/**********************************************************/
/*                                                        */
/*  CMOS-EYE ATmega128接続例サンプルプログラム            */
/*  Target Board:BestTechnorogy BTC068                    */
/*  Environment:GDL1.7.4.0                                */
/*  Since:2006.9.12                                       */
/*  (c) AsakusaGiken Co., LTD.  T.Ishii                   */
/*                                                        */
/**********************************************************/

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

(CMOS-EYE - ATmega128)
A0  PA0
A1  PA1
A2  PA2
A3  PA3
A4  PA4
A5  PA5
A6  PA6
A7  PA7
A8  PC0
A9  PC1
A10 PC2
A11 PC3
A12 PC4
A13 PC5
A14 PC6
A15 PC7
A16 PG0
A17 PG1
A18 PG2
D0  PF0
D1  PF1
D2  PF2
D3  PF3
D4  PF4
D5  PF5
D6  PF6
D7  PF7
M0  PE5
M1  PE6
M2  PE7
CE  PE2
WE  PE3
OE  PE4
ST  PB0
BSY PB1
RX  PD3/TXD1 *CMOS-EYEシリアル命令用
TX  PD2/RXD1

(BTC068上ですでに配線されているもの)
LED PB7      *BTC068上のLED

(オシロ<-ATmega128)
TEST  PB2    *TESTは処理時間測定用、オシロスコープで波形を計測


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

/*-----------------------------------------------*/
/* ヘッダファイルインクルード                    */
/*-----------------------------------------------*/
#include <avr/io.h>     /* ATmega128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) */
#include <rs.h>             // USART通信ライブラリ
#include <stdlib.h>
#include <avr/interrupt.h>  // 割り込み関連
char txb[100],rxb[100];

/*-----------------------------------------------*/
/* 名称定義                                      */
/*-----------------------------------------------*/
/*---ピン---*/
#define ADDR1 PORTA
#define ADDR2 PORTC
#define ADDR3 PORTG
#define DATA_IN PINF
#define DATA_OUT PORTF
#define M0 PE5
#define M1 PE6
#define M2 PE7
#define CE PE2
#define WE PE3
#define OE PE4
#define ST PB0
#define BSY PB1
#define RX PD3
#define TX PD2
#define LED PB7
#define TEST PB2
/*---IO方向---*/
#define DATA_DIR DDRF
//#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                                */
/*-----------------------------------------------*/
int R,G,B;                  /*色平均値格納変数*/
unsigned char pix9[9];      /*周囲８ピクセルデータ格納配列*/


/*-----------------------------------------------*/
/* アドレスセット                                */
/*-----------------------------------------------*/
void set_address(long myAddr)
{
  /*引数は19ビット以上必要なのでlong 型(32ビット)*/
  ADDR1 = (unsigned char)(0x000000FF & myAddr);
  ADDR2 = (unsigned char)((0x0000FF00 & myAddr)>>8);
  ADDR3 = (unsigned char)((0x00070000 & myAddr)>>16);
}


/*-----------------------------------------------*/
/* 設定 (M0-M2,CE,WE,OEのみ)                     */
/*-----------------------------------------------*/
void set_high(unsigned char myPin)
{
  PORTE |= (1<<myPin);
}
void set_low(unsigned char myPin)
{
  PORTE &= ~(1<<myPin);
}

/*-----------------------------------------------*/
/* 設定 (STのみ)                                 */
/*-----------------------------------------------*/
void set_ST_low(void)
{
  PORTB &= ~(1<<ST);
}
void set_ST_high(void)
{
  PORTB |= (1<<ST);
}

/*-----------------------------------------------*/
/* 設定 (TESTのみ)                               */
/*-----------------------------------------------*/
void set_TEST_low(void)
{
  PORTB &= ~(1<<TEST);
}
void set_TEST_high(void)
{
  PORTB |= (1<<TEST);
}

/*-----------------------------------------------*/
/* BSY状態                                       */
/*-----------------------------------------------*/
unsigned char busy(void)
{
  return (PINB & 0x02)>>BSY;
}

/*-----------------------------------------------*/
/* LED (LOWで点灯、HIGHで消灯)                   */
/*-----------------------------------------------*/
void LED_ON(void)
{
  PORTB &= ~(1<<LED);
}
void LED_OFF(void)
{
  PORTB |= (1<<LED);
}


/*-----------------------------------------------*/
/* IO初期化                                      */
/*-----------------------------------------------*/
void init_io(void)
{
  /*---アドレスバス---*/
  DDRA = ALL_OUTPUT;      /*PORTAを出力へ*/
  DDRC = ALL_OUTPUT;      /*PORTCを出力へ*/
  DDRG |= 0x07;           /*PG0-PG2を出力へ*/
  /*---データバス---*/
  DATA_DIR = ALL_INPUT;   /*データバスをとりあえず入力へ*/
  /*---シリアルポート(USART1)---*/
  UCSR1B = 0x18;          /*USART1のTX,TRを有効*/
  UCSR1C = 0x06;          /*データ長８ビット,非同期,ノンパリ,ストップビット１*/
  UBRR1L = 103;           /*9600bps@16MHz*/
  /*---コントロール線---*/
  DDRE = 0xFC;           /*PE2-PE7(M0-2,CE.OE.WE)を出力へ*/
  DDRB = 0x85;           /*PB0,2,7(ST,TEST,LED)を出力へ、他(BSY,他)を入力へ*/
  /*---初期値---*/
  set_address(0);
  set_low(M0);
  set_low(M1);
  set_low(M2);
  set_high(CE);
  set_high(WE);
  set_high(OE);
  set_ST_high();
}


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

  TCCR0 = 0x04;                   /* 1/64(@16<Hz)でカウント開始 */
  TCNT0 = 0;
  for (i = 0; i < num; i++) {
    while (TCNT0<250);            /* 1mS待ち */
    TCNT0 = 0;                    /* カウンタクリア */
  }
  TCCR0 = 0;                      /* カウンタ停止 */
}


/*-----------------------------------------------*/
/* SCI3からデータ送信関数                        */
/*-----------------------------------------------*/
/* 受け取った配列からtxLength数分だけ送信*/
void tx(unsigned char* myData, unsigned char txLength)
{
  unsigned char i;
  for (i=0; i<txLength; i++){
    while( (UCSR1A & (1<<UDRE1)) == 0); /*送信データがエンプティになるまで待つ*/
      UDR1 = myData[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、 set_low(CE); 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(long gpAddr)
{
    unsigned char result;       /*結果一時保存用変数*/
    set_address(gpAddr);        /*アドレスセット*/
    set_low(OE);                /*OE=LOWでデータバスにデータが表れる*/
    result = DATA_IN;           /*データを変数へ保存*/
    set_high(OE);               /*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(long spAddr, unsigned char spData)
{
    set_address(spAddr);        /*アドレスセット*/
    DATA_OUT = spData;          /*データバスに値を出力*/
    set_low(WE);                /*WEをLOWで書き込み*/
    set_high(WE);               /*終わったらHIGHに戻す*/
}


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


/*-----------------------------------------------*/
/* 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
              , long mySize, long stAddr)
{
  int tx,ty;
  long Rave,Gave,Bave,totalPix,nowAddr;
  Rave=0; Gave=0; Bave=0;                             /*平均値一時格納変数初期化*/
  set_low(CE);                                        /*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);
  set_high(CE);                                        /*SRAMを無効*/
}

/*-------------------------------------------------*/
/* 色抽出関数 (ニ値化画像作成）                    */
/*-------------------------------------------------*/
void colorDetect(long stAddr, 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;
  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;
  }
  set_low(CE);                      /*SRAM有効*/
  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*/
    }
  }
  set_high(CE);                     /*SRAM無効*/
  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、 set_low(CE); 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(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(long stAddr, long toAddr, int myX, int myY)
{
  int tx,ty,cnt,position;
  unsigned char data;
  set_low(CE);                                    /*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*/
    }
  }
  set_high(CE);                                   /*SRAMを無効*/
  DATA_DIR = ALL_INPUT;                           /*データバスを入力へ*/
}


/*-----------------------------------------------*/
/* メイン                                        */
/*-----------------------------------------------*/
void main(void)
{
  unsigned char cnt;            /* ループカウント用変数 */
  unsigned char snd_data[5];    /* シリアルデータ用配列 */
  unsigned char* p;             /* シリアルデータ配列のポインタ */
  unsigned char diff,x,y;
  unsigned long length,picAddr;

  /* ---IO初期化--- */
  init_io();

  /* ---LED３回点滅--- */
  for (cnt=0; cnt<3; cnt++){
    LED_ON();
    wait_ms(100);
    LED_OFF();
    wait_ms(100);
  }

  /* ---CMOS-EYEが立ち上がるまで待つ--- */
  wait_ms(3000);
  
  /*---画像モード設定---*/
  PORTE |= 0x9C;                /*80x60カラーモード*/
  wait_ms(200);                 /*設定終了まで待つ*/
  
  /*---AWB機能オフ(シリアル命令)---*/
  p = snd_data;                 /*配列のポインタセット*/
  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*/
  tx(p,5);                      /*命令送信（USART1から送信される)*/
  wait_ms(500);                 /*命令が転送され、設定が終わるまで少し待つ*/


  /*-----------------------------*/
  /*         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*/
  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);
    set_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*/
    set_TEST_low();                   /*時間計測修了*/
  	}


}