/*********************************************************************
* メイン・プログラム：PIC24F_BME280モジュールテスト_3
* OLEDに温湿度・気圧を表示してみる。
*
* 0.96インチカラーOLED（aitendo）: NVK-064SC012F
* 温湿度・気圧センサモジュール：BME280
*
* 原典参考先：
*　�@ スイッチ・サイエンスの記事
*  �A 京谷氏著書「グラフィック表示モジュール応用製作集」
*
* Condition:
* 8MHz Internal RC oscillator
* Fcy=8MHz/2=4MHz, Tcy=250ns （電池駆動を想定し、最高速：16M／4で使用）
*
* CPU: PIC24FJ64GA002
*
* 初期デバッグ年月日：　2020/11/14 N.Ishii
* ＜更新履歴＞
* xxxxxx
*********************************************************************/
#include "p24FJ64GA002.h"
#include "SSD1332_OLEDlibPIC24F.h"
#include "skI2C_PIC24F_lib.h"
#include "stdio.h"

/// コンフィギュレーション ビットの設定
_CONFIG1(
		JTAGEN_OFF	// JTAGの使用：無効
	&	GCP_OFF		// コードプロテクト：しない
	&	GWRP_OFF	// 書き込みプロテクト：しない
	&	BKBUG_OFF	// バックグラウンドデバッグ：無効
	&	COE_OFF		// クリップオンエミュレーション：無効
	&	ICS_PGx1	// EMUC/EMUDをPCG1/PGD1と共用
	&	FWDTEN_OFF	// WDT：無効
) 

/// Fosc = FRC (8MHz)
_CONFIG2(
		IESO_OFF	// ２速度スタートアップ：無効
	&	FNOSC_FRC	// 発振器の選択：FRCを選択する
	&	FCKSM_CSDCMD	// クロック切り替え・クロックモニタ：供に無効
	&	OSCIOFNC_ON	// OSCOピン機能：RA3ポートとする
	&	IOL1WAY_OFF	// RPレジスタプロテクト：プロテクトしない
	&	I2C1SEL_PRI	// I2C1のピン選択：主ピンを使用する
	&	POSCMOD_NONE	// 主発振器：使用しない
)

//-------------------------------------------------------------------------------------

#define BME280_ADRS 0x76	// BME280のI2Cアドレス
#define BME280_ID 0x60		// BME280のChip ID

/// 受信データバッファ
unsigned char rec_data[24];	// 読出し時の最大バイト数=24バイト：温度・気圧補正値を連続して読込む時）
				// レジスタ数（総バイト数）は全部で、56個（バイト単位）

/// センサー固有の補正パラメータ格納用変数宣言
unsigned int dig_T1;
int dig_T2;
int dig_T3;
unsigned int dig_P1;
int dig_P2;
int dig_P3;
int dig_P4;
int dig_P5;
int dig_P6;
int dig_P7;
int dig_P8;
int dig_P9;
unsigned char dig_H1;
int dig_H2;
unsigned char dig_H3;
int dig_H4;
int dig_H5;
char dig_H6;

/// 生データ格納用変数宣言
unsigned long hum_raw, temp_raw, pres_raw;

/// 補正計算関連変数宣言
long t_fine;

// 表示値を、浮動小数点型に宣言し、0.0に初期化
double temp_act = 0.0, press_act = 0.0,hum_act=0.0;

long temp_cal;	// 温度補正結果格納変数を、符号付32bit整数型に宣言
unsigned long press_cal,hum_cal;	// 気圧・湿度補正結果格納変数を、符号無し32bit整数型に宣言

//------------------------------------------------------------------------
/// プロトタイピング
void WriteBME280(unsigned char, unsigned char);
void ReadBME280(unsigned char, char);
char BME280_Init(char,char);
void ReadData(void);
void ReadTrim(void);
long calibration_T(long);
unsigned long calibration_P(long);
unsigned long calibration_H(long);
//-------------------------------------------------------------------------

int main(void)
{
	char ans;
	char buf[32];

	//// I/O設定
	AD1PCFG = 0xFFFF;	// A/D Digi 選択：全デジタルI/Oに設定

	CLKDIV = 0x0000;	// System Clock devider 1:1

	/// Setup PORT In/Out
	TRISB = 0x000F;		// RB4-15は、OLED制御出力　RB2 is SDA2 (Hi), RB3 is SCL2 (Hi), RB4：入力 他は未使用入力
	TRISA = 0x0006;		// RA0= OLED_VCC_ON出力, RA3= 赤LED、RA4= OLED_RESET出力、他は入力

	/// Set Pull Up
	CNPU1 = 0x0030;		// Pull Up Port is RB0(ピン1), RB1(ピン2) 今回は、ここにSW未使用

	TRISAbits.TRISA3= 0;	// 赤LED：デバッグ用
	LATAbits.LATA3 = 1;	// 赤LED消灯

	/// Initialize I2C2
	I2C2BRG = 0x27;	// (Fcy/Fscl-FCY/10E6)-1=(4E6/100E3-4E6/10E6)-1=38.6=39
	I2C2CON = 0x8000;	// Enable I2C2

	OLEDInit();		// OLEDコントローラー初期化
	GCls(BLACK);		// 画面消去

	OLEDDispON();		// OLED表示スタート

	OLED_Str(0, 0, "Start Test", CYAN, BLACK);

	delay_ms(3000);			// 3秒後に開始
	GCls(BLACK);		// クリア

	/// センサの初期化を行う
	ans = BME280_Init(BME280_ID ,BME280_ADRS);

	if (ans == 0) {
		OLED_Str(0, 0, "Init OK", CYAN, BLACK);

		sprintf((char *)buf,"%x", rec_data[0]); // "0x60"
		OLED_Str(0, 2, "ID= ", CYAN, BLACK);
		OLED_Str(4, 2, buf, CYAN, BLACK);

		ReadTrim(); //補正データの読み取り（合計32バイト）

		delay_ms(1000);  // データレートが1Hzなので１秒後から開始する
		GCls(BLACK);

	} else {
		OLED_Str(0, 0, "Init NG", CYAN, BLACK);
		while(1);          // プログラム終了
	}

	/// メイン・ループ
	while(1)
	{
		/// 生データ取得
		ReadData();

		/// 補正値を基に補正計算
		temp_cal = calibration_T(temp_raw);
		press_cal = calibration_P(pres_raw);
		hum_cal = calibration_H(hum_raw);

		/// 補正計算結果を、実際の表示値に換算
		temp_act = (double)temp_cal / 100.0;
		press_act = (double)press_cal / 100.0;
		hum_act = (double)hum_cal / 1024.0;

		/// 液晶に表示
		sprintf((char *)buf,"%.2f   ", temp_act);
		buf[6]= 'ﾟ';
		buf[7]= 'C';
		OLED_Str(0, 0, buf, RED, BLACK);              // 温度(℃)の表示

		sprintf((char *)buf,"%.2f  ", hum_act);
		buf[6] = '%';
		OLED_Str(0, 2, buf, CYAN, BLACK);              // 湿度(％)の表示

		sprintf((char *)buf,"%.2f    ", press_act);
		buf[8] = 'h';
		buf[9] = 'P';
		buf[10] = 'a';
		OLED_Str(0, 4, buf, YELLOW, BLACK);              // 気圧(hPa)の表示

		delay_ms(1000);
	}
}

/*********************************************************************
* BME280　I2C書き込み関数（1バイト書込み）
*
* ＜引数＞
*  �@　reg_adrs：レジスタ・アドレス
*　 �A　data：書込みデータ
*
***********************************************************************/
void WriteBME280(unsigned char reg_adrs, unsigned char data)
{
	I2C_Start(BME280_ADRS,RW_0);	// スタートコンディションを発行〜　I2Cアドレス + Wビットを送信〜　ACK応答が、'0' になるまで待つ

	I2C_Send(reg_adrs);		// レジスタ・アドレス送信〜　ACK応答が、'0' になるまで待つ

	I2C_Send(data);			// 当該レジスタへデータを書き込む

	I2C_Stop();			// ストップコンディションを発行する
}

/***********************************************************************************
* BME280　I2C読込み関数
*
* ＜引数＞
*  �@　start_adrs：読出し開始レジスタ・アドレス
*　 �A　byte_count：読出しバイト数（1〜8バイト）
*
************************************************************************************/
void ReadBME280(unsigned char start_adrs, char byte_count)
{
	unsigned char i;

	I2C_Start(BME280_ADRS,RW_0);	// スタートコンディションを発行〜I2Cアドレス + Wビットを送信〜ACK応答が、'0' になるまで待つ

	I2C_Send(start_adrs);		// 読出し開始番地送信〜　ACK応答が、'0' になるまで待つ

	I2C_rStart(BME280_ADRS,RW_1) ;    // リピート・スタートコンディションを発行する〜I2Cアドレス + Rビットを送信〜ACK応答が、'0' になるまで待つ


	//// 当該BME280レジスタのデータを、開始アドレスから指定バイト数読出す。 (アドレスは自動インクリメント)
	for (i = 0; i != byte_count-1; ++i) {
		rec_data[i] = I2C_Receive(ACK);		// 最終アドレスの前までは、読出し後、マスタへ、ACK送信
	}

	/// 最終アドレスになって抜けて来る
	rec_data[i] = I2C_Receive(NOACK);		// 最終アドレスの読出し後、マスタへ、NACK送信

	I2C_Stop() ;                                 // ストップコンディションを発行する
}

/************************************************
* BME280 初期化関数
*************************************************/
char BME280_Init(char id ,char Sensor_adrs)
{
	char ans;

	/// デバイスの識別ＩＤをチェックする処理
	ReadBME280(0xD0, 1);	// 読込んだIDは、rec_data[0]に格納されている。

	if (rec_data[0] == BME280_ID) {
		//// IDが一致したならデバイスを初期化する処理
		ans= 0;

		/// 初期値テーブルの値を、当該レジスタに書込む。
		WriteBME280(0xF2, 0x01);     // Ctri Hum REG: 湿度測定の有効：オーバーサンプリング値= x1
		WriteBME280(0xF4, 0x27);     // Ctri Meas REG: 温度・気圧の有効：オーバーサンプリング値= x1、ノーマルモード（繰り返し測定）
		WriteBME280(0xF5, 0xA0);     // Config REG:スタンバイ時間：1秒、フィルタ無し、I2C制御で使用

	} else ans = 1 ; // IDが一致しない

	return ans ;
}

/**************************************************************
* 測定値の生データ読込み関数
* 各32bitで、*_raw変数に格納
***************************************************************/
void ReadData(void)
{
	ReadBME280(0xF7, 8);	// 読込んだ各測定生データは、rec_data[0]〜[7]に、バイト型で格納されている。

	/// 読込んだ各バイトデータを、ワード型で、それぞれの生データ変数に格納
	pres_raw= ((unsigned long)rec_data[0] << 12) | ((unsigned long)rec_data[1] << 4) | ((unsigned long)rec_data[2] >> 4);
	temp_raw= ((unsigned long)rec_data[3] << 12) | ((unsigned long)rec_data[4] << 4) | ((unsigned long)rec_data[5] >> 4);
	hum_raw = ((unsigned long)rec_data[6] << 8) | (unsigned long)rec_data[7];
}

/******************************************
* センサー補正データの取得
*******************************************/
void ReadTrim(void)
{
	/// calibレジスタ・アドレス：0x88〜0x9Fまでの24バイトを配列（rec_data{}）に読み込む
	ReadBME280(0x88, 24);	// rec_data{0}〜 rec_data{23}に、バイト型で格納

	/// まずここまで読み込んだ補正係数を、補正変数に格納
	dig_T1= ((unsigned int)rec_data[1] << 8) | (unsigned int)rec_data[0];
	dig_T2= ((int)rec_data[3] << 8) | (int)rec_data[2];
	dig_T3= ((int)rec_data[5] << 8) | (int)rec_data[4];
	dig_P1= ((unsigned int)rec_data[7] << 8) | (unsigned int)rec_data[6];
	dig_P2= ((int)rec_data[9] << 8) | (int)rec_data[8];
	dig_P3= ((int)rec_data[11] << 8) | (int)rec_data[10];
	dig_P4= ((int)rec_data[13] << 8) | (int)rec_data[12];
	dig_P5= ((int)rec_data[15] << 8) | (int)rec_data[14];
	dig_P6= ((int)rec_data[17] << 8) | (int)rec_data[16];
	dig_P7= ((int)rec_data[19] << 8) | (int)rec_data[18];
	dig_P8= ((int)rec_data[21] << 8) | (int)rec_data[20];
	dig_P9= ((int)rec_data[23] << 8) | (int)rec_data[22];

	/// calibレジスタ・アドレス：0xA1の1バイトを配列（rec_data{}）に読み込む
	ReadBME280(0xA1, 1);	// rec_data{0}に、バイト型で格納

	/// 読み込んだ補正係数を、補正変数に格納
	dig_H1= rec_data[0];

	/// calibレジスタ・アドレス：0xE1〜0xE7までの7バイトを配列（rec_data{}）に読み込む
	ReadBME280(0xE1, 7);	// rec_data{0}〜 rec_data{6}に、バイト型で格納

	/// 読み込んだ補正係数を、補正変数に格納（ここで全32バイト終了）
 	dig_H2 = ((int)rec_data[1] << 8) | (int)rec_data[0];
	dig_H3 = rec_data[2];
	dig_H4 = ((int)rec_data[3] << 4) | (0x0F & (int)rec_data[4]);
	dig_H5 = ((int)rec_data[5] << 4) | (((int)rec_data[4] >> 4) & 0x0F);
	dig_H6 = (char)rec_data[6];
}

/************************************************
* 温度の補正計算
*************************************************/
long calibration_T(long adc_T)
{
	long var1, var2, T;

	var1= ((((adc_T >> 3) - ((long)dig_T1<<1))) * ((long)dig_T2)) >> 11;
	var2= (((((adc_T >> 4) - ((long)dig_T1)) * ((adc_T>>4) - ((long)dig_T1))) >> 12) * ((long)dig_T3)) >> 14;
    
	t_fine= var1 + var2;
	T = (t_fine * 5 + 128) >> 8;

	return T; 
}

/************************************************
* 気圧の補正計算
*************************************************/
unsigned long calibration_P(long adc_P)
{
	long var1, var2;
	unsigned long P;

	var1= (((long)t_fine)>>1) - (long)64000;
	var2= (((var1>>2) * (var1>>2)) >> 11) * ((long)dig_P6);
	var2= var2 + ((var1*((long)dig_P5))<<1);
	var2= (var2>>2)+(((long)dig_P4)<<16);
	var1= (((dig_P3 * (((var1>>2)*(var1>>2)) >> 13)) >>3) + ((((long)dig_P2) * var1)>>1))>>18;
	var1= ((((32768+var1))*((long)dig_P1))>>15);

	if (var1 == 0) return 0;
    
	P= (((unsigned long)(((long)1048576)-adc_P)-(var2>>12)))*3125;

	if (P < 0x80000000) P = (P << 1) / ((unsigned long) var1);
	else P = (P / (unsigned long)var1) * 2;    

	var1= (((long)dig_P9) * ((long)(((P>>3) * (P>>3))>>13)))>>12;
	var2= (((long)(P>>2)) * ((long)dig_P8))>>13;
	P= (unsigned long)((long)P + ((var1 + var2 + dig_P7) >> 4));

	return P;
}

/************************************************
* 湿度の補正計算
*************************************************/
unsigned long calibration_H(long adc_H)
{
	long v_x1;
    
	v_x1= (t_fine - ((long)76800));
	v_x1= (((((adc_H << 14) -(((long)dig_H4) << 20) - (((long)dig_H5) * v_x1)) + 
              ((long)16384)) >> 15) * (((((((v_x1 * ((long)dig_H6)) >> 10) * 
              (((v_x1 * ((long)dig_H3)) >> 11) + ((long) 32768))) >> 10) + ((long)2097152)) * 
              ((long) dig_H2) + 8192) >> 14));
	v_x1= (v_x1 - (((((v_x1 >> 15) * (v_x1 >> 15)) >> 7) * ((long)dig_H1)) >> 4));
	v_x1= (v_x1 < 0 ? 0 : v_x1);
	v_x1= (v_x1 > 419430400 ? 419430400 : v_x1);

	return (unsigned long)(v_x1 >> 12);
}