/*
 * TGI_10.asm
 *
 *  Created: 28.11.2013 13:37:11
 *   Author: Ehlers/Meyer/Boekhoff/Jaehn
 */
.include "m16def.inc"

.def	TMP = R16
; Definieren Sie für die Gatter R20 bis R23 die Namen GATTER_TYPE, COUNTER, CURRENT_GATTER, BLINK.
.def	GATTER_TYPE = R20
.def	COUNTER = R21
.def	CURRENT_GATTER = R22
.def	BLINK = R23

; Definieren Sie die Konstanten NUM_GATTER_TYPES = 3, TYPE_AND = 0, TYPE_NAND = 1, TYPE_OR = 2 und TYPE_UNKNOWN = 3.
.equ	NUM_GATTER_TYPES = 3
.equ	TYPE_AND = 0
.equ	TYPE_NAND = 1
.equ	TYPE_OR = 2
.equ	TYPE_UNKNOWN = 3

.dseg
.org	$0100
; Stellen Sie im RAM unter dem Label GATTER_TYPES 4 Byte zur Verfügung.
GATTER_TYPES:	.byte 4

.cseg
; Interrupt Vektor Tabelle
.org	$0000
	rjmp	init
.org	$0026								; OC0addr
	rjmp	TIMER0_COMP_ISR
; Legen Sie jeweils die vier Ausgaben der Gatter unter den Labeln AND_GATTER, NAND_GATTER und OR_GATTER im ROM ab.
; Verwenden Sie für jede Ausgabe jeweils 1 Byte.
; Diese sollen direkt zu der sequentiellen Belegungen der Eingänge mit den Werten null bis drei korrespondieren.
.org	$002A
AND_GATTER:		.db	0b00000000, 0b00001001, 0b00010010, 0b00111111
NAND_GATTER:	.db 0b00100100, 0b00101101, 0b00110110, 0b00011011
OR_GATTER:		.db 0b00000000, 0b00101101, 0b00110110, 0b00111111


.org	$0060
; *****************************************************************************
; Initialisierung
; *****************************************************************************
init:
	; Initialisierung des Stack Pointers
	ldi		TMP,	high(RAMEND)
	out		SPH,	TMP
	ldi		TMP,	low(RAMEND)
	out		SPL,	TMP

	; Portdefinitionen (PORT A und B)
	ldi		TMP,	0b11011011
    out		DDRA,	TMP
    out		DDRB,	TMP

	; Portdefinitionen (PORT C)
    out		DDRC,	TMP

	; Portdefinitionen (PORT D)
	ldi		TMP,	0b11111110
    out		DDRD,	TMP

	; Initialisierung der Anfangswerte einzelner Register
	ldi		BLINK,	0
	; ------ TODO ------ ;

	; Initilaisierung des Timers
	; Vergleichswert für Timer0 (~100 ms) in das Compare Register schreiben
	; ------ TODO ------ ;
	ldi		TMP,	100
	out		OCR0,	TMP

	; Clear-Timer-On-Compare-Match (CTC) Modus einstellen &
	; Prescaler auf clk/1024 für den Timer0 einstellen
	ldi		TMP,	(1<<COM01) | (1<<COM00) | (1<<WGM01) | (1<<CS02) | (1<<CS00)
	out		TCCR0,	TMP

	; Interrupt für Compare-Match des Timers0 lokal aktivieren
	ldi		TMP,	(1<<OCIE0)
	out		TIMSK,	TMP

	; Interrupts global aktivieren
	sei

	rjmp	main


; Das Hauptprogramm verbleibt in einer Endlosschleife, bis an PD0 ein High-Pegel detektiert wird.
; Wärend des Wartens sollen die LEDs ausgeschaltet sein und keine Spannung an den Eingängen des Gatters anliegen.
; Ist der Taster gedrückt, so beginnt das Hauptprogramm sequentiell die einzelnen Gatter des ICs mithilfe des Unterprogramms TEST_GATTER zu übeprüfen
; und speichert die einzelnen Gattertypen entsprechend im RAM unter dem Label GATTER_TYPES ab.
; Wurden alle Gatter des ICs übeprüft, erfolgt die Ausgabe mithilfe des Unterprogramms OUTPUT. 
; Dieses erwartet im Register R16 den Typ des ICs, welcher dem ersten im RAM gespeicherten Typen entspricht, der ungleich TYPE_UNKNOWN ist.
; Sollte es sich um ein unbekanntes oder komplett defektes Gatter handeln, so enthält R16 den Typ TYPE_UNKNOWN.
; Anschließen wird wieder zu main gesprungen.

main:
	sbis	PIND, PIND0
	rjmp	main
	; Analyse starten
	ldi		CURRENT_GATTER, 0				; aktuelles zu pruefendes Gatter
	ldi		XH,		high(GATTER_TYPES)
	ldi		XL,		low(GATTER_TYPES)
gatter_loop:
	inc		CURRENT_GATTER					; naechstes Gatter
	call	TEST_GATTER
	st		X+,		GATTER_TYPE				; ermittelten Gatter-Typ speichern
	cpi		CURRENT_GATTER, 4				; sind alle Gatter ueberprueft?
	brne	gatter_loop

	ldi		COUNTER, 4
	ld		R16,	-X						; lade den ersten Typen
	ldi		XH,		high(GATTER_TYPES)
	ldi		XL,		low(GATTER_TYPES)
suche_typ:
	ld		R16,	X+						; speichere den Typ
    cpi     R16,	TYPE_UNKNOWN			; ist der Typ nicht unbekannt?
    brne    typ_gefunden
	dec		COUNTER
	brne	suche_typ
typ_gefunden:
	call	OUTPUT							; Ausgeben des Vergleichsergebnisses: R16 enthaelt den Typ des gesamten Bausteins
	rjmp	main


; Dieses Unterprogramm testet das in CURRENT_GATTER gegebene Gatter des ICs und 
; liefert als Ergebnis in GATTER_TYPE den Gattertypen zurück. 
; Dazu werden die Eingänge des Gatters sequentiell mit den Eingaben null bis drei belegt und die Ausgabe ensprechend der im ROM abgelegten Prüfwerte verglichen.
; Es muss bei der Ansteuerung der einzelnen Gatter darauf geachtet werden, dass die Ausgabe der LEDs nicht beeinflusst wird.
; Zwischen dem Setzen der Eingaben der Gatter und dem Auslesen der Ausgänge sollte eine kleine Wartezeit von einem Leertakt eingehalten werden.
TEST_GATTER:
	ldi		ZH,		high(AND_GATTER<<1)
	ldi		ZL,		low(AND_GATTER<<1)
	ldi		GATTER_TYPE, TYPE_AND			; Nummber des zu ueberpruefenden Gatter-Typen
	ldi		COUNTER, 4						; wie viele Tests wurden pro Gatter-Art schon ausgefuehrt
type_loop:
	lpm		TMP,	Z+						; nachsten Test laden
	out		PORTA,	TMP						; auf die Ports ...
	out		PORTB,	TMP						; ... schreiben
	in		R17,	PINA					; von den Pins ...
	in		R18,	PINB					; ... lesen
	eor		R17,	TMP						; Exklusiv- ...
	eor		R18,	TMP						; ... verodern
	; switching
	cpi		CURRENT_GATTER, 1
	breq	test_PA2						; Gatter 1 pruefen
	cpi		CURRENT_GATTER, 2
	breq	test_PA5						; Gatter 2 pruefen
	cpi		CURRENT_GATTER, 3
	breq	test_PB2						; Gatter 3 pruefen
	cpi		CURRENT_GATTER, 4
	breq	test_PB5						; Gatter 4 pruefen

test_PA2:
	sbrs    R17,	PINA2					; ist PINA2 gesetzt (unterscheidet sich PINA2 von dem erwarteten Wert)?
	rjmp	type_match						; ... wenn nicht, naechster Test
	rjmp	type_mismatch					; sonst: naechster Typ
test_PA5:
	sbrs    R17,	PINA5					; PINA5 wie erwartet?
	rjmp	type_match						; nein: naechster Test
	rjmp	type_mismatch					; sonst: naechster Typ
test_PB2:
	sbrs    R18,	PINB2					; PINB2 wie erwartet?
	rjmp	type_match						; nein: naechster Test
	rjmp	type_mismatch					; sonst: naechster Typ
test_PB5:
	sbrs    R18,	PINB5					; PINB5 wie erwartet?
	rjmp	type_match						; nein: naechster Test
	rjmp	type_mismatch					; sonst: naechster Typ

type_match:
	; nachster Test
	dec		COUNTER
	breq	test_end						; alle 4 Tests waren erfolgreich
	rjmp	type_loop						; naechsten Test durchfuehren
type_mismatch:
	; nachsten Typen ausprobieren
	inc		GATTER_TYPE
	cpi		GATTER_TYPE, TYPE_UNKNOWN		; Abbruchbedingung
	breq	test_end						; alle Gatter-Typen getestet
	dec		COUNTER							; zaehler noch dekrementieren
	brne	z_restore						; sind noch unausgefuehrte Tests verblieben? -> Z-Register korrigieren
	ldi		COUNTER, 4						; Test-Zaehler zuruecksetzen
	rjmp	type_loop						; zurueck zur Schleife
z_restore:
	lpm		TMP,	Z+						; inkrementiere die Adresse im Z-Register
	dec		COUNTER
	brne	z_restore						; bis sie auf dem ersten Test des naechsten Typs steht
	ldi		COUNTER, 4
	rjmp	type_loop
test_end:
	ret


; Die Interrupt Service Routine soll das untere Bit des Register BLINK je Aufruf invertieren.
TIMER0_COMP_ISR:
	push	TMP								; Sichere TEMP
	in		TMP,	SREG					; Lade das SREG in TEMP 
	push	TMP
	ldi		TMP,	1
	eor		BLINK,	TMP
	pop		TMP								; Hole das SREG wieder vom Stack 
	out		SREG,	TMP						; Und schreibe es raus 
	pop		TMP
	reti

; Das Unterprogramm OUTPUT erwartet im Register R16 den Typen des IC-Bausteins (TYPE_AND|TYPE_NAND|TYPE_OR|TYPE_UNKNOWN)
OUTPUT:
	push	R16
	push	R17
	push	R18
	push	R19
	push	COUNTER
	; R16 enthält den Gattertypen
	ldi		xl,		low(GATTER_TYPES)
	ldi		xh,		high(GATTER_TYPES)
	clr		COUNTER
	clr		R19
	cpi		R16,	TYPE_UNKNOWN
	brne	loop_out
	sbrs	BLINK,	0
	rjmp	all_off
	ldi		R17,	0xC0
	out		PORTA,	R17
	out		PORTB,	R17
	ldi		R17,	0xC3
	out		PORTC,	R17
	ldi		R17,	0x1E
	out		PORTD,	R17
	rjmp	loop_out_end
all_off:
	clr		R17
	out		PORTA,	R17
	out		PORTB,	R17
	out		PORTC,	R17
	out		PORTD,	R17
	rjmp	loop_out_end
loop_out:
	ld		R18,	x+
	lsr		R19
	cp		R18,	R16
	brne	loop_out_ne_blink
	ldi		R17,	0x80
	add		R19,	R17
	rjmp	loop_out_ne
loop_out_ne_blink:
	sbrc	BLINK,	0
	rjmp	loop_out_ne
	ldi		R17,	0x80
	add		R19,	R17
loop_out_ne:
	inc		COUNTER
	sbrs	COUNTER,2
	rjmp	loop_out
	; Ausgabe ist in den 4 MSB von R19 enthalten
	cpi		R16,	TYPE_AND
	brne	loop_out_nand
	mov		R17,	R19
	andi	R17,	0xC0
	out		PORTB,	R17
	mov		R17,	R19
	lsl		R17
	lsl		R17
	out		PORTA,	R17
	rjmp	loop_out_end
loop_out_nand:
   cpi		R16,	TYPE_NAND
	brne	loop_out_or
	swap	R19
	lsl		R19
	out		PORTD,	R19
	rjmp	loop_out_end
loop_out_or:
	mov		R17,	R19
	swap	R17
	or		R17,	R19
	andi	R17,	0xC3
	out		PORTC,	R17
loop_out_end:
	pop		COUNTER
	pop		R19
	pop		R18
	pop		R17
	pop		R16
	ret