#include <Wire.h>

#define PCA9535_INPORT0     0x00
#define PCA9535_INPORT1     0x01
#define PCA9535_OUTPORT0    0x02
#define PCA9535_OUTPORT1    0x03
#define PCA9535_POLINV0     0x04
#define PCA9535_POLINV1     0x05
#define PCA9535_CONFIG0     0x06
#define PCA9535_CONFIG1     0x07

//---------------------------------------------------------
//  I2CバスにWriteアクセスする
//---------------------------------------------------------
//[Arguments]
//  slave_addr  : スレーブデバイスのアドレス
//  device_addr : デバイス内部のレジスタアドレス
//  data        : 書き込むデータ
//[Returns]
//  なし
//--------------- https://ss1.xrea.com/tmct.s1009.xrea.com/
void i2cWriteByte(int slave_addr, int device_addr, int data) {
  Wire.beginTransmission(slave_addr);
  Wire.write(device_addr);
  Wire.write(data);
  Wire.endTransmission();
}

//---------------------------------------------------------
//  I2CバスにReadアクセスする
//---------------------------------------------------------
//[Arguments]
//  slave_addr  : スレーブデバイスのアドレス
//  device_addr : デバイス内部のレジスタアドレス
//[Returns]
//  unsigned char : 読みだしたデータ
//--------------- https://ss1.xrea.com/tmct.s1009.xrea.com/
unsigned char i2cReadByte(int slave_addr, int device_addr) {
  unsigned char r;
  Wire.beginTransmission(slave_addr);
  Wire.write(device_addr);
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(slave_addr, 1);
  if (Wire.available()) r = Wire.read();
  Wire.endTransmission();
  return(r);
}

unsigned char work;

//---------------------------------------------------------
//  初期化
//---------------------------------------------------------
// 出力初期値を設定する
// 各ビット 1 = High, 0 = Low になります
// 入力に設定するビットは何でも構いませんが初期値の0に設定します
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_OUTPORT0, 0x00); // P0[7:0] = 'LLLL_LLLL'
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_OUTPORT1, 0x00); // P1[7:0] = 'LLLL_LLLL'

// 入力論理を設定する
// 各ビット 1 = 負論理, 0 = 正論理 になります
// 出力に設定するビットは何でも構いませんが初期値の0に設定します
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_POLINV0, 0x00);  // P0[7:0] = 全ビット正論理
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_POLINV1, 0x00);  // P1[7:0] = 全ビット正論理

// 入出力方向を設定する
// 各ビット 1 = 入力, 0 = 出力 になります
// 出力ポートの場合、出力に設定した瞬間に出力初期値で設定した論理レベルが出力されます
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_CONFIG0, 0xfc);  // P0[7:2] = 入力, P0[1:0] = 出力
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_CONFIG1, 0x00);  // P0[7:0] = 全ビット出力

//---------------------------------------------------------
//  LEDを点灯
//---------------------------------------------------------
// P00に繋いだLEDを点灯
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_OUTPORT0, 0x01); // P0[7:0] = 'LLLL_LLLH'
delay(300);                                 // 300ms wait
// P01に繋いだLEDを点灯
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_OUTPORT0, 0x02); // P0[7:0] = 'LLLL_LLHL'
delay(300);                                 // 300ms wait
// P00,P01に繋いだLEDを点灯
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_OUTPORT0, 0x03); // P0[7:0] = 'LLLL_LLHH'
delay(300);                                 // 300ms wait
// LEDを消灯
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_OUTPORT0, 0x00); // P0[7:0] = 'LLLL_LLLL'
delay(300);                                 // 300ms wait

//---------------------------------------------------------
//  スイッチの状態を取得
//---------------------------------------------------------
work = i2cReadByte(0x20, PCA9535_INPORT0);  // P0[7:0]の状態を取得
if ((work & 0x10) == 0x10) {
    // P04に繋いだスイッチが開放されている
}
else {
    // P04に繋いだスイッチが押されている
}
if ((work & 0x20) == 0x20) {
    // P05に繋いだスイッチが開放されている
}
else {
    // P05に繋いだスイッチが押されている
}
if ((work & 0x40) == 0x40) {
    // P06に繋いだスイッチが開放されている
}
else {
    // P06に繋いだスイッチが押されている
}
if ((work & 0x80) == 0x80) {
    // P07に繋いだスイッチが開放されている
}
else {
    // P07に繋いだスイッチが押されている
}

// 出力初期値を設定する
// 各ビット 1 = High, 0 = Low になります
// 入力に設定するビットは何でも構いませんが初期値の0に設定します
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_OUTPORT0, 0x00); // GPA[7:0] = 'LLLL_LLLL'
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_OUTPORT1, 0x00); // GPB[7:0] = 'LLLL_LLLL'

// 入力論理を設定する
// 各ビット 1 = 負論理, 0 = 正論理 になります
// 出力に設定するビットは何でも構いませんが初期値の0に設定します
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_POLINV0, 0x00);   // P0[7:0] = 全ビット正論理
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_POLINV1, 0x00);   // P1[7:0] = 全ビット正論理

// 入出力方向を設定する
// 各ビット 1 = 入力, 0 = 出力 になります
// 出力ポートの場合、出力に設定した瞬間に出力初期値で設定した論理レベルが出力されます
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_CONFIG0, 0x00);  // P0[7:2] = 全ビット出力
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_CONFIG1, 0xff);  // P0[7:0] = 全ビット入力

int a, b;
a = (int)i2cReadByte(0x20, PCA9535_INPORT0);    // P0[7:0]の状態を取得
b = (int)i2cReadByte(0x20, PCA9535_INPORT1);    // P1[7:0]の状態を取得

// 0x40(0100_0000)と取得値aをAnd演算し、結果が0x40ならP0[6]='1'です
if ((a & 0x40) == 0x40) {
    // P0[6]='1'の場合
}
else {
    // P0[6]='0'の場合
}

// 0x02(0000_0010)と取得値bをAnd演算し、結果が0x02ならP1[1]='1'です
if ((b & 0x02) == 0x02) {
    // P1[1]='1'の場合
}
else {
    // P1[1]='0'の場合
}

// 0x38(0011_1000)と取得値aをAnd演算し、結果によって処理を分岐します
switch (a & 0x38) {
    case 0x00:  // P0[5:3] = '000'
        break;
    case 0x08:  // P0[5:3] = '001'
        break;
    case 0x10:  // P0[5:3] = '010'
        break;
    case 0x18:  // P0[5:3] = '011'
        break;
    case 0x20:  // P0[5:3] = '100'
        break;
    case 0x28:  // P0[5:3] = '101'
        break;
    case 0x30:  // P0[5:3] = '110'
        break;
    case 0x38:  // P0[5:3] = '111'
        break;
    default:    // 上記のどれでもない場合(ありえないが)
        break;
}

i2cWriteByte(0x20, PCA9535_OUTPORT0, 0x12); // P0[7:0]の出力状態を'0001_0010'(LLLH_LLHL)に設定する
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_OUTPORT1, 0x34); // P1[7:0]の出力状態を'0011_0100'(LLHH_LHLL)に設定する

int a, b;

a = (int)i2cReadByte(0x20, PCA9535_OUTPORT0);   // P0[7:0]の状態を取得
// たとえばP0[5]だけを0に設定したい場合、
// 5ビット目だけが0の値'1101_1111'=0xdfとAnd演算することで該当ビットだけ0にします
a &= 0xdf;
// 演算した値を書き戻して設定します
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_OUTPORT0, (int)a);

b = (int)i2cReadByte(0x20, PCA9535_OUTPORT1);   // P1[7:0]の状態を取得
// たとえばP1[7]だけを1に設定したい場合、
// 7ビット目だけが1の値'1000_0000'=0x80とOr演算することで該当ビットだけ1にします
b |= 0x80;
// 演算した値を書き戻して設定します
i2cWriteByte(0x20, PCA9535_OUTPORT1, (int)b);

// 割り込みをクリアする
i2cReadByte(0x20, PCA9535_INPORT0); // P0系をクリア
i2cReadByte(0x20, PCA9535_INPORT1); // P1系をクリア