// PIC16F876A Configuration Bit Settings

// 'C' source line config statements

// CONFIG
#pragma config FOSC = HS        // Oscillator Selection bits (HS oscillator)
#pragma config WDTE = OFF       // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)
#pragma config PWRTE = ON       // Power-up Timer Enable bit (PWRT enabled)
#pragma config BOREN = OFF      // Brown-out Reset Enable bit (BOR disabled)
#pragma config LVP = OFF        // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3 is digital I/O, HV on MCLR must be used for programming)
#pragma config CPD = OFF        // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)
#pragma config WRT = OFF        // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)
#pragma config CP = OFF         // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)

// #pragma config statements should precede project file includes.
// Use project enums instead of #define for ON and OFF.

#include <xc.h>

#define _XTAL_FREQ 20000000 // 20MHz

#define TIMER_COUNT 60
#define BUFFERSIZE 16

unsigned char outB[] = {0b00000001, 0b00000010, 0b00000100, 0b00001000, 0b00010000, 0b00100000};
//unsigned char outB[] = {0b11111110, 0b11111101, 0b11111011, 0b11110111, 0b11101111, 0b11011111};
unsigned char keyStat[6][5];

volatile int row;
volatile char keyBuffer[BUFFERSIZE];
volatile int head, knum;
char keycode;

#define LCDCLK PORTCbits.RC7
#define LCDDAT PORTCbits.RC6
#define LCDWAIT 100

char keyMap[6][5] = {
    {  0,   0, '/', '*', 'A'},
    {  0, '0', '2', '3', '1'},
    {'.', 'R', '5', '6', '4'},
    {  0, '7', '9', '-', '8'},
    {  0, '%',   0, '=', 'M'},
    {  0,   0,   0, 'C',   0}
};

void sendChar(char chr)
{
  for(int n = 0; n < 8; n++)
  {
    LCDDAT = (chr >> n) & 1;
    __delay_us(LCDWAIT);
    LCDCLK = 0;
    __delay_us(LCDWAIT);
    LCDCLK = 1;
  }
}

// アナログ入力
char analogRead(char ch)
{
    ADCON0 &= 0b11000111;
    ADCON0 |= (ch << 3);
    ADCON0bits.ADON = 1; // ADコンバータON
    __delay_us(20); // 充電待ち
    
    //ADコンバート
    GO = 1; // AD変換開始
    while(GO); // AD変換終了待ち

    return ADRESL;
}

// キーをバッファに入力
void enqueue(char ch)
{
    if(knum < BUFFERSIZE)
    {
        keyBuffer[(head + knum) % BUFFERSIZE] = ch;
        ++knum;
    }
}

// キーをバッファから取り出す
char dequeue()
{
    char ch = 0xff;
    
    if(knum > 0)
    {
        ch = keyBuffer[head];
        head = (head + 1) % BUFFERSIZE;
        --knum;
    }
    
    return ch;
}

char h2c(char hex)
{
    if(hex > 9)
        return 'A' + hex - 10;
    else
        return '0' + hex;
}

void keyCheck(int an, int r)
{
    char val;
    
    val = analogRead((char)an);
    if(val > 0x20)
    {
        if(keyStat[r][an] == 0) // キーが押された
        {
            enqueue(0x80); // カーソル位置先頭
            enqueue(keyMap[r][an]);
            enqueue(' ');
            enqueue(h2c((val & 0xF0) >> 4));
            enqueue(h2c(val & 0xF));
            keyStat[r][an] = 1;
        }
    }
    else
    {
        if(keyStat[r][an] == 1) // キーが離された
        {
            enqueue(0x80); // カーソル位置先頭
            for(int i=0; i<4; i++)
                enqueue(' ');
            keyStat[r][an] = 0;
        }
    }
}

// キースキャン割り込みエントリ
void __interrupt() isr(void)
{
    if (INTCONbits.TMR0IF) // TMR0
    {
        switch(row)
        {
            case 0:
                PORTB = outB[0];
                for(int i=2; i<5; i++)
                {
                    keyCheck(i, 0);
                }
                break;
            case 1:
            case 3:
                PORTB = outB[row];
                for(int i=1; i<5; i++)
                {
                    keyCheck(i, row);
                }
                break;
            case 2:
                PORTB = outB[2];
                for(int i=0; i<5; i++)
                {
                    keyCheck(i, 2);
                }
                break;
            case 4:
                PORTB = outB[4];
                keyCheck(1, 4);
                keyCheck(3, 4);
                keyCheck(4, 4);
                break;
            case 5:
                PORTB = outB[5];
                keyCheck(3, 5);
                break;
        }
        if(++row > 5)
            row = 0;

        INTCONbits.TMR0IF = 0; // 割り込みフラグクリア
        TMR0 = TIMER_COUNT; // タイマ再設定
    }
}

void main(void) {
    CVRCONbits.CVREN = 0; // コンパレータ電力カット
    CVRCONbits.CVROE = 0; // コンパレータ VrefをRA2から切り離し
    SSPCONbits.SSPEN = 0; // SPI/I2C無効 SCK SDO SDI SSはI/Oにする
    RCSTAbits.SPEN = 0; // シリアルポート無効 RC6/RC7はデジタルI/Oにする
    ADCON0 = 0b10000000; //TAD 1/20μs * 32 = 1.6μs
    ADCON1 = 0b10000010; // VREF使わない AN0〜RA4はアナログI/Oにする
    CMCON  = 0b00000111; // コンパレータOFF
    CCP1CON = 0b00000000; // CCP1(Capture/Compare/PWM)無効
    CCP2CON = 0b00000000; // CCP2無効
    // I/O設定 0.OUTPUT 1.INPUT
    TRISA  = 0b00101111; // AD入力
    TRISB  = 0b00000000;
    TRISC  = 0b00000000;
    // 出力 0.LOW 1.HI
    PORTA  = 0b00000000;
    PORTB  = 0b00000000;
    PORTC  = 0b00000000;
    
    // タイマー0設定 インターバル時間10msにする
    // クロック周期 20MHz×4 = 0.05μs×4 = 0.2μs
    // タイマーカウント数 = インターバル時間÷クロック周期 = 10000÷0.2 = 50000
    // プリスケーラ256にする 50000÷256 = 195.3125 ≒ 195カウント(TIMER_COUNT = 255-195)
    OPTION_REGbits.T0CS = 0; // TMR0クロックソースは内部クロック
    OPTION_REGbits.PSA = 0; // プリスケーラをTMR0へ割り当て
    OPTION_REGbits.PS = 0b111; // プリスケーラ256
    
    row = 0;
    head = 0;
    knum = 0;
    LCDCLK = 1;
    
    __delay_ms(300); // LCD準備待ち
    
    // キー状態初期化
    for(int i=0; i<6; i++)
        for(int j=0; j<5; j++)
            keyStat[i][j] = 0;
    
    // タイマー割り込み開始
    TMR0 = TIMER_COUNT;
    INTCONbits.TMR0IE = 1; // TMR0割り込みを許可
    INTCONbits.GIE = 1; // すべての割り込み許可
    
    while(1)
    {
        keycode = dequeue();
        if(keycode != 0xff)
        {
            sendChar(keycode);
        }
    }
    
    return;
}