#include <avr/io.h>
#include <util/twi.h>

#define DS 0
#define SH_CP 1
#define ST_CP 2

#define adr_ds1307    0b11010000                                //адресс на запись в ds1307

#define TWI_START            0
#define TWI_RESTART         1
#define TWI_STOP            2
#define TWI_TRANSMIT        3
#define TWI_RECEIVE_ACK     4
#define TWI_RECEIVE_NACK    5

unsigned char bin_digits[10]=
{
    0b0000,    //0
    0b1000,    //1
    0b0100,    //2
    0b1100,    //3
    0b0010,    //4
    0b1010,    //5
    0b0110,    //6
    0b1110,    //7
    0b0001,    //8
    0b1001,    //9
};

unsigned char twi(unsigned char action)
{
    switch(action)
    {
        case TWI_START:
        case TWI_RESTART:
        TWCR = (1<<TWSTA) | (1<<TWEN) | (1<<TWINT) | (1<<TWIE);
        break;
        case TWI_STOP:
        TWCR = (1<<TWSTO) | (1<<TWEN) | (1<<TWINT) | (1<<TWIE);
        break;
        case TWI_TRANSMIT:
        TWCR = (1<<TWEN) | (1<<TWINT) | (1<<TWIE);
        break;
        case TWI_RECEIVE_ACK:
        TWCR = (1<<TWEN) | (1<<TWINT) | (1<<TWEA)| (1<<TWIE);
        break;
        case TWI_RECEIVE_NACK:
        TWCR = (1<<TWEN) | (1<<TWINT) | (1<<TWIE);
        break;
    }
    if(action != TWI_STOP) while (!(TWCR & (1<<TWINT)));
    return (TWSR & 0b11111000);
}

unsigned char i2c_read(unsigned char adr_slave, unsigned char adr_byte)
{
    unsigned char readed_byte;
    twi(TWI_START);                                            //формируем сигнал START
    TWDR=adr_slave;                                            //загружаем адрес slave на запись
    twi(TWI_TRANSMIT);                                        //передаем адрес
    TWDR=adr_byte;                                            //загружаем адрес байта
    twi(TWI_TRANSMIT);                                        //передаем
    twi(TWI_RESTART);                                        //формируем рестарт (RESTART)
    TWDR=adr_slave|1;                                        //загружаем адрес DS1307 на чтение
    twi(TWI_TRANSMIT);                                        //передаем
    twi(TWI_RECEIVE_ACK);                                    //получаем подтверждение от slave
    readed_byte=TWDR;                                        //в "readed_byte" записываем принятый байт
    twi(TWI_RECEIVE_NACK);                                    //после чтения байта формируем NACK - больше данные не нужны
    twi(TWI_STOP);                                            //формируем сигнал STOP
    return readed_byte;
}

void i2c_send(unsigned char adr_slave, unsigned char adr_byte, unsigned char data_byte)
{
    twi(TWI_START);                                            //формируем сигнал START
    TWDR=adr_slave;                                            //загружаем адрес slave на запись
    twi(TWI_TRANSMIT);                                        //передаем адрес
    TWDR=adr_byte;                                            //загружаем адрес байта
    twi(TWI_TRANSMIT);                                        //передаем
    twi(TWI_RECEIVE_ACK);                                    //получаем подтверждение от slave
    TWDR=data_byte;                                            //загружаем байт данных
    twi(TWI_TRANSMIT);                                        //передаем
    twi(TWI_RECEIVE_ACK);                                    //
    twi(TWI_STOP);                                            //формируем сигнал STOP
}

void OutBitFromByte(unsigned char out_bit_num, unsigned char input_bit_num, unsigned char input_byte)
{
    unsigned char port=PORTD;
    port&=~(1<<out_bit_num);
    if (input_byte&(1<<input_bit_num))
    port|=(1<<out_bit_num);
    PORTD=port;
}

//===========================================функция записи данных в регистр 74HC595===========================================

void HC595_write(unsigned char d0, unsigned char d1, unsigned char d2, unsigned char d3, unsigned char d4, unsigned char d5)
{
    DDRD=(1<<DS)|(1<<SH_CP)|(1<<ST_CP);
    unsigned char i,j;
    unsigned char dig[6];
    dig[0]=d0;
    dig[1]=d1;
    dig[2]=d2;
    dig[3]=d3;
    dig[4]=d4;
    dig[5]=d5;
    for(j=0;j<=5;j++)
    {
        for(i=0; i<4; i++)                                    //цикл для последовательного вывода 4 бит данных из массива
        {
            OutBitFromByte(DS,i,bin_digits[dig[j]]);
            PORTD&=~(1<<SH_CP);                                //выводим "0" в линию SH_CP
            PORTD|=(1<<SH_CP);                                //выводим "1" в линию SH_CP - считываем бит на входе регистра
        }
    }
    PORTD|=(1<<ST_CP);                                        //выводим "1" в линию ST_CP - "защелкиваем данные"
    PORTD&=~(1<<ST_CP);                                        //выводим "0" в линию ST_CP
}

int main(void)
{
    TWSR &= ~(1<<TWPS0)|(1<<TWPS1);                            //биты предделителя
    TWBR=114;                                                //Настраиваем частоту шины
                                                            //(при 8MHz F_CPU получаем 8000000/(2*(16+114)) = 32kHz)
    unsigned char h10, h1, m10, m1, s10, s1;                //объявляем переменной для хранения значений часов, минут, секунд
    unsigned char temp_byte;
            
    temp_byte=i2c_read(adr_ds1307, 0x00);
    if(temp_byte & 0b10000000)                                //проверяем 8-ой бит (если он "CH" = 1 - значит часы не запущены)
    {
        i2c_send(adr_ds1307,0x00,0b00000000);                //запускаем часы DS1307
    }
    i2c_send(adr_ds1307,0x07,0b0010000);                    //задаём частоту генерации на SQW = 1 Hz
    while(1)
    {
        //============секунды==================
        temp_byte=i2c_read(adr_ds1307, 0x00);                //считываем байт значений секунд
        s1=    (temp_byte & 0b00001111);                        //выделяем значение единиц секунд
        s10=(temp_byte & 0b11110000)>>4;                    //выделяем значение десятков секунд
        //============минуты===================
        temp_byte=i2c_read(adr_ds1307, 0x01);                //считываем байт значений минут
        m1=    (temp_byte & 0b00001111);
        m10=(temp_byte & 0b11110000)>>4;
        //============часы=====================
        temp_byte=i2c_read(adr_ds1307, 0x02);                //считываем байт значений часов
        h1=    (temp_byte & 0b00001111);
        h10=(temp_byte & 0b11110000)>>4;

        HC595_write(h10,h1,m10,m1,s10,s1);                    //записываем данные в регистры 74HC595
    }
}