8.Master_I2C_PWM/main.cpp

//VERSION #2
#include <avr/io.h>


void pwm_init() {
    TCCR1A |= (1 << COM1A1) | (1 << WGM11); // non-inverting mode, Fast PWM (mode 14)
    TCCR1B |= (1 << WGM12) | (1 << WGM13) | (1 << CS10); // Fast PWM (mode 14), prescaler = 1
    DDRB |= (1 << PB1); // set pin PB1 as output
}

void pwm_set_frequency(uint16_t frequency) {
    uint16_t prescaler = 1;
    uint32_t top = F_CPU / (prescaler * frequency) - 1;
    ICR1 = top;
}

void pwm_set_duty_cycle(uint8_t dutyCycle) {
    uint16_t value = ICR1 * dutyCycle / 100.0;
    OCR1A = value;
}

void pwm_enable() {
    pwm_set_duty_cycle(50); // Начальная скважность
}

void pwm_disable() {
    pwm_set_duty_cycle(0); // Выключение ШИМ
}

void pwm_init();
void pwm_set_frequency(uint16_t frequency);
void pwm_set_duty_cycle(uint8_t dutyCycle);
void pwm_enable();
void pwm_disable();

#define F_CPU 16000000UL
#define I2C_FREQ 100000UL
#define I2C_PRESCALER 1
#define I2C_BITRATE ((F_CPU / I2C_FREQ) - 16) / (2 * I2C_PRESCALER)

void i2c_init() {
    TWBR = I2C_BITRATE;
}

void i2c_start() {
    // отправляем START bit
    TWCR = (1 << TWINT) | (1 << TWSTA) | (1 << TWEN);

    // ожидаем пока START bit будет успешно отправлен
    while (!(TWCR & (1 << TWINT)));
}

void i2c_stop() {
    // отправляем STOP bit
    TWCR = (1 << TWINT) | (1 << TWSTO) | (1 << TWEN);

    // ожидаем пока STOP bit будет успешно отправлен
    while (TWCR & (1 << TWSTO));
}

void i2c_write(uint8_t data) {
    // загружаем данные в регистр TWDR
    TWDR = data;

    // отправляем данные
    TWCR = (1 << TWINT) | (1 << TWEN);

    // ожидаем пока данные будут успешно отправлены
    while (!(TWCR & (1 << TWINT)));
}

uint8_t i2c_read_ack() {
    // разрешаем отправку ACK после прочтения байта
    TWCR = (1 << TWINT) | (1 << TWEN) | (1 << TWEA);

    // ожидаем пока данные будут успешно прочитаны
    while (!(TWCR & (1 << TWINT)));

    // возвращаем прочитанный байт
    return TWDR;
}

uint8_t i2c_read_nack() {
    // запрещаем отправку ACK после прочтения байта
    TWCR = (1 << TWINT) | (1 << TWEN);

    // ожидаем пока данные будут успешно прочитаны
    while (!(TWCR & (1 << TWINT)));

    // возвращаем прочитанный байт
    return TWDR;
}

void i2c_init();
void i2c_start();
void i2c_stop();
void i2c_write(uint8_t data);
uint8_t i2c_read_ack();
uint8_t i2c_read_nack();

const uint8_t BUTTON_PIN[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5};
const uint8_t PWM_SLAVE_ADDR = 9;

uint16_t command = 0x00;
float frequency = 1000.0;
float dutyCycle = 50.0;

void setup() {
    i2c_init();
    pwm_init();
    pwm_enable(); // Включение ШИМ

    // Инициализируем пины кнопок
    DDRC &= ~(1 << PINC0) & ~(1 << PINC1) & ~(1 << PINC2) & ~(1 << PINC3) & ~(1 << PINC4) & ~(1 << PINC5);  // подключены кнопки на пинах А0, А1, А2, А3, А4, А5
    PORTC |= (1 << PINC0) | (1 << PINC1) | (1 << PINC2) | (1 << PINC3) | (1 << PINC4) | (1 << PINC5);  // включение подтягивающего резистора

    Serial.begin(9600); // Инициализируем Serial монитор
    Serial.println("PWM Controller started!");
    sendCommand(0x01, 0.0); // Включить ШИМ при запуске
}

void loop() {
    // Обработка нажатий на кнопки
    checkButton(0, "Turn on PWM!", 0x01, 0.0);
    checkButton(1, "Turn off PWM!", 0x02, 0.0);
    checkButton(2, "Increase frequency!", 0x03, 1.25);
    checkButton(3, "Decrease frequency!", 0x04, 0.8);
    checkButton(4, "Increase duty cycle!", 0x05, 1.1);
    checkButton(5, "Decrease duty cycle!", 0x06, 0.9);
}

void checkButton(uint8_t pin, const char* message, uint16_t cmd, float value) {
    if (bit_is_clear(PINC, pin)) {
        Serial.println(message);
        delay(500);
        sendCommand(cmd, value);
        if (cmd == 0x03) {
            frequency *= value;
            pwm_set_frequency(frequency);
        } else if (cmd == 0x04) {
            frequency *= value;
            pwm_set_frequency(frequency);
        } else if (cmd == 0x05) {
            dutyCycle *= value;
            pwm_set_duty_cycle(dutyCycle);
        } else if (cmd == 0x06) {
            dutyCycle *= value;
            pwm_set_duty_cycle(dutyCycle);
        } else if (cmd == 0x02) {
            pwm_disable(); // Выключение ШИМ
        } else if (cmd == 0x01) {
            pwm_enable(); // Включение ШИМ
        }
        command = cmd;
    }
}

void sendCommand(uint16_t cmd, float value) {
    if (cmd != 0x01 && cmd != 0x02) { // если команда изменения параметров
        switch (cmd) {
            case 0x03: // Увеличить частоту на 25% от текущего.
                value = frequency;
                value *= 0.25;
                break;
            case 0x04: // Уменьшить частоту на 20% от текущего.
                value = frequency;
                value *= 0.2;
                break;
            case 0x05: // Увеличить скважность на 10% от текущего.
                value = dutyCycle;
                value *= 0.1;
                break;
            case 0x06: // Уменьшить скважность на 10% от текущего.
                value = dutyCycle;
                value *= 0.1;
                break;
        }
    }
    // uint16_t data = (uint16_t)(value * 16.0);
    // data |= cmd << 4;
    // i2c_start();
    // i2c_write(PWM_SLAVE_ADDR << 1);
    // i2c_write(data >> 8);
    // i2c_write(data & 0xFF);
    // i2c_stop();
    // Serial.print("Sent command: ");
    // Serial.print(cmd, HEX);
    // Serial.print(", value: ");
    // Serial.println(value);


    uint16_t cmd_value = cmd << 12 | (uint16_t)(value * 16.0f);
    cmd_value |= cmd;
    i2c_start();
    i2c_write(PWM_SLAVE_ADDR << 1);
    i2c_write(cmd_value >> 8);    // старший байт команды
    i2c_write(cmd_value & 0xFF);  // младший байт команды
    i2c_stop();
    Serial.print("Sent command: 0x");
    Serial.print(cmd, HEX);
    Serial.print(", value: ");
    Serial.print(value);
    Serial.print(", data bytes: 0x");
    Serial.print(cmd_value >> 8, HEX);
    Serial.print(" ");
    Serial.println(cmd_value & 0xFF, HEX);

}