/****************************************************************************/
/*  PROJET SOLEC : APPLICATION POUR PILOTAGE DMX/MIDI                       */
/****************************************************************************/
/*  CORON AUDREY, CHIRIER AGATHE, HASSANALY SAPNA, KOUBA SIMON              */
/****************************************************************************/
/*  Institut d'Optique Graduate School                                      */
/****************************************************************************/
// Ce code permet de commander 4 projecteurs (sortie DMX) à l'aide d'un clavier
// de type piano (sortie MIDI), les deux etant relies par une carte nucleo. 
// Nous avons programme 3 modes :
// - 1er mode (potentiometre <0.33V): les projecteurs affichent tous la même couleur pour une note;
// - 2ème mode (0.33V<potentiometre <0.65V): appuyer une une touche declenche un motif.
// - 3ème mode (potentiometre >0.65V): les projecteurs affichent une succession de 16 motifs, et la 
//note defini la vitesse avec laquelle les motifs s'enchaînent ("do" est le plus
// rapide, "si" le plus lent).
// Pour changer de mode on utilise un potentiomètre.

#include "mbed.h"
#include "platform/mbed_thread.h"     
 
//tableaux mode 1 (scriabin)
 
const       uint8_t     scriabin_r[12] = {255, 255,  255,  128,  0,    0,   0,   0,   0,   127, 255, 255};  // composantes rouges des LED pour les 12 notes possibles
const       uint8_t     scriabin_g[12] = {0,   128,  255,  255,  255,  255, 255, 128, 0,   0,   0,   0};    // composantes vertes des LED pour les 12 notes possibles
const       uint8_t     scriabin_b[12] = {0,   0,    0,    0,    0,    128, 255, 255, 255, 255, 255, 127};  // composantes bleues des LED pour les 12 notes possibles

//tableaux mode 2 (controleur)                                       //projecteur 1                                             //projecteur 2                                          //projecteur 3                                  //projecteur 4
                                    //motifs:    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12       1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12      1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12      1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12
const       uint8_t     controleur_bright[48] = {255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255  ,   255,255,255,255,255,255,255, 10,255,255,255,255  ,  255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255  ,  255,255,255,255,255,255,255, 10,255,255,255,255 }; // intensite

const       uint8_t          controleur_r[48] = {209,  0,  0,255,255, 80,249,  0,178,  0,255,  0  ,    24,255,  0,232,  0,  0,249,  0,245,245,255,  0  ,  209,253,  0,135,  0,  0,249,  0,178,  0,255,255  ,   24,255,  0,  0,255, 80,249,  0,245,245,  0,255 }; // composantes rouges
const       uint8_t          controleur_g[48] = { 27,255,  0,  0,  0, 61, 80,  0, 12,255,  0,142  ,   151,255,  0,  0,255,255, 80,  0,117,  0,255,142  ,   27,121,  0,  0,  0,255, 80,  0, 12,255,255,255  ,  151, 20,  0,  0,255, 61, 80,  0,117,  0,  0,255 }; // composantes vertes
const       uint8_t          controleur_b[48] = { 27,  0,255,104,  0,255,188,255,255,  0,  0,255  ,   211,  0,  0,255,  0, 10,188,255,  0,255,255,255  ,   27,  4,255,255,255, 10,188,255,255,  0,255,  0  ,  211,  0,  0,255,255,255,188,255,  0,255,255,  0 }; // composantes bleues

const       uint8_t          controleur_w[48] = {  0,  0,  0,  0,  0,128,  0,  0,  0,  0,  0,  0  ,     0,  0,255,  0,  0,128,  0,  0,  0,  0,  0,  0  ,    0,  0,  0,  0,  0,128,  0,  0,  0,  0,  0,  0  ,    0,  0,255,  0,  0,128,  0,  0,  0,  0,  0,  0 }; // leds blanches

const       uint8_t     controleur_strobe[48] = {  0,  0,  0,  0,  0,  0,200,  0,100,  0,  0,  0  ,     0,  0,200,  0,  0,  0,200,  0,200,  0,  0,  0  ,    0,  0,  0,  0,  0,  0,200,  0,100,  0,  0,  0  ,    0,  0,200,  0,  0,  0,200,  0,200,  0,  0,  0 }; // effet stroboscopique


//tableaux mode 3 (sequenceur)                                           //projecteur 1                                                                       //projecteur 2                                                //projecteur 3                                                               //projecteur 4
                                    //motifs:    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12  13  14  15  16         1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12  13  14  15  16      1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12  13  14  15  16        1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12  13  14  15  16
const       uint8_t    sequenceur_bright[64] = {100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100    ,   100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100    , 100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100    , 100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100}; // intensite

const       uint8_t         sequenceur_r[64] = {255,255,255,255,255,255, 20, 20, 33, 33,  0,  0,196,196,255,255    ,   255,255,255,255,255, 20, 20, 33, 33,  0,  0,196,196,255,255,255    , 255,255,255,255,255,255, 20, 20, 33, 33,  0,  0,196,196,255,255    , 255,255,255,255,255, 20, 20, 33, 33,  0,  0,196,196,255,255,255}; // composantes rouges
const       uint8_t         sequenceur_g[64] = {  0,  0, 70, 70,142,142,255,255,218,218,  0,  0, 41, 41, 12, 12    ,     0, 70, 70,142,142,255,255,218,218,  0,  0, 41, 41, 12, 12,  0    ,   0,  0, 70, 70,142,142,255,255,218,218,  0,  0, 41, 41, 12, 12    ,   0, 70, 70,142,142,255,255,218,218,  0,  0, 41, 41, 12, 12,  0}; // composantes vertes
const       uint8_t         sequenceur_b[64] = {  0,  0, 16, 16,  0,  0, 44, 44,255,255,255,255,255,255,214,214    ,     0, 16, 16,  0,  0, 44, 44,255,255,255,255,255,255,214,214,  0    ,   0,  0, 16, 16,  0,  0, 44, 44,255,255,255,255,255,255,214,214    ,   0, 16, 16,  0,  0, 44, 44,255,255,255,255,255,255,214,214,  0}; // composantes bleues

const       uint8_t         sequenceur_w[64] = {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0    ,     0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0    ,   0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0    ,   0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0 }; // leds blanches

const       uint8_t    sequenceur_strobe[64] = {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0    ,     0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0    ,   0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0    ,   0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0 }; // effet stroboscopique

const       double          vitessemode[12]={0.001, 0.01, 0.05, 0.1, 0.3, 0.6, 0.9, 1.2, 1.5, 1.8, 2.1,2.4 };  // reglage de la vitesse du mode sequenceur ( de 1 millieme de seconde à 2.4 secondes)


//definition de l'entree MIDI
#define     MIDI_NOTE_ON        0x90
#define     MIDI_NOTE_OFF       0x80
#define     MIDI_CC             0xB0

#define SAMPLES     512

int i; // numero du projecteur
int j; // numero du motif pour le mode 3
int note_mode3; // note enrengistree quand on reappui sur une note alors que le motif n'est pas fini pour le mode 3 

Serial      debug_pc(USBTX, USBRX); //debugage: permet de visualiser des informations via TeraTerm
InterruptIn     my_bp(USER_BUTTON);

// definition des entrees et sortie de la Nucleo

Serial      dmx(A0, A1);
Serial      midi(D8, D2);

DigitalOut  out_tx(D5);
DigitalOut  start(D4);     
DigitalOut  enableDMX(D6);

AnalogIn    CV_volume(PC_1);
AnalogIn    CV_pitch(PB_0); 
AnalogIn    variation(A3); //potentiometre



// DMX
char dmx_data[SAMPLES] = {0};
char nb = 0;

void initDMX();
void updateDMX();

// MIDI
char        cpt_midi;
char        new_data_midi, new_note_midi;
char        midi_data[3], channel_data, note_data, velocity_data;
char        control_ch, control_value;
char        note;


void initMIDI(void);
void ISR_midi_in(void);
bool isNoteMIDIdetected(void);

//Potentiometre
double potentio; // recupère la valeur du potentiomètre afin de changer de mode


// Boucle principale
int main() {
    double time;
    
    //Debuggage
    debug_pc.baud(115200);
    debug_pc.printf("Essai DMX512\r\n");
   
    initDMX(); //initialisation de la sortie DMX
    initMIDI(); //initialisation de l'entree MIDI
  
   
    while(1) {
        if(isNoteMIDIdetected()){
            debug_pc.printf("C=%d,N=%d,V=%d\r\n", channel_data, note_data, velocity_data); //visualisation des donnees MIDI
            if (velocity_data) { //boucle pour que relacher une touche ne soit pas considere comme une nouvelle note
                note= note_data%12;           // le reste de la division euclidienne par 12 donne la hauteur de la note jouee
            }
            debug_pc.printf("N=%d\r\n", note); // visualisation de la note
            
            potentio=variation.read();
            debug_pc.printf("pressoir %lf \r\n",potentio );
          
            if (potentio<0.33){ //Mode 1
              
                for(int i=0; i<4; i++){ //pour chaque projecteur
                    dmx_data[0+i*8] = 100; // intensite
                    dmx_data[1+i*8] = scriabin_r[note]; //rouge
                    dmx_data[2+i*8] = scriabin_g[note]; //vert
                    dmx_data[3+i*8] = scriabin_b[note]; //bleu
                    dmx_data[4+i*8] = 0 ; // LEDs blanches du milieu
                    dmx_data[5+i*8] = 0; //effet stroboscopique
                    dmx_data[6+i*8] = 0;  // absence de fonction pre-enregistree
                    }
                }
          
            if (0.33<potentio && potentio<0.65){ //Mode 2   
            
                for(int i=0; i<4; i++){ //pour chaque projecteur
                    dmx_data[0+i*8] = controleur_bright[note+ i*12];  //intensite
                    dmx_data[1+i*8] = controleur_r[note+i*12]; //rouge
                    dmx_data[2+i*8] = controleur_g[note+i*12]; //vert
                    dmx_data[3+i*8] = controleur_b[note + i*12]; //bleu
                    dmx_data[4+i*8] = controleur_w[note + i*12]; //LEDs blanches du milieu
                    dmx_data[5+i*8] = controleur_strobe[note + i*12]; //effet stroboscopique
                    dmx_data[6+i*8] = 0;  // absence de fonction pre-enregistree
                    }
                }         
           
            while (potentio>0.65){ //Mode 3 (motif en boucle infinie)
                for(int j=0; j<16; j++){ // pour chaque motif
                     for(int i=0; i<4; i++){ //pour chaque projecteur

                        dmx_data[0+i*8] = sequenceur_bright[j+i*16];  //intensite
                        dmx_data[1+i*8] = sequenceur_r[j+i*16]; //rouge
                        dmx_data[2+i*8] = sequenceur_g[j+i*16]; //vert
                        dmx_data[3+i*8] = sequenceur_b[j+i*16]; //bleu
                        dmx_data[4+i*8] = sequenceur_w[j+i*16]; //LEDs blanches du milieu
                        dmx_data[5+i*8] = sequenceur_strobe[j+i*16]; //effet stroboscopique
                        dmx_data[6+i*8] = 0;  //absence de fonction pre-enregistree
                        }
                    
                    if (isNoteMIDIdetected()){//permet de sortir de la boucle for si on reactionne une note alors que le motif n'est pas fini
                        new_note_midi = 0;
                        updateDMX();
                        note_mode3=note;
                        debug_pc.printf("C=%d,N=%d,V=%d\r\n", channel_data, note_data, velocity_data);
                        note=note_data%12;
                    
                        if (note!=note_mode3){//sort de la boucle si la nouvelle note appuyee est differente de l'ancienne
                            break;
                            }
                        }
                    new_note_midi = 0;
                    updateDMX();
                    potentio=variation.read();
                    wait_us(vitessemode[note]*1E6); //reglage de la vitesse de transition
                }
        } 
                        
new_note_midi = 0;                      // reinitialisation
updateDMX();                            // envoi des mises à jour dans les projecteurs
wait_us(10000);                         // temps minimal d'attente entre deux notes        
        }
    }
}


// Fonction d'initialisation de la liaison DMX 
void initDMX(){
    // Initialisation DMX
    dmx.baud(250000);
    dmx.format (8, SerialBase::None, 2);
    enableDMX = 0;
    // Initialisation canaux DMX
    for(int k = 0; k < SAMPLES; k++){
        dmx_data[k] = 0;
    }   
    updateDMX(); 
}

// Fonction de mise à jour de la liaison DMX 
void updateDMX(){
        enableDMX = 1;
        start = 1;      // /start
        out_tx = 0;     // break
        wait_us(88);   
        out_tx = 1;     // mb
        wait_us(8);   
        out_tx = 0;     // break
        start = 0;
        dmx.putc(0);     // Start
        for(int i = 0; i < SAMPLES; i++){
            dmx.putc(dmx_data[i]);     // data
        }
        wait_us(23000); // time between frame 
}

 //Fonction d'initialisation de la liaison MIDI
void initMIDI(void){
    midi.baud(31250);
    midi.format(8, SerialBase::None, 1);
    midi.attach(&ISR_midi_in, Serial::RxIrq);
}
 //Detection d'une note reçue en MIDI
bool isNoteMIDIdetected(void){
    if(new_note_midi == 1)
        return true;
    else
        return false;
}
//Fonction d'interruption sur MIDI
void ISR_midi_in(void){
    char data = midi.getc();
    if(data >= 128)
        cpt_midi = 0;
    else
        cpt_midi++;
    midi_data[cpt_midi] = data;
    if(cpt_midi == 2){
        cpt_midi = 0;
        if(((midi_data[0] & 0xF0) == MIDI_NOTE_ON) || ((midi_data[0] & 0xF0) == MIDI_NOTE_OFF)){
            new_note_midi = 1;
            channel_data = midi_data[0] & 0x0F;
            note_data = midi_data[1];
            velocity_data = midi_data[2];
        }
        else{
            if(midi_data[0] == MIDI_CC){
                new_data_midi = 1;
                control_ch = midi_data[1];
                control_value = midi_data[2];
            }
        }
    }
}