//Leszek D.
//Midi Keyb LCD version:6.0
//Obsługuje PitchBend i Modulation (PB) i Modulation
//JEDEN przycisk funkcyjny - sw1
//Transpozycja klawiszami C1,D1, - +12/-12
//Kanał MIDI klawiszami - E1, F1 - +/-
//Przesuwanie półtonami - klawiszami C#1(+) i D#1(-), - co półton
//Zwora "zwora" wyłącza obsługę PB i Modulation przy fizycznym braku modulatorów..

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <MIDI.h>
#include <ResponsiveAnalogRead.h>
MIDI_CREATE_DEFAULT_INSTANCE();

//====Modulation Wheel
ResponsiveAnalogRead modulationPot(A0, true); // Modulation Pot

//====Pitch Bend
ResponsiveAnalogRead pitchbendPot(A1, true); // PitchBend Pot

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); // ust.adresu LCD 0x27 i rozmiarów


#define NUM_ROWS 6
#define NUM_COLS 11


//MIDI baud rate
#define SERIAL_RATE 31250

// Pin Definitions

// Row input pins
const int row1Pin = 2;
const int row2Pin = 3;
const int row3Pin = 4;
const int row4Pin = 5;
const int row5Pin = 6;
const int row6Pin = 7;

// 74HC595 pins
const int dataPin = 8;
const int latchPin = 9;
const int clockPin = 10;

// zmiana kanalu MIDI, transpozycja
const int sw1 = 11;                   // przycisk funkcyjny
const int zwora = 12;                 // zwora Pitch Bend - OFF

boolean keyPressed[NUM_ROWS][NUM_COLS];
uint8_t keyToMidiMap[NUM_ROWS][NUM_COLS];

// bitmasks for scanning columns
int bits[] =
{
  B00000001,
  B00000010,
  B00000100,
  B00001000,
  B00010000,
  B00100000,
  B01000000,
  B10000000
};

int channel = 1;


void setup()
{
  lcd.init();                               // initialize the lcd

  lcd.backlight();                          // podświetlenie

  lcd.print("*musel* L.Dorski");            // wyświetl info pocz. na LCD.
  delay(2000);
  lcd.clear();
  lcd.print("MIDI Keyb+PB 6.0");            // "górna" linia
  lcd.setCursor(0, 1);                      // "dolna" linia
  lcd.print("Ch:");
  lcd.setCursor(5, 1);
  lcd.print("Oct:");
  lcd.setCursor(12, 1);
  lcd.print("n:");
  lcd.setCursor(15, 1);
  lcd.print(0);


  // setup pins output/input mode
  pinMode(dataPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
  pinMode(latchPin, OUTPUT);

  pinMode(row1Pin, INPUT);
  pinMode(row2Pin, INPUT);
  pinMode(row3Pin, INPUT);
  pinMode(row4Pin, INPUT);
  pinMode(row5Pin, INPUT);
  pinMode(row6Pin, INPUT);
  pinMode(sw1, INPUT_PULLUP);
  pinMode(zwora, INPUT_PULLUP);

  Serial.begin(SERIAL_RATE);

  // MIDI
  MIDI.begin();
  delay(100);

}

int NOTE_VELOCITY = 127;
int ON_CMD = 0x90;                  //ustalenie początkowego kanału - "1"
int OFF_CMD = 0x80;                 //ustalenie początkowego kanału - "1"
int PB = 0xE0;                      //ustalenie pocz.kanału PitchBend - "1"
int note = 36;                      //nuta bazowa (C1)- odpow.ok.65Hz
int note2 = 36;                     //zmienna potrzebna do transpozycji
int ab = 0;                         //tworzenie matrycy nut po transpozycji
int bc = 2;                         //zmienna potrzebna do odświerzania matrycy nut po transpozycji
int xx = 0;                         //zmienna potrzebna do ustalenia pierwszego klawisza (C1)
int xy = 0;                         //zmienna potrzebna do ustalenia klawisza 4tego i 5tego(D,E)
int yz = 0;                         //zmienna potrzebna do ustalenia nuty
int zz = 0;                         //zmienna potrzebna do ustalenia oktawy(C,D)
int ok = 1;                         //zakres zmiany oktawy




void loop()
{

  // Pitch Bend
  pitchbendPot.update();
  int mappedPBPot = map(pitchbendPot.getValue(), 0, 1023, 0, 16383);        //przekształcenie zakresu 1023 na
  if (pitchbendPot.hasChanged()) {                                          //16383 (od 0 lub więcej w zależnosci
    MIDImessage(0xE0, (0 & 0x7F), (mappedPBPot >> 7) & 0x7F) ;              //od ustaw. potencjometru - środek: 8192
  }

  delay(20);


Label2:

  if (zz >= -ok && zz < ok) {
    if (digitalRead(sw1) == LOW && xx == 3) {          //naciśnięcie przycisku sw + C1 raz .. +12
      note2 = note2 + 12; ab = 0; bc = 3; xx = 0;
      note = note2; zz = zz + 1;
    }
  }
  if (zz > -ok && zz <= ok) {
    if (digitalRead(sw1) == LOW && xx == 1) {          //naciśnięcie przycisku sw + D1 raz .. -12
      note2 = note2 - 12; ab = 0; bc = 1; xx = 0;
      note = note2; zz = zz - 1;
    }
  }

  if (yz >= -6 && yz < 6) {
    if (digitalRead(sw1) == LOW && xx == 2) {          //naciśnięcie przycisku sw + C#1 raz .. +1
      note2 = note2 + 1; ab = 0; bc = 4; xx = 0;
      yz = yz + 1; ; note = note2;
    }
  }
  if (yz > -6 && yz <= 6) {
    if (digitalRead(sw1) == LOW && xx == 4) {         //naciśnięcie przycisku sw + D#1 raz .. -1
      note2 = note2 - 1; ab = 0; bc = 5; xx = 0;
      yz = yz - 1; note = note2;
    }
  }


  if (bc == 1 || bc == 3) {                           // LCD - zmiana oktawy "+12/-12"
    if (zz < 0) {
      lcd.setCursor(9, 1);
      lcd.print(zz);
    }
    if (zz > 0) {
      lcd.setCursor (9, 1);
      lcd.print ("+");
      lcd.setCursor(10, 1);
      lcd.print(zz);
    }
  }

  if (zz == 0) {
    lcd.setCursor(9, 1);                               // LCD - pierwszy klawisz "C1" w notacji MIDI
    lcd.print("C1");
  }

  if (bc == 4 || bc == 5) {                            // LCD - zmiana nuty "+1/-1"
    if (yz < 0) {
      lcd.setCursor(14, 1);
      lcd.print(yz);
    }
    if (yz >= 0) {
      lcd.setCursor (14, 1);
      lcd.print (" ");
      lcd.setCursor(15, 1);
      lcd.print(yz);
    }
  }
  lcd.setCursor(9, 0);                                // sygnalizator aktywnego PitchBend na LCD
  if (digitalRead(zwora) == HIGH) {
    lcd.print("+PB ");
  }
  else {
    lcd.print("-d v");
  }



  if (ab == 66) {                                     //tworzenie matrycy nut po transpozycji
    goto Label;
  }
  for (int colCtr = 0; colCtr < NUM_COLS; ++colCtr)
  {
    for (int rowCtr = 0; rowCtr < NUM_ROWS; ++rowCtr)
    {
      keyPressed[rowCtr][colCtr] = false;
      keyToMidiMap[rowCtr][colCtr] = note;
      note++; ab = ab + 1;

    }
  }
  while (digitalRead(sw1) == LOW && xx == 0) {}

Label:

  lcd.setCursor(3, 1);                                // midi channel
  lcd.print(ON_CMD - 143);
  if (ON_CMD - 143 < 10) {
    lcd.setCursor(4, 1);
    lcd.print(" ");
  }


  if (ON_CMD < 0x9F && OFF_CMD < 0x8F) {              //sprawdzenie czy kanał jest wiekszy od 16
    if (digitalRead(sw1) == LOW && xy == 1) {         //naciśnięcie przycisku sw1 - zwiększanie kanału o 1
      xy = 0;
      ON_CMD = ON_CMD + 1;
      OFF_CMD = OFF_CMD + 1;
      PB = PB + 1;
      channel = channel + 1;
    }
  }

  if (ON_CMD > 0x90 && OFF_CMD > 0x80) {              //sprawdzenie czy kanał jest mniejszy od 1
    if (digitalRead(sw1) == LOW && xy == 2) {         //naciśnięcie przycisku sw1 - zmniejszanie kanału o 1
      xy = 0;
      ON_CMD = ON_CMD - 1;
      OFF_CMD = OFF_CMD - 1;
      PB = PB - 1;
      channel = channel - 1;
    }
  }

  for (int colCtr = 0; colCtr < NUM_COLS; ++colCtr)
  {
    //scan next column
    scanColumn(colCtr);

    //get row values at this column
    int rowValue[NUM_ROWS];
    rowValue[0] = digitalRead(row1Pin);
    rowValue[1] = digitalRead(row2Pin);
    rowValue[2] = digitalRead(row3Pin);
    rowValue[3] = digitalRead(row4Pin);
    rowValue[4] = digitalRead(row5Pin);
    rowValue[5] = digitalRead(row6Pin);




    // process keys pressed
    for (int rowCtr = 0; rowCtr < NUM_ROWS; ++rowCtr)
    {
      if (rowValue[rowCtr] != 0 && !keyPressed[rowCtr][colCtr])
      {
        keyPressed[rowCtr][colCtr] = true;
        if (digitalRead(sw1) == HIGH) {
          noteOn(rowCtr, colCtr);

        }

        if (rowCtr == 0 && colCtr == 0 && digitalRead(sw1) == LOW) {          // naciśnięcie klawisza "C1" (-12)
          xx = 1;
          goto Label2;
        }

        if (rowCtr == 1 && colCtr == 0 && digitalRead(sw1) == LOW) {          // nacisnięcie klawisza "C#1" (+1)
          xx = 2;
          goto Label2;
        }
        if (rowCtr == 2 && colCtr == 0 && digitalRead(sw1) == LOW) {          // nacisnięcie klawisza "D1"  (+12)
          xx = 3;
          goto Label2;
        }
        if (rowCtr == 3 && colCtr == 0 && digitalRead(sw1) == LOW) {          // nacisnięcie klawisza "D#1" (-1)
          xx = 4;
          goto Label2;
        }

        else if (rowCtr == 4 && colCtr == 0 && digitalRead(sw1) == LOW) {     // nacisnięcie klawisza "E"  (CH: +1)
          xy = 1;
          goto Label;
        }

        else if (rowCtr == 5 && colCtr == 0 && digitalRead(sw1) == LOW) {     // nacisnięcie klawisza "F"   (CH: -1)
          xy = 2;
          goto Label;
        }
      }

    }

    // process keys released
    for (int rowCtr = 0; rowCtr < NUM_ROWS; ++rowCtr)
    {
      if (rowValue[rowCtr] == 0 && keyPressed[rowCtr][colCtr])
      {
        keyPressed[rowCtr][colCtr] = false;
        noteOff(rowCtr, colCtr);
        
      }
    }
  }



  // Modulation
  if (digitalRead(zwora) == HIGH) {
    modulationPot.update();
    int mappedMPot = map(modulationPot.getValue(), 0, 1023, 0, 127);
    if (modulationPot.hasChanged()) {
      MIDI.sendControlChange(1, mappedMPot, channel);
    }
  }
  delay(20);

}

void scanColumn(int colNum)
{
  digitalWrite(latchPin, LOW);

  if (0 <= colNum && colNum <= 7)
  {
    shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, B00000000);               //right sr
    shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, bits[colNum]);            //left sr
  }
  else
  {
    shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, bits[colNum - 8]);        //right sr
    shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, B00000000);               //left sr
  }
  digitalWrite(latchPin, HIGH);
}

void noteOn(int row, int col)
{
  Serial.write(ON_CMD);
  Serial.write(keyToMidiMap[row][col]);
  Serial.write(NOTE_VELOCITY);
  lcd.setCursor(4, 0);                                // sygnalizator naciskania klawisza na LCD - ("gwiazdka")
  lcd.print("*");

}

void noteOff(int row, int col)
{
  Serial.write(OFF_CMD);
  Serial.write(keyToMidiMap[row][col]);
  Serial.write(NOTE_VELOCITY);
  lcd.setCursor(4, 0);                                // sygnalizator puszczenia klawisza na LCD
  lcd.print(" ");
}

// wysyłanie Pitch Bend
void MIDImessage(int type, int bajtLSB, int bajtMSB)  {
  if (digitalRead(zwora) == HIGH) {
    Serial.write(PB);                                           // Send command byte
    Serial.write(bajtLSB);                                      // Send data byte #1
    Serial.write(bajtMSB);                                      // Send data byte #2
  }
}