/*
 * SMRM_V4_Teil1.c
 *
 * Created: 21.06.2021
 * Author : viga, rosenkranz
 */  

#define F_CPU 16000000

//Nachfolgend müssen vier Bibliotheks-Dateien eingebunden werden (bitte Punkte passend ersetzen)
#include ...
#include ...
#include ...
#include ...

// MAX30102 I2C device ID & Konfigurationsregister Adressen
#define MAX30102_ID					0xAE
#define MAX30102_REG_INT_STATUS		0x00
#define MAX30102_REG_INT_EN			0x02
#define MAX30102_REG_FIFO_DATA		0x07
#define MAX30102_REG_FIFO_CONFIG	0x08
#define MAX30102_REG_MODE_CONFIG	0x09
#define MAX30102_REG_SPO2_CONFIG	0x0A
#define MAX30102_REG_LED1_PA		0x0C


// Ring Puffer für gleitende Mittelwertbildung
#define BUFFER_SIZE 128											// Mittelwertbildung über 128 Werte ...
#define BUFFER_BITS 7											// ... entsprechend 2^7 (=128)
#define BUFFER_MASK 0x7F										// Maskierwort für das Überlauf-Handling von 127 --> 0

uint16_t buffer[BUFFER_SIZE];									// Enthält letzte 128 PPG-Werte für die Mittelwertbildung
uint8_t buffer_index = 0;										// Index-Nummer des nächsten Eintragselements im Array
uint32_t buffer_sum = 0;										// Laufende Summe über alle Array-Werte

// Weitere globale Variablen und Felder
uint8_t i2c_data[3];											// Array für neu ausgelesene FIFO-Werte
uint16_t ppg_raw;												// Enthält Höchstwertige 16 Bits des 18-Bit FIFO-Werts
uint16_t ppg_avg;												// Enthält den aus buffer_sum berechneten Mittelwert
int16_t ppg_ac;													// Enthält Wechselanteil des PPG-Wertes 
																// (aus Differenz zum Mittelwert)
uint8_t graph;													// Enthält Anzahl der Zeichen je Zeile für den Text-Graph


void sensor_init(void)
{																// Initialisierungssequenz für die Pulsmessung 
																// (nicht genannte Parameter auf "0" setzen!)
	i2c_write_byte(MAX30102_ID, MAX30102_REG_MODE_CONFIG, ...);	//   Heart-Rate Modus (nur rote LED)
	i2c_write_byte(MAX30102_ID, MAX30102_REG_FIFO_CONFIG, ...);	//   FIFO-Rollover aktiviert, chipinterne Mittelwert-
																//   bildung über 8 Werte je FIFO Wert
	i2c_write_byte(MAX30102_ID, MAX30102_REG_SPO2_CONFIG, ...);	//   18 Bit Auflösung, 400 samples/s 
																//   (Mittelwert über 8 Werte entspricht 50 FIFO Werte/s)
	i2c_write_byte(MAX30102_ID, MAX30102_REG_LED1_PA, ...);		//   LED Strom 6,2 mA, (bei schlechtem Signal erhöhen)
	i2c_write_byte(MAX30102_ID, MAX30102_REG_INT_EN, ...);		//   PPG_RDY Interrupt aktivieren 
																//   (wird für die Erkennung neuer Werte im FIFO benötigt)
}


int main(void)
{
	// Konfiguration USART für ausschließlichen Sendebetrieb mit 19200 Baud
	uart_setup(..., ..., ...);

	// Interrupts global freigeben
	...();														
	
	// Konfiguration I2C Schnittstelle für MAX30102
	DDRE = 0b00001110;											// PE0 (SDA1) INPUT, PE1 - PE3 (SCL1, VIN, GND) OUTPUT
	PORTE = 0b00000110;											// PE0 (SDA1) TRISTATE, PE1 (SCL1) + PE2 (VIN) HIGH, 
																// PE3 (GND) auf LOW
	...();														// Initialisierung des I2C-Bus
	_delay_ms(1);												// Initialisierungszeit (sicherheitshalber) abwarten
	sensor_init();												// Initialisierung des PPG-Moduls für die Pulsmessung 

	while (1)
	{
		// Prüfung ob "New FIFO Data Ready" (PPG_RDY) Interrupt Flag im Interrupt Status Register gesetzt wurde und somit ein neuer Wert bereitsteht
		if(i2c_read_byte(MAX30102_ID, ...) == ...)
		{	// Nur in diesem Fall ...
			// ... einen PPG-Wert per I2C vom Sensor lesen (3 Bytes, little-endian) ...
			i2c_read_n_bytes(MAX30102_ID, ..., ..., ...);
		
			// ... diesen 18-Bit ADC-Wert (rechtsbündig in 3 Bytes) in einen 16-Bit Wert konvertieren ...
			//	   (Nur die Bits [15:0] werden genutzt)
			ppg_raw = ...;
		
			// ... diesen in die gleitende Mittelwertbildung über 128 Stellen einbeziehen ...
			buffer_sum -= buffer[buffer_index];
			buffer[buffer_index] = ...;
			buffer_sum += ...;
			buffer_index = ...;
			ppg_avg = ...;
		
			// ... mit diesem als Referenz den Wechselanteil (AC-ANteil) des PPG-Signals ermitteln (kann positiv oder negativ sein) ...
			ppg_ac = ...;	
		
			// ... und diesen dann abschließend als neuen Balken eines Balken-Diagramms aus Textzeichenketten über den USART Übertragen
			graph = (uint8_t)(...);								// Textzeichenzahl für positiven Wertebereich 0..31 
																// skalieren und ...
			for (uint8_t n = 0; n<graph; n++)
			{
				printf(...);									// ... entsprechende Anzahl Zeichen ausgeben, dann ...
			}													//     (Textzeichen für Stapel kann frei gewählt werden)
			printf(...);										// ... Textzeile abschließen
		}
	}
}