// Arduino Uno Programmer for AT28 EEPROM
// Chris Torrence, 2015
// ideas from:  http://forum.6502.org/viewtopic.php?f=4&t=2491
//

#define SER_Pin   A4  // 75HC595 pin 14, serial input
#define STCP_Pin  A2  // 75HC595 pin 12, STCP storage register clock
#define SHCP_Pin  A1  // 75HC595 pin 11, SHCP shift register clock

#define AT28_CE_Pin  10  // AT28C64 WE, write enable
#define AT28_WE_Pin  11  // AT28 WE, write enable
#define AT28_OE_Pin  12  // AT28 OE, output enable

#define numOfRegisterPins 11   // 2^11 = 2048 address locations
#define ADDRESS_MAX (1 << numOfRegisterPins)

// Fast way of setting/reading/writing pins on the Arduino
// http://masteringarduino.blogspot.com/2013_10_01_archive.html
#define portOfPin(P)\
  (((P)>=0&&(P)<8)?&PORTD:(((P)>7&&(P)<14)?&PORTB:&PORTC))
#define pinOfPin(P)\
  (((P)>=0&&(P)<8)?&PIND:(((P)>7&&(P)<14)?&PINB:&PINC))
#define pinIndex(P) ((uint8_t)(P>13?P-14:P&7))
#define pinMask(P)  ((uint8_t)(1<<pinIndex(P)))
#define digitalLow(P)  *(portOfPin(P))&=~pinMask(P)
#define digitalHigh(P) *(portOfPin(P))|=pinMask(P)
#define isHigh(P) ((*(pinOfPin(P))& pinMask(P))>0)
#define isLow(P)  ((*(pinOfPin(P))& pinMask(P))==0)


// Data to be written to the AT28.
// Use PROGMEM to put into Arduino flash memory
prog_uchar values[2048] PROGMEM = {
 28, 34, 42, 42, 44, 32, 30,  0,  8, 20, 34, 34, 62, 34, 34,  0, 60, 34, 34, 60, 34, 34, 60,  0, 28, 34, 32, 32, 32, 34, 28,  0,
 60, 34, 34, 34, 34, 34, 60,  0, 62, 32, 32, 60, 32, 32, 62,  0, 62, 32, 32, 60, 32, 32, 32,  0, 30, 32, 32, 38, 34, 34, 30,  0,
 34, 34, 34, 62, 34, 34, 34,  0, 28,  8,  8,  8,  8,  8, 28,  0,  2,  2,  2,  2,  2, 34, 28,  0, 34, 36, 40, 48, 40, 36, 34,  0,
 32, 32, 32, 32, 32, 32, 62,  0, 34, 54, 42, 42, 34, 34, 34,  0, 34, 34, 50, 42, 38, 34, 34,  0, 28, 34, 34, 34, 34, 34, 28,  0,
 60, 34, 34, 60, 32, 32, 32,  0, 28, 34, 34, 34, 42, 36, 26,  0, 60, 34, 34, 60, 40, 36, 34,  0, 28, 34, 32, 28,  2, 34, 28,  0,
 62,  8,  8,  8,  8,  8,  8,  0, 34, 34, 34, 34, 34, 34, 28,  0, 34, 34, 34, 34, 34, 20,  8,  0, 34, 34, 34, 42, 42, 54, 34,  0,
 34, 34, 20,  8, 20, 34, 34,  0, 34, 34, 20,  8,  8,  8,  8,  0, 62,  2,  4,  8, 16, 32, 62,  0, 62, 48, 48, 48, 48, 48, 62,  0,
  0, 32, 16,  8,  4,  2,  0,  0, 62,  6,  6,  6,  6,  6, 62,  0,  8, 20, 34,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 62,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  8,  8,  8,  8,  8,  0,  8,  0, 20, 20, 20,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 20, 62, 20, 62, 20, 20,  0,
  8, 30, 40, 28, 10, 60,  8,  0, 50, 50,  4,  8, 16, 38, 38,  0, 24, 36, 40, 16, 42, 36, 26,  0,  8,  8,  8,  0,  0,  0,  0,  0,
  8, 16, 32, 32, 32, 16,  8,  0,  8,  4,  2,  2,  2,  4,  8,  0,  8, 42, 28,  8, 28, 42,  8,  0,  0,  8,  8, 62,  8,  8,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0, 24,  8, 16,  0,  0,  0, 28,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 24, 24,  0,  0,  2,  4,  8, 16, 32,  0,  0,
 28, 34, 38, 42, 50, 34, 28,  0,  8, 24,  8,  8,  8,  8, 28,  0, 28, 34,  2, 12, 16, 32, 62,  0, 62,  2,  4, 12,  2, 34, 28,  0,
  4, 12, 20, 36, 62,  4,  4,  0, 62, 32, 60,  2,  2, 34, 28,  0, 14, 16, 32, 60, 34, 34, 28,  0, 62,  2,  4,  8, 16, 16, 16,  0,
 28, 34, 34, 28, 34, 34, 28,  0, 28, 34, 34, 30,  2,  4, 56,  0,  0,  0, 24, 24,  0, 24, 24,  0,  0,  0, 24, 24,  0, 24,  8, 16,
  4,  8, 16, 32, 16,  8,  4,  0,  0,  0, 60,  0, 60,  0,  0,  0, 16,  8,  4,  2,  4,  8, 16,  0, 28, 34,  4,  8,  8,  0,  8,  0,
156,162,170,170,172,160,158,128,136,148,162,162,190,162,162,128,188,162,162,188,162,162,188,128,156,162,160,160,160,162,156,128,
188,162,162,162,162,162,188,128,190,160,160,188,160,160,190,128,190,160,160,188,160,160,160,128,158,160,160,166,162,162,158,128,
162,162,162,190,162,162,162,128,156,136,136,136,136,136,156,128,130,130,130,130,130,162,156,128,162,164,168,176,168,164,162,128,
160,160,160,160,160,160,190,128,162,182,170,170,162,162,162,128,162,162,178,170,166,162,162,128,156,162,162,162,162,162,156,128,
188,162,162,188,160,160,160,128,156,162,162,162,170,164,154,128,188,162,162,188,168,164,162,128,156,162,160,156,130,162,156,128,
190,136,136,136,136,136,136,128,162,162,162,162,162,162,156,128,162,162,162,162,162,148,136,128,162,162,162,170,170,182,162,128,
162,162,148,136,148,162,162,128,162,162,148,136,136,136,136,128,190,130,132,136,144,160,190,128,190,176,176,176,176,176,190,128,
128,160,144,136,132,130,128,128,190,134,134,134,134,134,190,128,136,148,162,128,128,128,128,128,128,128,128,128,128,128,190,128,
128,128,128,128,128,128,128,128,136,136,136,136,136,128,136,128,148,148,148,128,128,128,128,128,148,148,190,148,190,148,148,128,
136,158,168,156,138,188,136,128,178,178,132,136,144,166,166,128,152,164,168,144,170,164,154,128,136,136,136,128,128,128,128,128,
136,144,160,160,160,144,136,128,136,132,130,130,130,132,136,128,136,170,156,136,156,170,136,128,128,136,136,190,136,136,128,128,
128,128,128,128,128,152,136,144,128,128,128,156,128,128,128,128,128,128,128,128,128,152,152,128,128,130,132,136,144,160,128,128,
156,162,166,170,178,162,156,128,136,152,136,136,136,136,156,128,156,162,130,140,144,160,190,128,190,130,132,140,130,162,156,128,
132,140,148,164,190,132,132,128,190,160,188,130,130,162,156,128,142,144,160,188,162,162,156,128,190,130,132,136,144,144,144,128,
156,162,162,156,162,162,156,128,156,162,162,158,130,132,184,128,128,128,152,152,128,152,152,128,128,128,152,152,128,152,136,144,
132,136,144,160,144,136,132,128,128,128,188,128,188,128,128,128,144,136,132,130,132,136,144,128,156,162,132,136,136,128,136,128,
 28, 34, 42, 42, 44, 32, 30,  0,  8, 20, 34, 34, 62, 34, 34,  0, 60, 34, 34, 60, 34, 34, 60,  0, 28, 34, 32, 32, 32, 34, 28,  0,
 60, 34, 34, 34, 34, 34, 60,  0, 62, 32, 32, 60, 32, 32, 62,  0, 62, 32, 32, 60, 32, 32, 32,  0, 30, 32, 32, 38, 34, 34, 30,  0,
 34, 34, 34, 62, 34, 34, 34,  0, 28,  8,  8,  8,  8,  8, 28,  0,  2,  2,  2,  2,  2, 34, 28,  0, 34, 36, 40, 48, 40, 36, 34,  0,
 32, 32, 32, 32, 32, 32, 62,  0, 34, 54, 42, 42, 34, 34, 34,  0, 34, 34, 50, 42, 38, 34, 34,  0, 28, 34, 34, 34, 34, 34, 28,  0,
 60, 34, 34, 60, 32, 32, 32,  0, 28, 34, 34, 34, 42, 36, 26,  0, 60, 34, 34, 60, 40, 36, 34,  0, 28, 34, 32, 28,  2, 34, 28,  0,
 62,  8,  8,  8,  8,  8,  8,  0, 34, 34, 34, 34, 34, 34, 28,  0, 34, 34, 34, 34, 34, 20,  8,  0, 34, 34, 34, 42, 42, 54, 34,  0,
 34, 34, 20,  8, 20, 34, 34,  0, 34, 34, 20,  8,  8,  8,  8,  0, 62,  2,  4,  8, 16, 32, 62,  0, 62, 48, 48, 48, 48, 48, 62,  0,
  0, 32, 16,  8,  4,  2,  0,  0, 62,  6,  6,  6,  6,  6, 62,  0,  8, 20, 34,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 62,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  8,  8,  8,  8,  8,  0,  8,  0, 20, 20, 20,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 20, 62, 20, 62, 20, 20,  0,
  8, 30, 40, 28, 10, 60,  8,  0, 50, 50,  4,  8, 16, 38, 38,  0, 24, 36, 40, 16, 42, 36, 26,  0,  8,  8,  8,  0,  0,  0,  0,  0,
  8, 16, 32, 32, 32, 16,  8,  0,  8,  4,  2,  2,  2,  4,  8,  0,  8, 42, 28,  8, 28, 42,  8,  0,  0,  8,  8, 62,  8,  8,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0, 24,  8, 16,  0,  0,  0, 28,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 24, 24,  0,  0,  2,  4,  8, 16, 32,  0,  0,
 28, 34, 38, 42, 50, 34, 28,  0,  8, 24,  8,  8,  8,  8, 28,  0, 28, 34,  2, 12, 16, 32, 62,  0, 62,  2,  4, 12,  2, 34, 28,  0,
  4, 12, 20, 36, 62,  4,  4,  0, 62, 32, 60,  2,  2, 34, 28,  0, 14, 16, 32, 60, 34, 34, 28,  0, 62,  2,  4,  8, 16, 16, 16,  0,
 28, 34, 34, 28, 34, 34, 28,  0, 28, 34, 34, 30,  2,  4, 56,  0,  0,  0, 24, 24,  0, 24, 24,  0,  0,  0, 24, 24,  0, 24,  8, 16,
  4,  8, 16, 32, 16,  8,  4,  0,  0,  0, 60,  0, 60,  0,  0,  0, 16,  8,  4,  2,  4,  8, 16,  0, 28, 34,  4,  8,  8,  0,  8,  0,
 28, 34, 42, 42, 44, 32, 30,  0,  8, 20, 34, 34, 62, 34, 34,  0, 60, 34, 34, 60, 34, 34, 60,  0, 28, 34, 32, 32, 32, 34, 28,  0,
 60, 34, 34, 34, 34, 34, 60,  0, 62, 32, 32, 60, 32, 32, 62,  0, 62, 32, 32, 60, 32, 32, 32,  0, 30, 32, 32, 38, 34, 34, 30,  0,
 34, 34, 34, 62, 34, 34, 34,  0, 28,  8,  8,  8,  8,  8, 28,  0,  2,  2,  2,  2,  2, 34, 28,  0, 34, 36, 40, 48, 40, 36, 34,  0,
 32, 32, 32, 32, 32, 32, 62,  0, 34, 54, 42, 42, 34, 34, 34,  0, 34, 34, 50, 42, 38, 34, 34,  0, 28, 34, 34, 34, 34, 34, 28,  0,
 60, 34, 34, 60, 32, 32, 32,  0, 28, 34, 34, 34, 42, 36, 26,  0, 60, 34, 34, 60, 40, 36, 34,  0, 28, 34, 32, 28,  2, 34, 28,  0,
 62,  8,  8,  8,  8,  8,  8,  0, 34, 34, 34, 34, 34, 34, 28,  0, 34, 34, 34, 34, 34, 20,  8,  0, 34, 34, 34, 42, 42, 54, 34,  0,
 34, 34, 20,  8, 20, 34, 34,  0, 34, 34, 20,  8,  8,  8,  8,  0, 62,  2,  4,  8, 16, 32, 62,  0, 62, 48, 48, 48, 48, 48, 62,  0,
  0, 32, 16,  8,  4,  2,  0,  0, 62,  6,  6,  6,  6,  6, 62,  0,  8, 20, 34,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 62,  0,
 32, 16,  8,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 28,  2, 30, 34, 30,  0, 32, 32, 44, 50, 34, 50, 44,  0,  0,  0, 30, 32, 32, 32, 30,  0,
  2,  2, 26, 38, 34, 38, 26,  0,  0,  0, 28, 34, 62, 32, 28,  0, 12, 18, 16, 56, 16, 16, 16,  0,  0,  2, 28, 34, 34, 30,  2, 28,
 32, 32, 44, 50, 34, 34, 34,  0,  8,  0, 24,  8,  8,  8, 28,  0,  4,  0, 12,  4,  4,  4, 36, 24, 32, 32, 34, 36, 56, 36, 34,  0,
 24,  8,  8,  8,  8,  8, 28,  0,  0,  0, 52, 42, 42, 42, 42,  0,  0,  0, 44, 50, 34, 34, 34,  0,  0,  0, 28, 34, 34, 34, 28,  0,
  0,  0, 44, 50, 50, 44, 32, 32,  0,  0, 26, 38, 38, 26,  2,  2,  0,  0, 44, 48, 32, 32, 32,  0,  0,  0, 30, 32, 28,  2, 60,  0,
 16, 16, 56, 16, 16, 18, 12,  0,  0,  0, 34, 34, 34, 38, 26,  0,  0,  0, 34, 34, 34, 20,  8,  0,  0,  0, 34, 42, 42, 42, 20,  0,
  0,  0, 34, 20,  8, 20, 34,  0,  0,  0, 34, 34, 38, 26,  2, 28,  0,  0, 62,  4,  8, 16, 62,  0,  6,  8,  8, 48,  8,  8,  6,  0,
  8,  8,  8,  0,  8,  8,  8,  0, 48,  8,  8,  6,  8,  8, 48,  0,  0,  0, 16, 42,  4,  0,  0,  0, 42, 20, 42, 20, 42, 20, 42,  0};


// Procedure to set and display registers:
//   STCP low
//   For each address bit (high to low): SHCP low, write bit, SHCP high
//   STCP high to transfer to the storage register (and the output)
//
void writeShiftRegister(long val)
{
  digitalWrite(STCP_Pin, LOW);

  // From highest bit to lowest bit
  for(int i = 15; i >=  0; i--)
  {
    digitalWrite(SHCP_Pin, LOW);
    digitalWrite(SER_Pin, (val >> i) & 1);  // Write the next highest bit
    digitalWrite(SHCP_Pin, HIGH);  // Left shift the register 1 bit

  }
  digitalWrite(STCP_Pin, HIGH);
}


// Light up the LEDs using each valid address
void testShiftRegister()
{
  // Just light up the LEDs in order.
  writeShiftRegister(0);
  delay(200);
  for (int i=0; i < numOfRegisterPins; i++)
  {
    writeShiftRegister(1 << i);
    delay(100);
  }
  // Light them all up, then turn them off.
  writeShiftRegister(2047);
  delay(100);
  writeShiftRegister(0);
}


void printValue(int address, byte value)
{
  if (address % 32 == 0)
  {
    Serial.println("");
    Serial.print("$");
    if (address < 256) Serial.print("0");
    if (address < 16) Serial.print("0");
    Serial.print(address, HEX);
    Serial.print(":");
  }

  Serial.print(" ");
  if (value < 16) Serial.print("0");
  Serial.print(value, HEX);
}


// Procedure to write to the AT28:
//   Set OE and WE high
//   For each address, write the address and data, then pulse WE low
void writeEEPROM()
{
  Serial.println("");
  Serial.println("***** WRITE *****");
  digitalWrite(AT28_CE_Pin, LOW);
  digitalWrite(AT28_OE_Pin, HIGH);

  // Set the data pins for output
  for (int i=2; i <= 9; i++) pinMode(i, OUTPUT);

  for (int address=0; address < ADDRESS_MAX; address++)
  {
    byte value = pgm_read_byte_near(values + address);
    printValue(address, value);

    writeShiftRegister(address);

    // the (i + 2) translates from bit # to pin #
    for (int i=0; i <= 7; i++) {
      digitalWrite(i + 2, (value & (1 << i)) ? HIGH : LOW);
    }

    // Send a pulse to the AT28 to write the data
    digitalLow(AT28_WE_Pin);
    digitalHigh(AT28_WE_Pin);
    delay(10);
  }
}


// Procedure to read from the AT28:
//   Set OE low and WE high
//   For each address, write the address, then read the data
void readEEPROM()
{
  Serial.println("");
  Serial.println("***** READ *****");
  // Now read each address value and print out.
  // Set the AT28 for "READ", WE high, OE low
  // Set the data pins for input
  digitalWrite(AT28_CE_Pin, LOW);
  digitalWrite(AT28_WE_Pin, HIGH);
  digitalWrite(AT28_OE_Pin, LOW);
  for (int i=2; i <= 9; i++) pinMode(i, INPUT);

  for (int address=0; address < ADDRESS_MAX; address++)
  {
    writeShiftRegister(address);
    int value = 0;
    // the (i + 2) translates from bit # to pin #
    for (int i=0; i <= 7; i++) {
      if (digitalRead(i + 2)) value += (1 << i);
    }

    printValue(address, value);
  }

  Serial.println("");
}


void setup()
{
  Serial.begin(115200);

  pinMode(SER_Pin, OUTPUT);
  pinMode(STCP_Pin, OUTPUT);
  pinMode(SHCP_Pin, OUTPUT);

  pinMode(AT28_CE_Pin, OUTPUT);
  pinMode(AT28_WE_Pin, OUTPUT);
  pinMode(AT28_OE_Pin, OUTPUT);

  // Disable the AT28
  digitalWrite(AT28_CE_Pin, HIGH);
  digitalWrite(AT28_WE_Pin, HIGH);
  digitalWrite(AT28_OE_Pin, HIGH);

  for (int i=2; i <= 9; i++) pinMode(i, INPUT);

  Serial.println("***** TESTING *****");
  testShiftRegister();

  // Wait until user hits return.
  Serial.println("***** Hit <RETURN> to start WRITE/READ *****");
  while (Serial.available() == 0) {};
  Serial.read();

  writeEEPROM();
  readEEPROM();
}


void loop()
{
  // Do nothing
}