/* 按 datasheet 建模的假 PCA9555。宿主机专用。

   通用寄存器表（sim_i2c）能测「写下去的字节对不对」，但测不出 A6 真正要拦的那件事：
   **把一个焊死在地上的脚配成输出**。真板子上这既不报错也不 NAK，只是发烫。
   所以这里把三件真器件会做的事补上（见 sim_hal.h 那一节）。

   ⚠️ 这个模型是用来证明**代码逻辑**对的。别拿它推翻设计文档 §17.2 的任何一条。 */
#include <assert.h>
#include <string.h>

#include "pca9555.h"
#include "sim_hal.h"

/* 焊死在地上的备用脚（设计文档 §17.2 的注）。 */
static const uint8_t s_gnd_mask[2] = { PCA9555_P0_GND_MASK, PCA9555_P1_GND_MASK };

typedef struct {
    bool     attached;
    uint8_t  addr;
    uint8_t  ext[2];      /* 外部世界驱动的电平；开漏上拉，静息 0xFF */
    uint8_t  int_latch[2];/* 上一次「被读走」时的输入值，用来判 INT# */
    bool     int_low;
    uint32_t int_asserts;
    uint32_t gnd_driven;
    uint32_t shorted;
} sim_pca9555_t;

static sim_pca9555_t s;

void sim_pca9555_reset_internal(void); /* 只给 sim_hal_reset() 用 */

void sim_pca9555_reset_internal(void)
{
    memset(&s, 0, sizeof(s));
}

/* 输入寄存器 = 逐位选择：配成输入的位取外部电平，配成输出的位取自己的输出锁存器。
   接地脚无论配成什么，线上都是 0（它焊在地上，赢的永远是铜）。 */
static uint8_t input_value(const sim_i2c_dev_t *d, int port)
{
    const uint8_t cfg = (uint8_t)d->regs[PCA9555_REG_CONFIG0 + port];
    const uint8_t out = (uint8_t)d->regs[PCA9555_REG_OUTPUT0 + port];
    const uint8_t pol = (uint8_t)d->regs[PCA9555_REG_POLINV0 + port];

    uint8_t v = (uint8_t)((s.ext[port] & cfg) | (out & (uint8_t)~cfg));
    v &= (uint8_t)~s_gnd_mask[port]; /* 接地脚读回来永远是 0 */
    return (uint8_t)(v ^ pol);       /* 极性反转寄存器作用在**输入**上 */
}

/* 方向寄存器一变就查一次：有没有把接地脚配成输出，输出的又是不是高电平。 */
static void check_grounded_pins(const sim_i2c_dev_t *d)
{
    for (int port = 0; port < 2; port++) {
        const uint8_t cfg = (uint8_t)d->regs[PCA9555_REG_CONFIG0 + port];
        const uint8_t out = (uint8_t)d->regs[PCA9555_REG_OUTPUT0 + port];
        const uint8_t driven = (uint8_t)(s_gnd_mask[port] & (uint8_t)~cfg); /* cfg 0 = 输出 */
        if (driven == 0) {
            continue;
        }
        s.gnd_driven++;
        if ((driven & out) != 0) {
            s.shorted++; /* 真板子上这一刻开始冒烟 */
        }
    }
}

/* INT#：任何输入位相对「上次被读走的那一帧」发生变化就拉低，读走输入端口才释放。 */
static void update_int(const sim_i2c_dev_t *d)
{
    for (int port = 0; port < 2; port++) {
        if (input_value(d, port) != s.int_latch[port]) {
            if (!s.int_low) {
                s.int_low = true;
                s.int_asserts++;
            }
            return;
        }
    }
}

static void hook(sim_i2c_dev_t *d, sim_i2c_ev_t ev)
{
    if (ev == SIM_I2C_EV_POST_WRITE) {
        check_grounded_pins(d);
        update_int(d);
        return;
    }

    /* PRE_READ：把两个输入寄存器合成好再让总线取走。 */
    for (int port = 0; port < 2; port++) {
        d->regs[PCA9555_REG_INPUT0 + port] = input_value(d, port);
    }
    /* 读输入端口 = 确认中断。读别的寄存器不清 INT#（真器件就是这个行为，
       也是「只靠中断会永远收不到下一个沿」的根源）。 */
    if (d->ptr == PCA9555_REG_INPUT0 || d->ptr == PCA9555_REG_INPUT1) {
        s.int_latch[0] = (uint8_t)d->regs[PCA9555_REG_INPUT0];
        s.int_latch[1] = (uint8_t)d->regs[PCA9555_REG_INPUT1];
        s.int_low = false;
    }
}

void sim_pca9555_attach(uint8_t addr)
{
    assert(!s.attached); /* 板上只有一片 */
    sim_i2c_dev_t *d = sim_i2c_add(addr, 1);

    s.attached = true;
    s.addr = addr;
    s.ext[0] = 0xFF; /* FLT# / PGOOD 都是开漏上拉，静息是高 */
    s.ext[1] = 0xFF;

    /* 上电复位值（datasheet 表 6）：方向全输入 0xFF，**输出锁存器 0xFF**，极性 0。
       输出的 0xFF 是本器件最阴的一条：配成输出的那一刻就输出高电平。 */
    d->regs[PCA9555_REG_CONFIG0] = 0xFF;
    d->regs[PCA9555_REG_CONFIG1] = 0xFF;
    d->regs[PCA9555_REG_OUTPUT0] = 0xFF;
    d->regs[PCA9555_REG_OUTPUT1] = 0xFF;
    d->regs[PCA9555_REG_POLINV0] = 0x00;
    d->regs[PCA9555_REG_POLINV1] = 0x00;

    s.int_latch[0] = input_value(d, 0);
    s.int_latch[1] = input_value(d, 1);
    d->hook = hook;
}

static sim_i2c_dev_t *must_dev(void)
{
    assert(s.attached); /* 先 sim_pca9555_attach() */
    sim_i2c_dev_t *d = sim_i2c_dev(s.addr);
    assert(d != NULL);
    return d;
}

void sim_pca9555_drive(int port, uint8_t level)
{
    assert(port == 0 || port == 1);
    s.ext[port] = level;
    update_int(must_dev());
}

uint8_t sim_pca9555_config(int port)
{
    assert(port == 0 || port == 1);
    return (uint8_t)must_dev()->regs[PCA9555_REG_CONFIG0 + port];
}

uint8_t sim_pca9555_output(int port)
{
    assert(port == 0 || port == 1);
    return (uint8_t)must_dev()->regs[PCA9555_REG_OUTPUT0 + port];
}

uint8_t sim_pca9555_polinv(int port)
{
    assert(port == 0 || port == 1);
    return (uint8_t)must_dev()->regs[PCA9555_REG_POLINV0 + port];
}

uint32_t sim_pca9555_gnd_driven(void) { return s.gnd_driven; }
uint32_t sim_pca9555_shorted(void) { return s.shorted; }
bool     sim_pca9555_int_asserted(void) { return s.int_low; }
uint32_t sim_pca9555_int_asserts(void) { return s.int_asserts; }