#include <STC89C5xRC.H>
#include "LCD1602.h"
#include "Delay.h"
#include "C51Math.h"

/*
 * LCD1602 使用 8 位并口模式。
 *
 * 写命令/写数据的基本时序：
 * 1. 设置 RS，选择命令寄存器或数据寄存器。
 * 2. 把 8 位数据放到数据口。
 * 3. EN 拉高后再拉低，让 LCD 锁存数据。
 * 4. 等待 LCD 内部执行完成。
 */
#define LCD1602_LINE1_ADDR 0x80
#define LCD1602_LINE2_ADDR 0xC0
#define LCD1602_MAX_COLUMN 16
#define LCD1602_POINT      '.'

/* 十进制位权表，配合 C51Math_TakeDigitU16() 避免 / 和 %。 */
static unsigned int code lcd1602_decimal_divisors[4] = {
	10000U, 1000U, 100U, 10U
};

/**
  * @brief  产生 LCD1602 使能脉冲
  */
static void LCD1602_PulseEnable(void)
{
	/* EN 高电平期间 LCD 读取数据口。 */
	LCD1602_EN = 1;
	Delay_10us(1);

	/* EN 下降沿后，LCD 锁存刚才的数据或命令。 */
	LCD1602_EN = 0;
	Delay_10us(5);
}

/**
  * @brief  向 LCD1602 写命令
  */
static void LCD1602_WriteCommand(unsigned char command)
{
	/* RS=0 表示写入命令寄存器。 */
	LCD1602_RS = 0;
	LCD1602_DATA_PORT = command;
	LCD1602_PulseEnable();
}

/**
  * @brief  向 LCD1602 写数据
  */
static void LCD1602_WriteData(unsigned char value)
{
	/* RS=1 表示写入显示数据。 */
	LCD1602_RS = 1;
	LCD1602_DATA_PORT = value;
	LCD1602_PulseEnable();
}

/**
  * @brief  把 unsigned int 拆成 5 个十进制数字
  * @param  value 要拆分的数值
  * @param  digits 保存结果，digits[0] 是万位，digits[4] 是个位
  */
static void LCD1602_SplitUInt(unsigned int value, unsigned char data *digits)
{
	unsigned char i;
	unsigned int data decimal_value;

	decimal_value = value;
	for (i = 0; i < 4; i++)
	{
		/* 每次取出当前位后，decimal_value 会变成余数。 */
		digits[i] = C51Math_TakeDigitU16(&decimal_value, lcd1602_decimal_divisors[i]);
	}
	digits[4] = (unsigned char)decimal_value;
}

/**
  * @brief  输出无符号整数，不设置光标
  * @param  value 要显示的数值
  * @param  min_width 最少显示位数，0 表示自然宽度
  * @retval 实际输出的数字位数
  */
static unsigned char LCD1602_WriteUInt(unsigned int value, unsigned char min_width)
{
	unsigned char data digits[5];
	unsigned char i;
	unsigned char start;

	if (min_width > 5)
	{
		/* unsigned int 最大 65535，最多 5 位十进制数字。 */
		min_width = 5;
	}

	LCD1602_SplitUInt(value, digits);

	/*
	 * 跳过前导 0。
	 * 但必须保留至少 min_width 位；value 为 0 时至少保留个位。
	 */
	start = 0;
	while ((start < 4) && (digits[start] == 0) && ((5 - start) > min_width) && ((5 - start) > 1))
	{
		start++;
	}

	for (i = start; i < 5; i++)
	{
		LCD1602_WriteData(digits[i] + '0');
	}

	return 5 - start;
}

/**
  * @brief  读取指定位上的十六进制数字
  * @param  value 要显示的数值
  * @param  index 从左到右的显示位置，范围 0~3
  * @retval 当前十六进制位，范围 0~15
  */
static unsigned char LCD1602_GetHexDigit(unsigned int value, unsigned char index)
{
	if (index == 0)
	{
		return (unsigned char)((value >> 12) & 0x0F);
	}
	if (index == 1)
	{
		return (unsigned char)((value >> 8) & 0x0F);
	}
	if (index == 2)
	{
		return (unsigned char)((value >> 4) & 0x0F);
	}

	return (unsigned char)(value & 0x0F);
}

/**
  * @brief  把 0~15 转成十六进制字符
  */
static char LCD1602_HexToChar(unsigned char value)
{
	if (value < 10)
	{
		return value + '0';
	}

	return value - 10 + 'A';
}

/**
  * @brief  输出定点数绝对值，不设置光标
  * @param  value 已经取绝对值的定点整数
  * @param  decimals 小数位数
  */
static void LCD1602_WriteFixedAbs(unsigned int value, unsigned char decimals)
{
	unsigned char data digits[5];
	unsigned char start;
	unsigned char digit_count;
	unsigned char point_after;
	unsigned char i;

	if (decimals == 0)
	{
		LCD1602_WriteUInt(value, 1);
		return;
	}

	if (decimals > 4)
	{
		decimals = 4;
	}

	LCD1602_SplitUInt(value, digits);

	/*
	 * 定点数至少需要 decimals+1 位数字。
	 * 例如 value=5, decimals=1，要显示 0.5，而不是 .5。
	 */
	start = 0;
	while ((start < 4) && (digits[start] == 0) && ((5 - start) > (decimals + 1)))
	{
		start++;
	}

	digit_count = 5 - start;
	point_after = digit_count - decimals;
	for (i = 0; i < digit_count; i++)
	{
		/* 小数点放在小数部分左侧。 */
		if (i == point_after)
		{
			LCD1602_WriteData(LCD1602_POINT);
		}
		LCD1602_WriteData(digits[start + i] + '0');
	}
}

/**
  * @brief  初始化 LCD1602
  */
void LCD1602_Init(void)
{
	/* 上电后 LCD 需要一小段时间完成内部复位。 */
	Delay_ms(15);

	LCD1602_WriteCommand(0x38); /* 8 位数据接口，两行显示，5x7 点阵。 */
	LCD1602_WriteCommand(0x0C); /* 显示开，光标关，闪烁关。 */
	LCD1602_WriteCommand(0x06); /* 写入后光标右移，画面不移动。 */
	LCD1602_Clear();
}

/**
  * @brief  清屏并复位光标
  */
void LCD1602_Clear(void)
{
	LCD1602_WriteCommand(0x01);

	/* 清屏命令执行时间较长，需要额外等待。 */
	Delay_ms(2);
}

/**
  * @brief  设置光标位置
  */
void LCD1602_SetCursor(unsigned char line, unsigned char column)
{
	unsigned char address;

	if (column < 1)
	{
		column = 1;
	}
	else if (column > LCD1602_MAX_COLUMN)
	{
		column = LCD1602_MAX_COLUMN;
	}

	if (line == 1)
	{
		address = LCD1602_LINE1_ADDR + column - 1;
	}
	else if (line == 2)
	{
		address = LCD1602_LINE2_ADDR + column - 1;
	}
	else
	{
		/* 非法行号直接忽略。 */
		return;
	}

	LCD1602_WriteCommand(address);
}

/**
  * @brief  在指定位置显示一个字符
  */
void LCD1602_ShowChar(unsigned char line, unsigned char column, char ch)
{
	LCD1602_SetCursor(line, column);
	LCD1602_WriteData(ch);
}

/**
  * @brief  在指定位置显示 code 区字符串
  */
void LCD1602_ShowString(unsigned char line, unsigned char column, const char code *str)
{
	LCD1602_SetCursor(line, column);
	while (*str != '\0')
	{
		LCD1602_WriteData(*str++);
	}
}

/**
  * @brief  在指定位置显示 data 区字符串
  */
void LCD1602_ShowDataString(unsigned char line, unsigned char column, char data *str)
{
	LCD1602_SetCursor(line, column);
	while (*str != '\0')
	{
		LCD1602_WriteData(*str++);
	}
}

/**
  * @brief  显示无符号十进制整数
  */
void LCD1602_ShowUInt(unsigned char line, unsigned char column, unsigned int value, unsigned char width)
{
	LCD1602_SetCursor(line, column);
	LCD1602_WriteUInt(value, width);
}

/**
  * @brief  显示有符号十进制整数
  */
void LCD1602_ShowInt(unsigned char line, unsigned char column, int value, unsigned char width)
{
	unsigned int abs_value;

	LCD1602_SetCursor(line, column);
	if (value < 0)
	{
		/* 用无符号减法得到绝对值，避免 int 最小值取负溢出。 */
		abs_value = 0U - (unsigned int)value;
		LCD1602_WriteData('-');
	}
	else
	{
		abs_value = (unsigned int)value;
	}

	LCD1602_WriteUInt(abs_value, width);
}

/**
  * @brief  显示十六进制整数
  */
void LCD1602_ShowHex(unsigned char line, unsigned char column, unsigned int value, unsigned char width)
{
	unsigned char i;
	unsigned char start;
	unsigned char digit;

	if (width == 0)
	{
		width = 1;
	}
	else if (width > 4)
	{
		width = 4;
	}

	start = 4 - width;
	LCD1602_SetCursor(line, column);
	for (i = start; i < 4; i++)
	{
		digit = LCD1602_GetHexDigit(value, i);
		LCD1602_WriteData(LCD1602_HexToChar(digit));
	}
}

/**
  * @brief  显示二进制整数
  */
void LCD1602_ShowBin(unsigned char line, unsigned char column, unsigned int value, unsigned char width)
{
	unsigned char i;
	unsigned int mask;

	if (width == 0)
	{
		width = 1;
	}
	else if (width > 16)
	{
		width = 16;
	}

	mask = 0x8000U;
	for (i = width; i < 16; i++)
	{
		/* 把掩码移动到要显示的最高位。 */
		mask >>= 1;
	}

	LCD1602_SetCursor(line, column);
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
		LCD1602_WriteData((value & mask) ? '1' : '0');
		mask >>= 1;
	}
}

/**
  * @brief  显示定点数
  */
void LCD1602_ShowFixed(unsigned char line, unsigned char column, int value, unsigned char decimals)
{
	unsigned int abs_value;

	LCD1602_SetCursor(line, column);
	if (value < 0)
	{
		/* 用无符号减法得到绝对值，避免 int 最小值取负溢出。 */
		abs_value = 0U - (unsigned int)value;
		LCD1602_WriteData('-');
	}
	else
	{
		abs_value = (unsigned int)value;
	}

	LCD1602_WriteFixedAbs(abs_value, decimals);
}

/**
  * @brief  从指定位置开始清空若干字符
  */
void LCD1602_ClearChars(unsigned char line, unsigned char column, unsigned char length)
{
	unsigned char i;

	if (length == 0)
	{
		return;
	}

	LCD1602_SetCursor(line, column);
	for (i = 0; i < length; i++)
	{
		LCD1602_WriteData(' ');
	}
}