR3.BIT.RE = 1;      /*RXDを有効(P21をシリアル端子に設定)*/
  IO.PMR1.BIT.TXD2 = 1;      /*TXD_2をシリアル端子に設定*/
  SCI3_2.SCR3.BIT.RE = 1;    /*RXDを有効(P21をシリアル端子に設定)*/
  /*---SCI3_2のシリアル設定---*/
  SCI3_2.SMR.BIT.COM = 0;    /*調歩同期（非同期）*/
  SCI3_2.SMR.BIT.CHR = 0;    /*データ長８ビット*/
  SCI3_2.SMR.BIT.PE = 0;     /*パリティなし*/
  SCI3_2.SMR.BIT.STOP = 0;   /*ストップビット１*/
  SCI3_2.SMR.BIT.CKS = 0;    /*クロック分周 0:0 1:CLK/4 2:CLK/16 3:CLK/64*/
  SCI3_2.BRR = 64;           /*ボーレート設定、クロック20MHz時9600bpsの設定値=64(データシートより) H8で"クロック20MHzの場合"は正確な115200bpsは出ません。*/
  SCI3_2.SCR3.BIT.TE = 1;    /*SCI3_2送信有効*/
  /*---コントロール線---*/
  IO.PMR5.BYTE = 0x00;       /*PORT5を全て汎用IOへ*/
  IO.PCR5 = ALL_OUTPUT;      /*P50-P55(M0-2,CE.OE.WE)を出力へ*/
  IO.PCR2 = 0x15;            /*P24,P22,P20(ST,TXD,TEST)を出力へ、P23,P21(BSY,RXD)を入力へ*/
  /*---タイマ設定（ウェイト用）---*/
  TV.TCRV0.BIT.CCLR = 1;      // コンペアマッチAでTCNVクリア
  TV.TCRV0.BIT.CKS  = 0;      // 停止
  TV.TCRV1.BIT.ICKS = 1;      // 上記CKS=3と併用で φ/128=156.25kHz
  TV.TCSRV.BIT.CMFA = 0;      // フラグクリア
  TV.TCNTV          = 0;      // タイマカウンタクリア
  TV.TCORA          = 156-1;  // タイムコンスタントレジスタA設定 156.25kHz/125≒1ms
  /*---初期値---*/
  set_address(0);
  M0 = LOW;
  M1 = LOW;
  M2 = LOW;
  CE = HIGH;
  WE = HIGH;
  OE = HIGH;
  ST = HIGH;
}


/*-----------------------------------------------*/
/* msウェイト関数                                */
/*-----------------------------------------------*/
void wait_ms(unsigned long num)
{
  long i;

  TV.TCRV0.BIT.CKS  = 3;          // カウント開始
  for (i = 0; i < num; i++) {
    while (!TV.TCSRV.BIT.CMFA) ;  // TCNTV=TCORAフラグ待ち
    TV.TCSRV.BIT.CMFA = 0;        // フラグクリア
  }
  TV.TCRV0.BIT.CKS = 0;           // カウント停止
}


/*-----------------------------------------------*/
/* SCI3_2からデータ送信関数                      */
/*-----------------------------------------------*/
/* sndData[] に格納されている変数を、txLength数分だけ送信*/
void tx2(unsigned char txLength)
{
  int i;
  for (i=0; i<txLength; i++){
      while(SCI3_2.SSR.BIT.TDRE == 0){};    /*送信データがエンプティになるまで待つ*/
      SCI3_2.TDR = snd_data[i];             /*送信データをセット（この後、自動で送信される）*/
  }
}


/*-----------------------------------------------*/
/* １ピクセルデータ読み込み関数                  */
/*-----------------------------------------------*/
/*この関数前に、 CE=LOW; と DATA_DIR = ALL_INPUT; を実行する必要あり*/
/*gpAddr：読み取りアドレス*/
unsigned char getPixData(unsigned long gpAddr)
{
    unsigned char result;       /*結果一時保存用変数*/
    set_address(gpAddr);        /*アドレスセット*/
    OE = LOW;                   /*OE=LOWでデータバスにデータが表れる*/
    result = DATA;              /*データを変数へ保存*/
    OE = HIGH;                  /*読み込みが終わったらOEをHIGHに戻す*/
    return result;              /*結果をリターン*/
}


/*-----------------------------------------------*/
/* １ピクセルデータ書き込み関数                  */
/*-----------------------------------------------*/
/*この関数前に、 CE=LOW; と DATA_DIR = ALL_OUTPUT; を実行する必要あり*/
/*spAddr：書き込みアドレス spData:書き込みデータ*/
void setPixData(unsigned long spAddr, unsigned char spData)
{
    set_address(spAddr);        /*アドレスセット*/
    DATA = spData;              /*データバスに値を出力*/
    WE = LOW;                   /*WEをLOWで書き込み*/
    WE = HIGH;                  /*終わったらHIGHに戻す*/
}


/*-----------------------------------------------*/
/* 撮影関数                                      */
/*-----------------------------------------------*/
void shatter(void)
{
  while (BSY == LOW){};         /*CMOS-EYEがBUSYなら待つ*/
  ST = LOW;                     /*シャッターを切る*/
  wait_ms(1);
  ST = HIGH;
  wait_ms(1);                   /*撮影が開始されるまで少し待つ*/
  while (BSY == LOW);           /*撮影が終了するまで待つ(約70-100msかかる)*/
}

/*-----------------------------------------------*/
/* 指定範囲のR,G,B平均を格納                     */
/*-----------------------------------------------*/
void colorMem(int x1, int y1, int x2, int y2, int myX, int myY
              , unsigned long mySize, unsigned long stAddr)
{
  int tx,ty;
  unsigned long Rave,Gave,Bave,totalPix,nowAddr;
  Rave=0; Gave=0; Bave=0;                             /*平均値一時格納変数初期化*/
  CE = LOW;                                           /*SRAMを有効*/
  DATA_DIR = ALL_INPUT;                               /*データバスを入力へ*/
  for (ty=0; ty<(y2-y1); ty++){                       /*縦ループ*/
    nowAddr = stAddr + x1 + (myX*(ty+y1));              /*アドレスを改行*/
    for (tx=0; tx<(x2-x1); tx++){                       /*横ループ*/
      Rave += getPixData(nowAddr + tx);                 /*R値加算*/
      Gave += getPixData(nowAddr + tx + mySize);        /*G値加算*/
      Bave += getPixData(nowAddr + tx + (mySize<<1));   /*B値加算*/
    }
  }
  totalPix = ((x2-x1) * (y2-y1));                     /*範囲内画素数*/
  Rave = Rave / totalPix;                             /*R平均値計算*/
  Gave = Gave / totalPix;                             /*G平均値計算*/
  Bave = Bave / totalPix;                             /*B平均値計算*/
  R = (unsigned char)Rave;                            /*R値格納*/
  G = (unsigned char)Gave;                            /*G値格納*/
  B = (unsigned char)Bave;                            /*B値格納*/
  DATA_DIR = ALL_OUTPUT;                              /*デバック用に各値を30000番地以降に格納*/
  setPixData(30000,R);
  setPixData(30001,G);
  setPixData(30002,B);
  setPixData(30003,(unsigned char)x1);
  setPixData(30004,(unsigned char)y1);
  setPixData(30005,(unsigned char)x2);
  setPixData(30006,(unsigned char)y2);
//SCI3_PRINTF("Rave=%d\r\n",Rave);        //プログラミング時にデバックで使用
//SCI3_PRINTF("Gave=%d\r\n",Gave);
//SCI3_PRINTF("Bave=%d\r\n---\r\n",Bave);
  CE = HIGH;                                          /*SRAMを無効*/
}


/*-------------------------------------------------*/
/* 色抽出関数 (ニ値化画像作成）                    */
/*-------------------------------------------------*/
void colorDetect(unsigned long stAddr, unsigned long mySize, int myX, int myDiff)
{
  int cnt;
  unsigned char myR,myG,myB,R_hi,R_lo,G_hi,G_lo,B_hi,B_lo;
  unsigned long nowAddr, toAddr;
  nowAddr = stAddr;                 /*対象先頭アドレスをセット*/
  toAddr = stAddr + (mySize*3);     /*ニ値化画像先頭アドレス(カラー画像の隣の領域)*/
  if (R < myDiff){                  /*RGBの上限値と下限値をセット*/
    R_lo = 0;                       /* (0-255の範囲に収める) */
  }else{
    R_lo = R - myDiff;
  }
  if ((R + myDiff) > 255){
    R_hi = 255;
  }else{
    R_hi = R + myDiff;
  }
  if (G < myDiff){
    G_lo = 0;
  }else{
    G_lo = G - myDiff;
  }
  if ((G + myDiff) > 255){
    G_hi = 255;
  }else{
    G_hi = G + myDiff;
  }
  if (B < myDiff){
    B_lo = 0;
  }else{
    B_lo = B - myDiff;
  }
  if ((B + myDiff) > 255){
    B_hi = 255;
  }else{
    B_hi = B + myDiff;
  }
  CE = LOW;
  for (cnt=0; cnt<mySize; cnt++){                   /*１画面分ループ*/
    DATA_DIR = ALL_INPUT;                           /*データバスを入力へ*/
    myR = getPixData(stAddr + cnt);                 /*各色読み出し*/
    myG = getPixData(stAddr + cnt + mySize);
    myB = getPixData(stAddr + cnt + (mySize<<1));
    DATA_DIR = ALL_OUTPUT;                          /*データバスを出力へ*/
    if (myR >= R_lo && myR <= R_hi && myG >= G_lo && myG <= G_hi && myB >= B_lo && myB <=B_hi){
      setPixData(toAddr + cnt, 0);                  /*範囲内の場合は黒(0)を描画*/
    }else{
      setPixData(toAddr + cnt, 255);                /*範囲外の場合は白(255)を描画*/
    }
  }
  CE = HIGH;                        /*CEをHIGH*/
  DATA_DIR = ALL_INPUT;             /*データバスを入力へ*/
}


/*-------------------------------------------------*/
/* 周囲９ピクセル値取得                            */
/*-------------------------------------------------*/
/*この関数前に、 CE=LOW; と DATA_DIR = ALL_INPUT; を実行する必要あり*/
/* myAddr:対象アドレス px:画面幅 */
void getPix9(unsigned long myAddr, int px)
{
  pix9[0] = getPixData(myAddr + 1);         /*右*/
  pix9[1] = getPixData(myAddr - px + 1);    /*右上*/
  pix9[2] = getPixData(myAddr - px);        /*上*/
  pix9[3] = getPixData(myAddr - px - 1);    /*左上*/
  pix9[4] = getPixData(myAddr - 1);         /*左*/
  pix9[5] = getPixData(myAddr + px - 1);    /*左下*/
  pix9[6] = getPixData(myAddr + px);        /*下*/
  pix9[7] = getPixData(myAddr + px + 1);    /*右下*/
  pix9[8] = getPixData(myAddr);             /*自分*/
}

/*-------------------------------------------------*/
/* 収縮関数                                        */
/*-------------------------------------------------*/
void Contract(unsigned long stAddr, unsigned long toAddr, int myX, int myY)
{
  int tx,ty,cnt,position;
  unsigned char data;
  CE = LOW;                                       /*SRAM有効*/
  DATA_DIR = ALL_OUTPUT;
  for (tx=0; tx<myX; tx++){                       /*結果領域の上下１ラインを白(255)描画*/
    setPixData(toAddr + tx, 255);
    setPixData(toAddr + (myX*(myY-1)) + tx, 255);
  }
  for (ty=0; ty<myY; ty++){                       /*結果領域の左右１ラインを白(255)描画*/
    setPixData(toAddr + (ty*myX), 255);
    setPixData(toAddr + (tx-1) + (ty*myX), 255);
  }
  for (ty=1; ty<(myY-1); ty++){                   /*縦ループ*/
    for (tx=1; tx<(myX-1); tx++){                   /*横ループ*/
      position = (ty*myX) + tx;                       /*相対位置セット*/
      DATA_DIR = ALL_INPUT;                           /*データバスを入力へ*/
      getPix9(stAddr + position, myX);                /*周囲９ピクセル値セット*/
      data = 0;                                       /*描画濃度を取り合ず黒(0)*/
      for (cnt=0; cnt<9; cnt++){                      /*９ピクセル調査*/
        if (pix9[cnt] == 255) data = 255;               /*１つでも白(255)があったら描画白*/
      }
      DATA_DIR = ALL_OUTPUT;                          /*データバスを出力へ*/
      setPixData(toAddr + position, data);            /*セットした色で描画*/
    }
  }
  CE = HIGH;                                      /*SRAMを無効*/
  DATA_DIR = ALL_INPUT;                           /*データバスを入力へ*/
}


/*-----------------------------------------------*/
/* メイン関数                                    */
/*-----------------------------------------------*/
void main(void)
{
//プログラミング時のデバックモニタ用に使用。完了後は不要
//char txb[10], rxb[10];
//SCI3_INIT (br57600, txb, sizeof(txb), rxb, sizeof(rxb));
//EI;
//SCI3_PRINTF("start!!\r\n");

  /*---初期設定---*/
  init_io();                    /*IO初期化*/
  wait_ms(3000);                /*CMOS-EYEが立ち上がるまで待つ*/
  M0 = LOW;                     /*80x60カラーモード*/
  M1 = LOW;
  M2 = HIGH;
  wait_ms(200);                 /*設定が終わるまで待つ*/
  CE = HIGH;                    /*SRAMコントロール端子初期状態*/
  WE = HIGH;
  OE = HIGH;
  TEST = LOW;                   /*TEST端子初期状態*/
  
  /*---AWB機能オフ(シリアル命令)---*/
  snd_data[0] = 255;            /*シンクロバイト*/
  snd_data[1] = 98;             /*CMOS-EYE ID（初期値は９８）*/
  snd_data[2] = 2;              /*送信データ長*/
  snd_data[3] = 102;            /*命令102（自動機能設定）*/
  snd_data[4] = 1;              /*AWBオフ、AEオン*/
  tx2(5);                       /*命令送信*/
  wait_ms(500);                 /*命令が反映されるまで待つ(約500mS)*/
  
  /*-----------------------------*/
  /*         メインループ        */
  /*-----------------------------*/
  diff = 50;                    /*誤差*/
  x = 80;                       /*画面幅*/
  y = 60;                       /*画面縦*/
  length = 4800;                /*画面サイズ*/
  unsigned long picAddr;
  picAddr = 0;                  /*撮影開始アドレス*/
  /*---開始時の色を記憶---*/
  set_address(picAddr);         /*アドレスを指定*/
  shatter();                    /*撮影*/
  colorMem( (x/2)-10, (y/2)-10, (x/2)+10, (y/2)+10, x, y, length, picAddr ); /*中心20x20の平均RGBを記憶*/
  /*---5秒ごとに指定色を抽出（ニ値化画像作成）---*/
  while(1){                     /*無限ループ開始*/
    wait_ms(5000);
    TEST = HIGH;                            /*時間計測開始*/
    set_address(picAddr);                   /*アドレスを指定*/
    shatter();                              /*撮影*/
    colorDetect(picAddr, length, x, diff);  /*色抽出*/
    Contract(14400, 19200, x, y);           /*収縮*/
    TEST = LOW;                             /*時間計測修了*/
  }
}