/* A2 验收主项：能在假总线上挂一个器件并读回预置值。
   顺带把「器件失联 / 偶发 NAK」这两种后面 A15 要用的故障注入也测掉。

   ---- R2 新增：假总线有了 `bus` 与一颗假 mux ------------------------------
   五片刀片**完全同构**（同址 0x40 / 0x20），真板上区分它们的唯一手段是底板
   TCA9548A 的通道。假总线如果只按地址查表，五片就塌成一片 ——
   于是「选错通道」这一类 R2 最危险的静默错误在宿主机上一次也复现不出来。
   所以器件带一个 `bus`（-1 主干 / 0~7 支路），本文件最后两条用例测的就是它：
   **关着的支路一律 NAK**、**同时开两路会被记账**。
   原有那几条用的仍是 `sim_i2c_add()`（挂主干），语义没变。 */
#include <string.h>

#include "sim_hal.h"
#include "unity.h"

#define INA226_RAIL  0x40 /* R2：五片刀片上的那片，五片同址（计划 §5.2） */
#define INA226_INPUT 0x43 /* R2：底板输入侧 U13，挂**主干** */
#define PCA9555      0x20
#define MUX          0x70 /* TCA9548A（底板 U35） */
#define MUX_RST_PIN  40   /* `MUX_RST#` 接的 GPIO，本文件用不到，给个真值免得误导 */

#define INA226_CH1 INA226_RAIL /* 原有用例沿用的名字 */

void setUp(void) { sim_hal_reset(); }
void tearDown(void) {}

static void init_bus(void)
{
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_init(NULL));
}

static void test_use_before_init_is_state_error(void)
{
    sim_i2c_add(INA226_CH1, 2);
    uint8_t rd[2];
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_ERR_STATE, hal_i2c_read(INA226_CH1, rd, sizeof(rd)));
}

/* ⭐ A2 的验收判据本身 */
static void test_read_back_preset_register(void)
{
    init_bus();
    sim_i2c_add(INA226_CH1, 2);
    sim_i2c_set_reg(INA226_CH1, 0x02, 0x1234); /* INA226 的 Bus Voltage 寄存器 */

    const uint8_t ptr = 0x02;
    uint8_t rd[2] = { 0, 0 };
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_write_read(INA226_CH1, &ptr, 1, rd, sizeof(rd)));
    TEST_ASSERT_EQUAL_HEX8(0x12, rd[0]); /* 大端 */
    TEST_ASSERT_EQUAL_HEX8(0x34, rd[1]);
    TEST_ASSERT_EQUAL_UINT32(1, sim_i2c_dev(INA226_CH1)->n_read);
}

static void test_write_stores_big_endian_and_logs_bytes(void)
{
    init_bus();
    sim_i2c_add(INA226_CH1, 2);

    const uint8_t wr[3] = { 0x05, 0x12, 0x34 };
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_write(INA226_CH1, wr, sizeof(wr)));
    TEST_ASSERT_EQUAL_HEX16(0x1234, sim_i2c_get_reg(INA226_CH1, 0x05));

    const sim_i2c_dev_t *d = sim_i2c_dev(INA226_CH1);
    TEST_ASSERT_EQUAL_UINT8(3, d->last_write_len);
    TEST_ASSERT_EQUAL_HEX8_ARRAY(wr, d->last_write, 3);
}

/* 寄存器指针自增：一次事务连读两个寄存器，真器件就是这个行为。 */
static void test_pointer_auto_increments(void)
{
    init_bus();
    sim_i2c_add(INA226_CH1, 2);
    sim_i2c_set_reg(INA226_CH1, 0x01, 0xAAAA);
    sim_i2c_set_reg(INA226_CH1, 0x02, 0xBBBB);

    const uint8_t ptr = 0x01;
    uint8_t rd[4];
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_write_read(INA226_CH1, &ptr, 1, rd, sizeof(rd)));
    TEST_ASSERT_EQUAL_HEX8(0xAA, rd[0]);
    TEST_ASSERT_EQUAL_HEX8(0xBB, rd[2]);
}

/* PCA9555 是 8 位寄存器；同一套 HAL 要能同时伺候两种宽度。 */
static void test_byte_wide_device(void)
{
    init_bus();
    sim_i2c_add(PCA9555, 1);
    const uint8_t wr[3] = { 0x06, 0xFF, 0x0F }; /* 配置寄存器 Port0/Port1 */
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_write(PCA9555, wr, sizeof(wr)));
    TEST_ASSERT_EQUAL_HEX16(0x00FF, sim_i2c_get_reg(PCA9555, 0x06));
    TEST_ASSERT_EQUAL_HEX16(0x000F, sim_i2c_get_reg(PCA9555, 0x07));
}

static void test_absent_device_naks(void)
{
    init_bus();
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_ERR_NAK, hal_i2c_probe(0x77)); /* 总线上没这个地址 */

    sim_i2c_add(INA226_CH1, 2);
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_probe(INA226_CH1));
    sim_i2c_set_present(INA226_CH1, false); /* 器件失联（A15 降级矩阵） */
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_ERR_NAK, hal_i2c_probe(INA226_CH1));
}

static void test_transient_nak_then_recovers(void)
{
    init_bus();
    sim_i2c_add(INA226_CH1, 2);
    sim_i2c_inject_nak(INA226_CH1, 2); /* 接下来两次事务失败 */

    uint8_t rd[2];
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_ERR_NAK, hal_i2c_read(INA226_CH1, rd, sizeof(rd)));
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_ERR_NAK, hal_i2c_read(INA226_CH1, rd, sizeof(rd)));
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_read(INA226_CH1, rd, sizeof(rd)));
    /* NAK 掉的事务不该被算成一次成功访问 */
    TEST_ASSERT_EQUAL_UINT32(1, sim_i2c_dev(INA226_CH1)->n_read);
}

/* 半个寄存器的长度：真器件上是未定义行为，这里必须当场报错而不是悄悄凑合。 */
static void test_partial_register_length_rejected(void)
{
    init_bus();
    sim_i2c_add(INA226_CH1, 2);
    uint8_t rd[1];
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_ERR_ARG, hal_i2c_read(INA226_CH1, rd, 1));
    const uint8_t wr[2] = { 0x05, 0x12 };
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_ERR_ARG, hal_i2c_write(INA226_CH1, wr, sizeof(wr)));
}

static void test_address_out_of_range(void)
{
    init_bus();
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_ERR_ARG, hal_i2c_probe(0x80));
}

/* ---- R2：mux 支路 ---------------------------------------------------------
   控制字是**掩码不是编号**，而且写 mux 是**一个裸字节**（不带寄存器号）。
   这两件事都在 tca9548a.h 的文件头里；这里直接按线上的样子发。 */
static void select_mask(uint8_t mask)
{
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_write(MUX, &mask, 1));
}

/* ⭐ 通道**关着**的时候，挂在那条支路上的器件一律 NAK —— 真器件就是这个行为：
   支路被断开，从机根本收不到地址。

   ⚠️ 假总线要是不做这一层（只按地址查表），五片刀片就塌成一片：
   「忘了选通道」「选错通道」「选通道失败却照读」这三种错在宿主机上**全都是绿的**，
   而它们在真板上的现象是「读到的是另一台手机的电压电流」——
   量纲、范围、变化趋势全部正常，没有任何一层会报错。 */
static void test_device_behind_a_closed_channel_naks(void)
{
    init_bus();
    sim_i2c_add(INA226_INPUT, 2);      /* 主干上那片，永远看得见 */
    sim_i2c_add_ch(2, INA226_RAIL, 2); /* 槽 3 的刀片 */
    sim_i2c_add_ch(3, INA226_RAIL, 2); /* 槽 4 的刀片，**同一个地址** */
    sim_i2c_add_mux(MUX, MUX_RST_PIN);
    sim_i2c_set_reg_ch(2, INA226_RAIL, 0x02, 0x1111);
    sim_i2c_set_reg_ch(3, INA226_RAIL, 0x02, 0x2222);

    /* 上电全关：两片刀片谁也不应答，而主干那片照常。 */
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(-1, sim_i2c_mux_ch());
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_ERR_NAK, hal_i2c_probe(INA226_RAIL));
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_probe(INA226_INPUT));

    /* 选中槽 3：同一个地址，读回来的必须是**那一片**的寄存器。 */
    select_mask(1u << 2);
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(2, sim_i2c_mux_ch());
    const uint8_t ptr = 0x02;
    uint8_t rd[2] = { 0, 0 };
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_write_read(INA226_RAIL, &ptr, 1, rd, sizeof(rd)));
    TEST_ASSERT_EQUAL_HEX16(0x1111, (uint16_t)((rd[0] << 8) | rd[1]));

    /* 换成槽 4：地址一个字没改，读回来的却是另一片 —— 这就是「选错通道」的全貌。 */
    select_mask(1u << 3);
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_write_read(INA226_RAIL, &ptr, 1, rd, sizeof(rd)));
    TEST_ASSERT_EQUAL_HEX16(0x2222, (uint16_t)((rd[0] << 8) | rd[1]));
    /* 槽 3 那片这时**一次都没有**再被访问过。 */
    TEST_ASSERT_EQUAL_UINT32(1, sim_i2c_dev_ch(2, INA226_RAIL)->n_read);

    /* 关回全断：两片都不见了，主干那片还在。 */
    select_mask(0);
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_ERR_NAK, hal_i2c_probe(INA226_RAIL));
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_probe(INA226_INPUT));

    /* 全程只开过一路，不许有「两片一起应答」。 */
    TEST_ASSERT_EQUAL_UINT32(0, sim_i2c_ambiguous());
}

/* ⭐ 同一个地址同时看得见两片 = **通道开重了**（控制字是掩码，写 0x03 不会报错）。
   真板上那是两片一起应答，主机读回来的是两片的**线与** ——
   数值在量程里、随负载变化、还特别稳，谁也看不出这是两台手机的数据与在一起了。
   所以这个计数必须恒为 0；它非 0 的那一刻，就是所有电流读数开始悄悄偏小的那一刻。 */
static void test_two_channels_open_at_once_is_counted_as_ambiguous(void)
{
    init_bus();
    sim_i2c_add_ch(0, INA226_RAIL, 2);
    sim_i2c_add_ch(1, INA226_RAIL, 2);
    sim_i2c_add_mux(MUX, MUX_RST_PIN);

    select_mask(1u << 0); /* 规规矩矩只开一路 */
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_probe(INA226_RAIL));
    TEST_ASSERT_EQUAL_UINT32(0, sim_i2c_ambiguous());

    select_mask(0x03); /* 两路一起开：写下去**不报错**，器件也不抗议 */
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT_MESSAGE(-2, sim_i2c_mux_ch(), "多于一路不是一种用法，是 bug");
    TEST_ASSERT_EQUAL_HEX8(0x03, sim_i2c_mux_mask());

    /* 事务照样「成功」—— 这正是它难查的地方。 */
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_probe(INA226_RAIL));
    TEST_ASSERT_EQUAL_UINT32(1, sim_i2c_ambiguous());
    uint8_t rd[2];
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_read(INA226_RAIL, rd, sizeof(rd)));
    TEST_ASSERT_EQUAL_UINT32_MESSAGE(2, sim_i2c_ambiguous(), "每一次事务都记一笔");

    /* 收回成一路，计数就不再涨（它是「发生过几次」，不是一个状态位）。 */
    select_mask(1u << 1);
    TEST_ASSERT_EQUAL_INT(HAL_OK, hal_i2c_probe(INA226_RAIL));
    TEST_ASSERT_EQUAL_UINT32(2, sim_i2c_ambiguous());
}

int main(void)
{
    UNITY_BEGIN();
    RUN_TEST(test_use_before_init_is_state_error);
    RUN_TEST(test_read_back_preset_register);
    RUN_TEST(test_write_stores_big_endian_and_logs_bytes);
    RUN_TEST(test_pointer_auto_increments);
    RUN_TEST(test_byte_wide_device);
    RUN_TEST(test_absent_device_naks);
    RUN_TEST(test_transient_nak_then_recovers);
    RUN_TEST(test_partial_register_length_rejected);
    RUN_TEST(test_address_out_of_range);
    RUN_TEST(test_device_behind_a_closed_channel_naks);
    RUN_TEST(test_two_channels_open_at_once_is_counted_as_ambiguous);
    return UNITY_END();
}