/* クリスマスツリーイルミネーション 低消費電流タイプ(delayWDT使用)
   CPUのプルアップ抵抗を使って17個のLEDを点灯。8MHz内部CRオシレーター、足伸ばしチップへ書き込んだ内容
   流れ星を追加
   2019/12/13 ラジオペンチ http://radiopench.blog96.fc2.com/
*/

#include <avr/sleep.h>                // スリープモードを使用
#include <avr/wdt.h>                  // ウォッチドッグタイマーを使用

unsigned long data = 0;
int i, n;

unsigned long fS[4][12] = {           // 流れ星のパターン定義
  {
    0b00000000000000000,              // トレース0
    0b00000000100000000,
    0b00000000100000000,
    0b00000000110000000,
    0b00000000010000000,
    0b00000000010100000,
    0b00000000000100000,
    0b00000000000101000,
    0b00000000000001000,
    0b00000000000001010,
    0b00000000000000010,
    0b00000000000000010
  }, {
    0b00000000000000000,              //トレース1
    0b00000000100000000,
    0b00000000100000000,
    0b00000000101000000,
    0b00000000001000000,
    0b00000000001010000,
    0b00000000000010000,
    0b00000000000010100,
    0b00000000000000100,
    0b00000000000000101,
    0b00000000000000001,
    0b00000000000000001
  }, {
    0b00000000000000000,              //トレース2
    0b00000000100000000,
    0b00000000100000000,
    0b00000001100000000,
    0b00000001000000000,
    0b00000101000000000,
    0b00000100000000000,
    0b00010100000000000,
    0b00010000000000000,
    0b01010000000000000,
    0b01000000000000000,
    0b01000000000000000,
  }, {
    0b00000000000000000,              //トレース3
    0b00000000100000000,
    0b00000000100000000,
    0b00000010100000000,
    0b00000010000000000,
    0b00001010000000000,
    0b00001000000000000,
    0b00101000000000000,
    0b00100000000000000,
    0b10100000000000000,
    0b10000000000000000,
    0b10000000000000000
  }
};

void setup() {
  allOn1000();                        // 最初に開始表示
}                                     // pinModeを指定していないので全部inputになる

void loop() {                         // メインループ
  for (int j = 0; j < 245; j++) {     // 約6時間実行 (1サイクル88秒×245回=6時間)
    allOn1000();                      // ループ開始表示
    singleR(1);                       // 単発右回転
    singleL(1);                       // 単発左回転
    waveR(1);                         // ウェ−ブ右回転
    waveL(1);                         // ウェーブ左回転
    x_rotate(2);                      // 単発左右同時
    allOn5000();                      // 全点灯5秒
    Vcross(2);                        // 逆Vクロス
    Hline(2);
    VrotateR(3);                      // 縦線右移動
    fullRotateR(3);                   // 横ワイプ右
    VrotateL(3);                      // 縦線左移動
    fullRotateL(3);                   // 横ワイプ左
    wipeUpDown(2);                    // 縦上昇/降下
    shootingStars();                  // 流れ星
    randomFlash(75);                  // ランダム点灯
  }
  timeUp();                           // 指定時間終了後は停止中表示（センターLEDフラッシュ）
}

void allOn1000() {
  led(0);                             // 一旦消灯
  delayWDT(5);                        // 0.5秒
  led(0x1FFFF);                       // 全点灯
  delayWDT(6);
  led(0);
  delayWDT(4);                        // 256ms
}

void allOn5000() {
  led(0);                             // 一旦消灯
  delayWDT(5);                        // 0.5秒
  led(0x1FFFF);                       // 全点灯
  delayWDT(8);                        // 4秒
  delayWDT(6);                        // 1秒
  led(0);
  delayWDT(5);                        // 0.5秒
}

void singleR(int count) {             // 1灯単発右回転点灯
  for (i = 1; i <= count; i++) {
    data = 0x01;                      // タネを仕込む
    for (n = 0; n <= 18; n++) {       // タネが外に外れるまで実行
      led(data);                      // LED表示
      data = data << 1;               // 左にシフト
      delayWDT(2);                    // 64ms
    }
    delayWDT(3);                      // 128ms
  }
}

void singleL(int count) {             // 1灯左回転点灯
  for (i = 1; i <= count; i++) {
    data = 0x10000;                   // タネを仕込む
    for (n = 0; n <= 18; n++) {       // タネが外に外れるまで実行
      led(data);                      // ビットパターンを表示
      data = data >> 1;               // 右にシフト
      delayWDT(2);                    // 64ms
    }
    delayWDT(3);                      // 128ms
  }
}

void waveR(int count) {               // 波のように表示（右回り）
  for (i = 1; i <= count; i++) {
    for (n = 0; n <= 16; n++) {
      data |= 0x01;                   // 最下位に1ビット追加
      led(data);                      // LED表示
      data = data << 1;               // 左にシフト
      delayWDT(2);                    // 64ms
    }
    for (n = 0; n <= 16; n++) {
      data = data & 0x1FFFE;          // 下位ビットを消す
      led(data);                      // LED表示
      data = data << 1;               // 左にシフト
      delayWDT(2);                    // 64ms
    }
  }
}

void waveL(int count) {               // 波のように表示(左周り）
  for (i = 1; i <= count; i++) {
    for (n = 0; n <= 16; n++) {
      data |= 0x10000;                // 最上位1ビット追加
      led(data);                      // LED表示
      data = data >> 1;               // 右にシフト
      delayWDT(2);          // 64ms
    }
    for (n = 0; n <= 16; n++) {
      data = data & 0x0FFF;           // 右端のビットを消す
      led(data);                      // LED表示
      data = data >> 1;               // 右にシフト
      delayWDT(2);          // 64ms
    }
  }
}

void x_rotate(int count) {            // 左右同時回転
  unsigned long a, b;
  for (i = 1; i <= count; i++) {
    a = 0x00001;                      // 下側のタネ
    b = 0x10000;                      // 上側のタネ
    for (n = 0; n <= 17; n++) {
      data = a | b;                   // 上下のタネを合成して、
      led(data);                      // 表示
      a = a << 1;                     // 下のタネを左シフト
      b = b >> 1;                     // 上のタネを右シフト
      delayWDT(2);                    // 64ms;
    }
  }
}

void Vcross(int count) {
  for (i = 1; i <= count; i++) {
    led(0b00000000000000001); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000000000101); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000000010101); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000001010101); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000101010101); delayWDT(2);  // 64ms センター　（点灯）
    led(0b00000001101010101); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000101101010101); delayWDT(2);  // 648ms
    led(0b00010101101010101); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b01010101101010101); delayWDT(2);  // 64ms

    led(0b11010101101010101); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b11110101101010101); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b11111101101010101); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b11111111101010101); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b11111111101010101); delayWDT(2);  // 64ms センター
    led(0b11111111111010101); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b11111111111110101); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b11111111111111101); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b11111111111111111); delayWDT(2);  // 64ms

    led(0b11111111111111110); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b11111111111111010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b11111111111101010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b11111111110101010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b11111111110101010); delayWDT(2);  // 64ms センター
    led(0b11111110110101010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b11111010110101010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b11101010110101010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b10101010110101010); delayWDT(2);  // 64ms

    led(0b00101010110101010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00001010110101010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000010110101010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000110101010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000010101010); delayWDT(2);  // 64ms センター（消灯）
    led(0b00000000000101010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000000001010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000000000010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000000000000); delayWDT(2);  // 64ms
  }
}

void Hline(int count) {                     // 水平線
  for (i = 1; i <= count; i++) {
    led(0b00000000000000000); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000000000010); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000000000001); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b10000000000000000); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b01000000000000000); delayWDT(2);  // 64ms

    led(0b00000000000000000); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000000001000); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000000000100); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00100000000000000); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00010000000000000); delayWDT(2);  // 64ms

    led(0b00000000000000000); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000000100000); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000000010000); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00001000000000000); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000100000000000); delayWDT(2);  // 64ms

    led(0b00000000000000000); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000010000000); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000000001000000); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000010000000000); delayWDT(2);  // 64ms
    led(0b00000001000000000); delayWDT(2);  // 64ms

    led(0b00000000100000000); delayWDT(3);  // 128ms センター　（点灯）
  }
}

void VrotateR(int count) {          // 縦線右移動
  for (i = 1; i <= count; i++) {
    led(0b00000000110101010); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b00000000101010101); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b10101010100000000); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b01010101100000000); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b00000000100000000); delayWDT(3);  // 128ms
  }
}

void fullRotateR(int count) {
  for (i = 1; i <= count; i++) {
    led(0b00000000110101010); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b00000000111111111); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b10101010111111111); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b11111111111111111); delayWDT(4);  // 250ms ここだけ長め
    led(0b11111111101010101); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b11111111100000000); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b10101010100000000); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b00000000100000000); delayWDT(3);  // 128ms
  }
}

void VrotateL(int count) {           // 縦線左移動
  for (i = 1; i <= count; i++) {
    led(0b01010101100000000); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b10101010100000000); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b00000000101010101); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b00000000110101010); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b00000000100000000); delayWDT(3);  // 128ms
  }
}

void fullRotateL(int count) {
  for (i = 1; i <= count; i++) {
    led(0b01010101100000000); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b11111111100000000); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b11111111101010101); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b11111111111111111); delayWDT(4);  // 250ms ここだけ長め
    led(0b10101010111111111); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b00000000111111111); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b00000000110101010); delayWDT(3);  // 128ms
    led(0b00000000100000000); delayWDT(3);  // 128ms
  }
}

void wipeUpDown(int count) {          // 縦上昇/降下（下から上に点灯し、逆順で消す）
  unsigned long a, b;
  for (i = 1; i <= count; i++) {
    a = 0;
    b = 0;
    for (n = 0; n <= 9; n++) {        // 下から上に点灯
      data = a | b;                   // 左右のタネを合成
      led(data);                      // LED表示
      a = a << 1;                     // 下位を繰り上げて
      a |= 0x01;                      // 開いた場所は1を埋める
      b = b >> 1;                     // 上位を繰り下げて
      b |= 0x10000;                   // 開いた場所は1を埋める
      delayWDT(2);          // 64ms
    }
    delayWDT(4);                       // 250ms 全点灯したのでちょっと間をとる

    for (n = 0; n <= 8; n++) {        // 下から上に消灯
      data = a | b;                   // 左右のタネを合成
      led(data);                      // LED表示
      a = a << 1;                     // 下位を繰り上げて
      a &= 0x1FF;
      b = b >> 1;                     // 上位を繰り下げて
      b &= 0x1FF00;
      delayWDT(2);                    // 64ms
    }
    delayWDT(3);                      // 128ms

    for (n = 0; n <= 8; n++) {        // 上から下へ点灯
      data = a | b;                   // 左右のタネを合成
      data |= 0x100;
      led(data);                      // LED表示
      a = a >> 1;                     //
      a |= 0x180;
      b = b << 1;                     //
      b |= 0x300;
      delayWDT(2);                    // 64ms
    }

    for (n = 0; n <= 9; n++) {        // 上から下へ消灯
      data = a | b;                   // 左右のタネを合成
      led(data);                      // LED表示
      a = a >> 1;                     //
      a &= 0x0FF;
      b = b << 1;                     //
      b &= 0x1FE00;
      delayWDT(2);                    // 64ms
    }
    delayWDT(4);                       // 250ms
  }
}

void shootingStars() {                // たくさんの流れ星
  int x;
  unsigned int pixP[4];               // 流星の位置記録。4ライン×12位置をビットマップで表現。LSBが開始位置
  unsigned int bP;                    // ビット操作ポインタ
  unsigned long pLED;                 // LEDの光る位置操作バッファ

  for (int i = 0; i < 4; i++) {       // 位置記録バッファをクリア
    pixP[i] = 0;
  }

  for (int c = 1000; c > 0; c--) {    // 1000回ループで実行

    for (int i = 0; i < 4; i++) {     // 4つのラインの星の位置を
      pixP[i] = pixP[i] << 1;         // 一つ先に進める
    }

    x = random(0, c / 100);           // ループ回数に反比例で乱数の発生範囲を決め
    if (x == 0) {                     // ヒットしていたら、
      x = random(0, 4);               // 4つの軌跡のいずれかに
      pixP[x] |= 0x0001;              // 新しい種を植える
    }

    pLED = 0;                         // LED表示レジスタをクリア
    for (int n = 0; n < 4; n++) {     // 4ライン一つつづつ
      bP = 0x01;
      for (int m = 0; m < 12; m++) {  // 12箇所のビットを先頭から調べて
        if ((pixP[n] & bP) != 0) {    // もし種が入っていたら、
          pLED |= fS[n][m];           // 点灯パターンを複写して該当するLED点灯ビットをON
        }
        bP = bP << 1;                 // 次回のためにビットポインターを進めておく
      }
    }
    led(pLED);                        // LEDを点灯
    delayWDT(1);
  }
  led(0x1FFFF);                       // 最後に全点灯
  delayWDT(7);                        // 2秒間
}

void randomFlash(int count) {        // ランダム点灯
  for (i = 1; i <= count; i++) {
    data = random(0, 0x20000);        // 0から0x1FFFFの範囲の乱数発生
    if ((i % 5) == 0) {               // 5回に一回
      data |= 0x100;                  // センターLED点灯
    } else {
      data &= 0x1FEFF;                // センターLED消灯
    }
    led(data);                        // LED表示
    delayWDT(3);                      // 128ms
  }
}

void timeUp() {
  for (;;) {
    led(0x100);                       // 先端LEDだけ
    delayWDT(2);                      // 64ms点灯
    led(0);
    delayWDT(8);                      // 4秒消灯
  }
}

void led(unsigned long x) {           // LED点灯ルーチン
  /* 引数に対応するビットのLEDを点灯。
     入力ピンにアサインした状態で1を書くと、プルアップ抵抗が有効になりLEDが点灯。
     データーは17ビット、ポートとの対応は下記
     data    x xxxx xxxx xxxx xxxx
     PORTD                 76 5432    digita 2-7
     PORTB           432 10           digital 8-12
     PORTC   5 4321 0                 A 0-5 (digital 14-19)
     digital 0, 1, 13はブートローダーと干渉するので使わない。

    クリスマスツリーのビット位置とLEDの配置
             8    ←　先端 (0x100)
           7   9
            6 10
         5       11
           4   12
       3           13
          2    14
     1               15
         0      17
  */
  byte d;
  x = x & 0x1FFFF;  // 変な値を排除

  // 下位6ビットを digital 2-7 に出力 (0,1はTX,RXなので使わない)
  d = (x << 2) & B11111100;
  PORTD = d;

  //  6ビット目から5ビットを digital 8-12に出力(13は使わない）
  d = (x >> 6) & B00011111;
  PORTB = d;

  // 11ビット目から6ビットを analog0-5(digital 14-19)に出力
  d = (x >> 11) & B00111111;
  PORTC = d;
}

void delayWDT(unsigned long t) {        // パワーダウンモードでdelayを実行
  delayWDT_setup(t);                    // ウォッチドッグタイマー割り込み条件設定
  ADCSRA &= ~(1 << ADEN);               // ADENビットをクリアしてADCを停止（120μA節約）
  set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);  // パワーダウンモード
  sleep_enable();
  sleep_mode();                         // ここでスリープに入る
  sleep_disable();                      // WDTがタイムアップでここから動作再開
  ADCSRA |= (1 << ADEN);                // ADCの電源をON (|=が!=になっていたバグを修正2014/11/17)
}

void delayWDT_setup(unsigned int ii) {  // ウォッチドッグタイマーをセット。
  // 引数はWDTCSRにセットするWDP0-WDP3の値。設定値と動作時間は概略下記
  // 0=16ms, 1=32ms, 2=64ms, 3=128ms, 4=250ms, 5=500ms
  // 6=1sec, 7=2sec, 8=4sec, 9=8sec
  byte bb;
  if (ii > 9 ) {                        // 変な値を排除
    ii = 9;
  }
  bb = ii & 7;                          // 下位3ビットをbbに
  if (ii > 7) {                         // 7以上（7.8,9）なら
    bb |= (1 << 5);                     // bbの5ビット目(WDP3)を1にする
  }
  bb |= ( 1 << WDCE );

  MCUSR &= ~(1 << WDRF);                // MCU Status Reg. Watchdog Reset Flag ->0
  // start timed sequence
  WDTCSR |= (1 << WDCE) | (1 << WDE);   // ウォッチドッグ変更許可（WDCEは4サイクルで自動リセット）
  // set new watchdog timeout value
  WDTCSR = bb;                          // 制御レジスタを設定
  WDTCSR |= _BV(WDIE);
}

ISR(WDT_vect) {                         // WDTがタイムアップした時に実行される処理
  //  wdt_cycle++;                      // 必要ならコメントアウトを外す
}