#define F_CPU 1000000UL

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include <stdlib.h>

//пользовательские определения
#define RS_1 PORTD |= (1<<2); //передача данных
#define RS_0 PORTD &= ~(1<<2); //передача команд
#define E_1 PORTD |= (1<<3); //установка высокого потенциала на разрешающем пине Е
#define E_0 PORTD &= ~(1<<3); //установка низкого потенциала на разрешающем пине Е

//переменные
unsigned char TWI_Status = 0;

//прототипы функций
void LCD_pin_setup(void); //функция настройки пинов подлючения ЖК дисплея
void LCD_commands(unsigned char command); //функция передачи команд
void LCD_data(unsigned char data); //функция передачи данных
void LCD_settings(void); //функция настройки ЖК дисплея
void set_cursor(unsigned char y, unsigned char x); //функция установки курсора в строке и на заданной позиции этой строки
void print_string(char words[]); //функция вывода строк на дисплей

//прототипы функций для ЖК дисплея с модулем TWI
void TWI_Settings(void); //функция настроек модуля TWI
void TWI_Start(void); //функция формирования условия "Старт" для модуля TWI
void TWI_Stop(void); //функция формирования условия "Стоп" для модуля TWI
void TWI_Write_byte(unsigned char data); //функция передачи байта по шине TWI
void LCD_TWI_command(unsigned char data); //функция передачи команд ЖК дисплею по интерфейсу TWI
void LCD_TWI_data(unsigned char data); //функция передачи данных ЖК дисплею по интерфейсу TWI
void LCD_TWI_settings(void); //функция настройки ЖК дисплея подключенного к микроконтроллеру по TWI (I2C) модулю

int main(void)
{
    LCD_pin_setup();
   LCD_settings();
   TWI_Settings();
   
   TWI_Start(); //отправка условия Старт
    TWI_Write_byte(0b01001110); //отправка адреса микросхемы PCF + бит записи
   LCD_TWI_settings();
   TWI_Stop();
   
   TWI_Start(); //отправка условия Старт
   TWI_Write_byte(0b01001110); //отправка адреса микросхемы PCF + бит записи
   LCD_TWI_data('A');
   LCD_TWI_data('B');
   LCD_TWI_data('C');
   TWI_Stop();
      
   TWI_Status = TWSR; //значение регистра статуса модуля TWI
   
   set_cursor(1,0); //установка курсора в позицию
   print_string("TWI status - "); //печать строки
   char str[16];
   itoa(TWI_Status, str, 16); //преобразование значения переменной статуса TWI в символьный массив
   print_string(str); //печать значения переменной статуса TWI
   
   set_cursor(2,0); //установка курсора в позицию
   LCD_data('A');
   LCD_data('B');
   LCD_data('C');
    while (1)
    {
    }
}

//============== функции для ЖК дисплея подключенного к микроконтроллеру через модуль TWI (I2C)
void TWI_Settings(void) //функция настроек модуля TWI
{
   TWBR = 2;
   TWSR &= ~((1<<TWPS1) | (1<<TWPS0));
}

void TWI_Start(void) //функция формирования условия "Старт" для модуля TWI
{
   TWCR = (1<<TWINT) | (1<<TWSTA) | (1<<TWEN);
   while(!(TWCR & (1<<TWINT)))
   ;
}

void TWI_Stop(void) //функция формирования условия "Стоп" для модуля TWI
{
   TWCR = (1<<TWINT) | (1<<TWSTO) | (1<<TWEN);
}

void TWI_Write_byte(unsigned char data) //функция записи байта по шине TWI
{
   TWDR = data;
   TWCR = (1<<TWINT) | (1<<TWEN);
   while(!(TWCR & (1<<TWINT)))
   ;
}

void LCD_TWI_command(unsigned char data) //функция передачи команд ЖК дисплею по интерфейсу TWI
{
   unsigned char val;
   val = (data | (1<<3) | (1<<2)) & ~(1<<0); //установка 3-го бита, включение подсветки дисплея
   TWI_Write_byte(val);
   _delay_us(50);
   val &= ~(1<<2);
   TWI_Write_byte(val);
   _delay_us(50);
   
   val = ((data << 4) | (1<<3) | (1<<2)) & ~(1<<0); //установка 3-го бита, включение подсветки дисплея
   TWI_Write_byte(val);
   _delay_us(50);
   val &= ~(1<<2);
   TWI_Write_byte(val);
   _delay_us(50);
}

void LCD_TWI_data(unsigned char data) //функция передачи данных ЖК дисплею по интерфейсу TWI
{
   unsigned char val;
   val = data | (1<<3) | (1<<2) | (1<<0); //установка 3-го бита, включение подсветки дисплея
   TWI_Write_byte(val);
   _delay_us(50);
   val &= ~(1<<2);
   TWI_Write_byte(val);
   _delay_us(50);
   
   val = (data << 4) | (1<<3) | (1<<2) | (1<<0); //установка 3-го бита, включение подсветки дисплея
   TWI_Write_byte(val);
   _delay_us(50);
   val &= ~(1<<2);
   TWI_Write_byte(val);
   _delay_us(50);
}

void LCD_TWI_settings(void) //функция настройки ЖК дисплея подключенного к микроконтроллеру по TWI (I2C) модулю
{
   _delay_ms(15);
   LCD_TWI_command(0b00110000);
   _delay_ms(5);
   LCD_TWI_command(0b00110000);
   _delay_us(110);
   LCD_TWI_command(0b00110000);
   _delay_ms(1);
   LCD_TWI_command(0b00000010);
   _delay_ms(2);
   LCD_TWI_command(0b00101000); //четырех битный интерфейс, дисплей двух строчный, размер шрифта 5*8
   _delay_ms(1);
   LCD_TWI_command(0b00001101); //включение дисплея, выключение курсора, курсор моргает (младший бит - 1 моргает, 0 не мограет)
   _delay_ms(1);
   LCD_TWI_command(0b00000001); //очистка дисплея
   _delay_ms(2);
   LCD_TWI_command(0b00000110); //инкрементирование и сдвиг курсора в право
   _delay_ms(1);
}

//============== функции для ЖК дисплея подключенного напрямую к микроконтроллеру =================
void LCD_pin_setup(void) //функция настройки пинов подлючения ЖК дисплея
{
   DDRD |= (1<<7) | (1<<6) | (1<<5) | (1<<4) | (1<<3) | (1<<2);
   PORTD &= ~((1<<7) | (1<<6) | (1<<5) | (1<<4) | (1<<3) | (1<<2));
}

void LCD_commands(unsigned char command) //функция передачи команд
{
   PORTD = command;
   RS_0; //низкий потенциал на выводе RS
   E_1; //высокий потенциал на выводе Е
   _delay_us(50);
   E_0; //низкий потенциал на выводе Е
   _delay_us(50);
   PORTD = (command << 4);
   RS_0; //низкий потенциал на выводе RS
   E_1; //высокий потенциал на выводе Е
   _delay_us(50);
   E_0; //низкий потенциал на выводе Е
   _delay_us(50);
}

void LCD_data(unsigned char data) //функция передачи данных
{
   PORTD = data;
   RS_1; //высокий потенциал на выводе RS
   E_1; //высокий потенциал на выводе Е
   _delay_us(50);
   E_0; //низкий потенциал на выводе Е
   _delay_us(50);
   PORTD = (data << 4);
   RS_1; //высокий потенциал на выводе RS
   E_1; //высокий потенциал на выводе Е
   _delay_us(50);
   E_0; //низкий потенциал на выводе Е
   _delay_us(50);
}

void LCD_settings(void) //функция настройки ЖК дисплея
{
   _delay_ms(15);
   LCD_commands(0b00110000);
   _delay_ms(5);
   LCD_commands(0b00110000);
   _delay_us(110);
   LCD_commands(0b00110000);
   _delay_ms(1);
   LCD_commands(0b00000010);
   _delay_ms(2);
   LCD_commands(0b00101000); //четырех битный интерфейс, дисплей двух строчный, размер шрифта 5*8
   _delay_ms(1);
   LCD_commands(0b00001100); //включение дисплея, выключение курсора, курсор не моргает
   _delay_ms(1);
   LCD_commands(0b00000001); //очистка дисплея
   _delay_ms(2);
   LCD_commands(0b00000110); //инкрементирование и сдвиг курсора в право
   _delay_ms(1);
}

void set_cursor(unsigned char y, unsigned char x) //функция установки курсора в строке (параметр y = 1 или 2) и на заданной позиции этой строки (параметр х от 0 до 15)
{
   switch(y)
   {
      case 1: LCD_commands(x | 0b10000000);
      break;
      case 2: LCD_commands((x + 0x40) | 0b10000000);
      break;
   }
}

void print_string(char words[]) //функция вывода строк на дисплей
{
   unsigned char z;
   for (z = 0; words[z] != '\0'; z++)
   {
      LCD_data(words[z]);
   }
}