// Messung eines Gamma-Spektrums, Lehner 2021
// Teil des SiPM-Projektes, siehe martinlehner.ch
// Kommentare jeweils unter der entsprechenden Zeile
//
// Parameter -------------------------------------------------
int kama=800;
// Hoechster benutzter Slot (fuer normale Spektren reicht 800) 
// Moeglich bis 1024
int imo1=200;
// Zwischenresultat nach imo1 Pulsen, speichern nach imo2 Pulsen
// (fuer Quellen imo1=200, imo2=2000)
int imo2=2000;
//
// Spektrum aus Kanal 1 auf Analogeingang A0 des Arduino -----
int Pin=4;     // Digitalpuls zur Ausloesung einer Analog-Messung
int akanal=0;  // Analog-Pin fuer Pulshoehen-Verhaeltnis (Dig. 4)
//
// Spektrum aus Kanal 2 auf Analogeingang A1 des Arduino -----
int akan2=1;   // Analog-Pin fuer Pulshoehen-Verhaeltnis (Dig. 2)
int Pin2 = 2;
//  Puls auf Dig. Pin 4 , Spektrum auf Analog A0
//  Puls auf Dig. Pin 2 , Spektrum auf Analog A1
//  Einstellung Prescaler: siehe setup
int iverhm=100;
// Anzahl Testmessungen fuer RC-Abnahme (normal 100)
float verh1=1.15;
float verh2=1.45;
// float bverh1=1.15;
// float bverh2=1.45;
// Bereich wird unten ev. durch Automatik ueberschrieben
// -----------------------------------------------------------
// Deklaration verschiedener Variablen
int messv[8]; 
byte spek[800]; 
String meld;
int messa; 
int messb; 
int messc; 
int messk; 
unsigned long zeit1; 
unsigned long zeit2; 
unsigned long zeit3; 
unsigned long iges; 
unsigned long igesa; 
int ibma; 
int nbma; 
int irest; 
int ires2; 
int akoi; 
int ipri; 
float verh; 
int iverh;
float verhs;
int iana=0;
// Moegliche Prescaler-Einstellungen -------------------------
//  ADCSRA |= bit (ADPS0);                      //   2  
//  ADCSRA |= bit (ADPS1);                      //   4  
//  ADCSRA |= bit (ADPS0) | bit (ADPS1);        //   8  
//  ADCSRA |= bit (ADPS2);                      //  16 
//  ADCSRA |= bit (ADPS0) | bit (ADPS2);        //  32 
//  ADCSRA |= bit (ADPS1) | bit (ADPS2);        //  64 
// Default ist prescaler 128
// -----------------------------------------------------------
void setup(){
  ADCSRA &= ~(bit (ADPS0) | bit (ADPS1) | bit (ADPS2));    
// clear prescaler bits
//  ADCSRA |= bit (ADPS2);  //  16 ca. 12 micro-s pro Messung
//  ADCSRA |= bit (ADPS0) | bit (ADPS2);                 
//  32 ca. 30 micro-s pro Messung 
  ADCSRA |= bit (ADPS1) | bit (ADPS2);                 
//  64  ca. 56 micro-s pro Analog-Messung 
//
// Verbindung zum Raspberry vorbereiten
  Serial.begin(38400);
// Alle Slots auf Null
  for (int i = 0; i < kama; i++) {
  spek[i]=0 ;}
  iges=0;
  igesa=0;
  akoi=0;
  char data;
//
  delay(100);
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
  delay(100);
  Serial.println(" Bereit ");}
//

//Befehl von Python auf Raspberry empfangen
  ipri=0;
  while (ipri==0) {  
  if (Serial.available() > 0) // Waiting for request   
      {meld = Serial.readString();
      delay(100);
      ipri=1; } 
  }  
  delay(200);
  Serial.println(" Steuercode auf Arduino empfangen: "+meld);
  iana=0;
  messk=meld.length();
  int ikwe=0;
  if (meld.charAt(0)=='2') {iana=1;}
  if (meld.charAt(0)=='4') {iana=1;}
  if (meld.charAt(0)=='3') {ikwe=1;}
  if (meld.charAt(0)=='4') {ikwe=1;}
//
  Serial.println(" Neues Spektrum Arduino");
  delay(200);
  Serial.println(" Schreibparameter iana nach python "+(String)iana+" Kanalwechsel  "+(String)ikwe);
  delay(200);
  if(ikwe==1) {Pin=Pin2; akanal=akan2;}
  Serial.println(" Spektrum Null gesetzt  "+(String)Pin+" Kanal "+(String)akanal);
  pinMode(Pin, INPUT);
// Messung der RC-Abnahme 
  iverh=0;
  verhs=0.;
  while (iverh<iverhm) {
     if (digitalRead(Pin) == HIGH) {
        zeit1=micros();
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            messv[i]=analogRead(akanal);}
     verh=float(messv[1])/float(messv[2]);
     if (verh>1.05 && verh<1.5 && messv[1]<kama) {
         verhs=verhs+verh;
         iverh=iverh+1; }
//         Serial.println(" Verh. "+(String)verh+"  "+(String)iverh+"  ");
     }
  }
  verhs=verhs/float(iverh);
  Serial.println(" Mittleres Verhaeltnis "+(String)verhs+" Pulsgrenze  "+(String)kama+"  ");
  delay(500);
// Versuch Automatik
  verh1=verhs*0.9;
  verh2=verhs*1.1;
  delay(200);
  Serial.println(" Verh.-Bereich  "+(String)verh1+"  "+(String)verh2+"  ");
  delay(200);
//
  Serial.println(" Spektrum messen Kanal  "+(String)akanal+" Dig. Puls Kanal  "+(String)Pin+"  ");
  delay(200);
}
// ---------------------------------------------------------------
void loop(){
//
  messc=0;
  messk=0;
  ipri=0;
  if (digitalRead(Pin) == HIGH) {
     zeit1=micros();
     for (int i = 0; i < 3; i++) {
         messv[i]=analogRead(akanal);}
     zeit2=micros();
     zeit3=millis();
     verh=float(messv[1])/float(messv[2]);
     messk=0;
//   Messwert 0 wahrscheinlich schlecht
     messc=messv[1]; 
//
//   Einschalten fuer Analyse
     if (iana==1) {
     delay(50);
     Serial.println(" 2 Messungen "+(String)zeit1+" bis "+(String)zeit2+" micro-s ");
     for (int i = 0; i < 3; i++) {
         Serial.println((String)messv[i]);}
     Serial.println(" Verh. 1 zu 2  "+(String)verh+"  ");
     Serial.println(" Nr "+(String)iges+"  Zeitpunkt "+(String)zeit3+" in milli-s ");
     delay(50);}
//   Ende Analyse-Teil
//
     if (verh > verh1 && verh < verh2 && messc > 30 && messc < kama) {
        iges++;
        spek[messc]++;
        ipri=1;
     }
//   Akzeptierte Messung, Anzahl in Slot erhoehen
//
     irest=iges%imo1;
     if (iges==0) {irest=1;}
     if (irest==0 && ipri==1) {
     Serial.println(" Anzahl Messungen "+(String)iges+" Koinzidenzen (ausgeschaltet)  "+(String)akoi);
     }
     ires2=iges%imo2;
     if (iges==0) {ires2=1;}
     if (igesa==iges) {ires2=1;}
//   Spektrum schreiben
     if (ires2==0 && ipri==1) {
     ibma=0;
     nbma=0;
     zeit3=millis();
     igesa=iges;
     Serial.println(" Spektrum "+(String)iges+"   Zeit "+(String)zeit3+"  ms ");
         for (int j = 80; j < kama; j++) {
            messc=spek[j];
            if (messc>ibma) {ibma=messc; nbma=j;}
            if (messc>0) {Serial.println(" spw  "+(String)j+"   "+(String)messc+"  ");}
         }
     delay(200);
     Serial.println(" Max. Besetzung  "+(String)ibma+" in Slot  "+(String)nbma+"   ");
     delay(100);
     if (ibma<imo1) {Serial.println(" end "); delay(100);}
     if (ibma>=imo1) {Serial.println(" pri ");
             delay(100);
             for (int i = 0; i < kama; i++) {
             spek[i]=0 ;}
             iges=0;
             ibma=0;
             Serial.println(" Spektrum Null gesetzt  ");
             delay(100);
     }
     delay(300);
     }
//   Warten bis Analogmessung klein
     messa=100;
     while (messa>50) {
        messa=analogRead(akanal);}
//
  }
}