/elec/propeller-clock

To get this branch, use:
bzr branch http://bzr.ed.am/elec/propeller-clock

« back to all changes in this revision

Viewing changes to propeller-clock/propeller-clock.pde

  • Committer: edam
  • Date: 2011-12-01 01:06:42 UTC
  • Revision ID: edam@waxworlds.org-20111201010642-mp7i4zn1kx0if3yv
renamed pcd file

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

propeller-clock/propeller-clock.pde
1
 
/* -*- mode: c++; compile-command: "BOARD=pro5v make"; -*- */
2
1
/*
3
 
 * propeller-clock.ino
 
2
 * propeller-clock.pde
4
3
 *
5
 
 * Copyright (C) 2011 Tim Marston <tim@ed.am> and Dan Marston.
 
4
 * Copyright (C) 2011 Tim Marston <edam@waxworlds.org>
6
5
 *
7
6
 * This file is part of propeller-clock (hereafter referred to as "this
8
 
 * program"). See http://ed.am/dev/software/arduino/propeller-clock for more
 
7
 * program"). See http://ed.am/software/arduino/propeller-clock for more
9
8
 * information.
10
9
 *
11
10
 * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
24
23
 
25
24
/******************************************************************************
26
25
 
27
 
Set up:
28
 
 
29
 
 * a PC fan is wired up to a 12V power supply
30
 
 
31
 
 * the fan's SENSE (tachometer) pin connected to pin 2 on the
32
 
   Arduino.
33
 
 
34
 
 * the pins 4 to 13 on the Arduino should directly drive an LED (the
35
 
   LED on pin 4 is in the centre of the clock face and the LED on pin
36
 
   13 is at the outside.
37
 
 
38
 
 * if a longer hand (and a larger clock face) is desired, pin 4 can be
39
 
   used to indirectly drive a transistor which in turn drives several
40
 
   LEDs that turn on and off in unison in the centre of the clock.
41
 
 
42
 
 * a button should be attached to pin 3 that grounds it when pressed.
43
 
 
44
 
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analogue pins 4 and 5.
45
 
 
46
 
Implementation details:
47
 
 
48
 
 * for a schematic, see ../project/propeller-clock.sch.
49
 
 
50
 
 * the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
51
 
   every rotation of the propeller.
52
 
    
53
 
 * a PC fan actually sends 2 tachometer pulses per revolution, so the
54
 
   software skips every other one. This means that the clock may
55
 
   appear upside-down if started with the propeller in the wrong
56
 
   position. You will need to experiment to discover the position that
57
 
   the propeller must be in when starting the clock.
58
 
    
59
 
Usage instructions:
60
 
 
61
 
 * pressing the button cycles between variations of the current
62
 
   display mode.
63
 
  
64
 
 * pressing and holding the button for a second cycles between display
65
 
   modes (e.g., analogue and digital).
66
 
 
67
 
 * pressing and holding the button for 5 seconds enters "time set"
68
 
   mode. In this mode, the following applies:
69
 
    - the field that is being set flashes
70
 
    - pressing the button increments the field currently being set
71
 
    - pressing and holding the button for a second cycles through the
72
 
      fields that can be set
73
 
    - pressing and holding the button for 5 seconds sets the time and
74
 
      exits "time set" mode
 
26
  For a schematic, see propeller-clock.sch.
 
27
 
 
28
  Set up as follows:
 
29
 
 
30
  - a PC fan is wired up to the 12V supply.
 
31
 
 
32
  - the fan's SENSE (tachiometer) pin is connected to pin 2 on the
 
33
    arduino.
 
34
 
 
35
  - the pins 4 to 13 on the arduino should directly drive an LED (the
 
36
    LED on pin 4 is in the centre of the clock face and the LED on pin
 
37
    13 is at the outside.
 
38
 
 
39
  - if a longer hand (and a larger clock face) is desired, pin 4 can
 
40
    be used to indirectly drive (via a MOSFET) multiple LEDs which
 
41
    turn on and off in unison in the centre of the clock.
 
42
 
 
43
  - a button should be attached to pin 3 that grounds it when pressed.
 
44
 
 
45
  Implementation details:
 
46
 
 
47
  - the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
 
48
    every rotation of the propeller (for maximum update speed).
 
49
 
 
50
  - pressing the button cycles between display modes
 
51
 
 
52
  - holding down the button for 2 seconds enters "set time" mode. In
 
53
    this mode, the fan must be held still and the LEDs will indicate
 
54
    what number is being entered for each time digit. Pressing the
 
55
    button increments the current digit. Holding it down moves to the
 
56
    next digit (or leaves "set time" mode when there are no more). In
 
57
    order, the digits (with accepted values) are: hours-tens (0 to 2),
 
58
    hours-ones (0 to 9), minutes-tens (0 to 5), minutes-ones (0 to 9).
75
59
 
76
60
******************************************************************************/
77
61
 
78
 
#include "config.h"
79
 
#include "button.h"
80
 
#include "time.h"
81
 
#include "Arduino.h"
82
 
#include "modes/analogue_clock.h"
83
 
#include "modes/digital_clock.h"
84
 
#include "modes/test_pattern.h"
85
 
#include "modes/settings_mode.h"
86
 
#include "text.h"
87
 
#include "text_renderer.h"
88
 
#include "common.h"
 
62
 
 
63
#include <Bounce.h>
89
64
 
90
65
//_____________________________________________________________________________
91
66
//                                                                         data
92
67
 
 
68
 
93
69
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
94
70
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
95
71
// restarted
96
 
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
 
72
static unsigned long new_pulse_at = 0;
97
73
 
98
74
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
99
 
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
 
75
static unsigned long last_pulse_at = 0;
100
76
 
101
77
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
102
 
static unsigned long _segment_step = 0;
 
78
static unsigned long segment_step = 0;
103
79
 
104
80
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
105
 
static unsigned long _segment_step_sub_step = 0;
106
 
static unsigned long _segment_step_sub = 0;
107
 
 
108
 
// the button
109
 
static Button _button( 3 );
110
 
 
111
 
// modes
112
 
static int _major_mode = 0;
113
 
static int _minor_mode = 0;
114
 
 
115
 
#define MAIN_MODE_IDX 1
116
 
#define SETTINGS_MODE_IDX 0
117
 
 
118
 
#define ANALOGUE_CLOCK_IDX 0
119
 
#define DIGITAL_CLOCK_IDX 1
120
 
#define TEST_PATTERN_IDX 2
 
81
static unsigned long segment_step_sub_step = 0;
 
82
static unsigned long segment_step_sub = 0;
 
83
 
 
84
// flag to indicate that the drawing mode should be cycled to the next one
 
85
static bool inc_draw_mode = false;
 
86
 
 
87
// a bounce-managed button
 
88
static Bounce button( 3, 5 );
 
89
 
 
90
// the time
 
91
static int time_hours = 0;
 
92
static int time_minutes = 0;
 
93
static int time_seconds = 0;
 
94
 
 
95
// number of segments in a full display (rotation) is 60 (one per
 
96
// second) times the desired number of sub-divisions of a second
 
97
#define NUM_SECOND_SEGMENTS 5
 
98
#define NUM_SEGMENTS ( 60 * NUM_SECOND_SEGMENTS )
121
99
 
122
100
//_____________________________________________________________________________
123
101
//                                                                         code
124
102
 
125
103
 
126
 
// activate the current minor mode
127
 
void activate_minor_mode()
128
 
{
129
 
        // reset text
130
 
        Text::reset();
131
 
        leds_off();
132
 
 
133
 
        // give the mode a chance to init
134
 
        switch( _minor_mode ) {
135
 
        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_activate(); break;
136
 
        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_activate(); break;
137
 
        }
138
 
}
139
 
 
140
 
 
141
 
// activate major mode
142
 
void activate_major_mode()
143
 
{
144
 
        // reset text
145
 
        Text::reset();
146
 
        leds_off();
147
 
 
148
 
        // reset buttons
149
 
        _button.set_press_mode( _major_mode != SETTINGS_MODE_IDX );
150
 
 
151
 
        // give the mode a chance to init
152
 
        switch( _major_mode ) {
153
 
        case MAIN_MODE_IDX: activate_minor_mode(); break;
154
 
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_activate(); break;
155
 
        }
156
 
}
157
 
 
158
 
 
159
 
// perform button events
160
 
void do_button_events()
161
 
{
162
 
        // loop through pending events
163
 
        while( int event = _button.get_event() )
164
 
        {
165
 
                switch( event )
166
 
                {
167
 
                case 1:
168
 
                        // short press
169
 
                        switch( _major_mode ) {
170
 
                        case MAIN_MODE_IDX:
171
 
                                switch( _minor_mode ) {
172
 
                                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_press(); break;
173
 
                                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_press(); break;
174
 
                                }
175
 
                                break;
176
 
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_press(); break;
177
 
                        }
178
 
                        break;
179
 
 
180
 
                case 2:
181
 
                        // long press
182
 
                        switch( _major_mode ) {
183
 
                        case MAIN_MODE_IDX:
184
 
                                if( ++_minor_mode >= 3 )
185
 
                                        _minor_mode = 0;
186
 
                                activate_minor_mode();
187
 
                                break;
188
 
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_long_press(); break;
189
 
                        }
190
 
                        break;
191
 
 
192
 
                case 3:
193
 
                        // looooong press (change major mode)
194
 
                        if( ++_major_mode > 1 )
195
 
                                _major_mode = 0;
196
 
                        activate_major_mode();
197
 
                        break;
 
104
// check for button presses
 
105
void checkButtons()
 
106
{
 
107
        // update buttons
 
108
        button.update();
 
109
 
 
110
        // notice button presses
 
111
        if( button.risingEdge() )
 
112
                inc_draw_mode = true;
 
113
}
 
114
 
 
115
 
 
116
// keep track of time
 
117
void trackTime()
 
118
{
 
119
        // previous time and any carried-over milliseconds
 
120
        static unsigned long last_time = millis();
 
121
        static unsigned long carry = 0;
 
122
 
 
123
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
 
124
        unsigned long next_time = millis();
 
125
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
 
126
 
 
127
        // update the previous time and carried-over milliseconds
 
128
        last_time = next_time;
 
129
        carry = delta % 1000;
 
130
 
 
131
        // add the seconds that have passed to the time
 
132
        time_seconds += delta / 1000;
 
133
        while( time_seconds >= 60 ) {
 
134
                time_seconds -= 60;
 
135
                time_minutes++;
 
136
                if( time_minutes >= 60 ) {
 
137
                        time_minutes -= 60;
 
138
                        time_hours++;
 
139
                        if( time_hours >= 24 )
 
140
                                time_hours -= 24;
198
141
                }
199
142
        }
200
143
}
201
144
 
202
145
 
203
 
// draw a display segment
204
 
void draw_next_segment( bool reset )
 
146
// draw a segment for the test display
 
147
void drawNextSegment_test( bool reset )
205
148
{
206
149
        // keep track of segment
207
 
#if CLOCK_FORWARD
208
 
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
209
 
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
210
 
#else
211
 
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
212
 
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
213
 
#endif
214
 
 
215
 
        // reset the text renderer
216
 
        TextRenderer::reset_buffer();
217
 
 
218
 
        // frame reset
 
150
        static unsigned int segment = 0;
 
151
        if( reset ) segment = 0;
 
152
        segment++;
 
153
 
 
154
        // turn on inside and outside LEDs
 
155
        digitalWrite( 4, HIGH );
 
156
        digitalWrite( 13, HIGH );
 
157
 
 
158
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
 
159
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
 
160
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
 
161
                digitalWrite( 12 - a, ( ( segment >> a ) & 1 )? HIGH : LOW );
 
162
}
 
163
 
 
164
 
 
165
// draw a segment for the time display
 
166
void drawNextSegment_time( bool reset )
 
167
{
 
168
        static unsigned int second = 0;
 
169
        static unsigned int segment = 0;
 
170
 
 
171
        // handle display reset
219
172
        if( reset ) {
220
 
                switch( _major_mode ) {
221
 
                case MAIN_MODE_IDX:
222
 
                        switch( _minor_mode ) {
223
 
                        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw_reset(); break;
224
 
                        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw_reset(); break;
225
 
                        }
226
 
                        break;
227
 
                case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw_reset(); break;
228
 
                }
229
 
 
230
 
                // tell the text services we're starting a new frame
231
 
                Text::draw_reset();
232
 
        }
233
 
 
234
 
        // draw
235
 
        switch( _major_mode ) {
236
 
        case MAIN_MODE_IDX:
237
 
                switch( _minor_mode ) {
238
 
                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw( segment ); break;
239
 
                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw( segment ); break;
240
 
                case TEST_PATTERN_IDX: test_pattern_draw( segment ); break;
241
 
                }
242
 
                break;
243
 
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw( segment ); break;
244
 
        }
245
 
 
246
 
        // draw any text that was rendered
247
 
        TextRenderer::output_buffer();
248
 
 
249
 
#if CLOCK_FORWARD
250
 
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
251
 
#else
252
 
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
253
 
#endif
 
173
                second = 0;
 
174
                segment = 0;
 
175
        }
 
176
 
 
177
        // what needs to be drawn?
 
178
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
 
179
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
 
180
        bool draw_minute = !segment && second == time_minute;
 
181
        bool draw_hour = !segment && second == time_hour;
 
182
 
 
183
        // set the LEDs
 
184
        digitalWrite( 13, HIGH );
 
185
        digitalWrite( 12, draw_tick || draw_minute );
 
186
        for( int a = 10; a <= 11; a++ )
 
187
                digitalWrite( a, draw_minute || draw_second );
 
188
        for( int a = 4; a <= 9; a++ )
 
189
                digitalWrite( 10, draw_minute | draw_second || draw_hour );
 
190
 
 
191
        // inc position
 
192
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
 
193
                segment = 0;
 
194
                second++;
 
195
        }
 
196
}
 
197
 
 
198
 
 
199
// draw a display segment
 
200
void drawNextSegment( bool reset )
 
201
{
 
202
        static int draw_mode = 0;
 
203
 
 
204
        // handle mode switch requests
 
205
        if( reset && inc_draw_mode ) {
 
206
                inc_draw_mode = false;
 
207
                draw_mode++;
 
208
                if( draw_mode >= 2 )
 
209
                        draw_mode = 0;
 
210
        }
 
211
 
 
212
        // draw the segment
 
213
        switch( draw_mode ) {
 
214
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
 
215
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
 
216
        }
254
217
}
255
218
 
256
219
 
257
220
// calculate time constants when a new pulse has occurred
258
 
void calculate_segment_times()
 
221
void calculateSegmentTimes()
259
222
{
260
223
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
261
224
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
262
 
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
 
225
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
263
226
        {
264
227
                // new segment stepping times
265
 
                unsigned long delta = _new_pulse_at - _last_pulse_at;
266
 
                _segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
267
 
                _segment_step_sub = 0;
268
 
                _segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
 
228
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
 
229
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
230
                segment_step_sub = 0;
 
231
                segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
269
232
        }
270
233
 
271
234
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
272
235
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
273
 
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
274
 
        _new_pulse_at = 0;
 
236
        last_pulse_at = new_pulse_at;
 
237
        new_pulse_at = 0;
275
238
}
276
239
 
277
240
 
278
241
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
279
242
// occurred
280
 
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
 
243
void waitTillNextSegment( bool reset )
281
244
{
282
245
        static unsigned long end_time = 0;
283
246
 
284
247
        // handle reset
285
248
        if( reset )
286
 
                end_time = _last_pulse_at;
 
249
                end_time = last_pulse_at;
287
250
 
288
251
        // work out the time that this segment should be displayed until
289
 
        end_time += _segment_step;
290
 
        _segment_step_sub += _segment_step_sub_step;
291
 
        if( _segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
292
 
                _segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
 
252
        end_time += segment_step;
 
253
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
 
254
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
255
                segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
293
256
                end_time++;
294
257
        }
295
258
 
296
259
        // wait
297
 
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
 
260
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
298
261
}
299
262
 
300
263
 
301
264
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
302
 
void fan_pulse_handler()
 
265
void fanPulseHandler()
303
266
{
304
267
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
305
268
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
310
273
        if( !ignore )
311
274
        {
312
275
                // set a new pulse time
313
 
                _new_pulse_at = micros();
 
276
                new_pulse_at = micros();
314
277
        }
315
278
}
316
279
 
319
282
void setup()
320
283
{
321
284
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
322
 
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
 
285
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
323
286
        digitalWrite( 2, HIGH );
324
287
  
325
288
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
328
291
 
329
292
        // set up mode-switch button on pin 3
330
293
        pinMode( 3, INPUT );
331
 
        digitalWrite( 3, HIGH );
332
 
        static int event_times[] = { 5, 500, 4000, 0 };
333
 
        _button.set_event_times( event_times );
334
 
 
335
 
        // initialise RTC
336
 
        Time::init();
337
 
 
338
 
        // init text renderer
339
 
        TextRenderer::init();
340
 
 
341
 
        // activate the minor mode
342
 
        activate_major_mode();
 
294
 
 
295
        // serial comms
 
296
        Serial.begin( 9600 );
343
297
}
344
298
 
345
299
 
347
301
void loop()
348
302
{
349
303
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
350
 
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
351
 
 
352
 
        // update button
353
 
        _button.update();
 
304
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
354
305
 
355
306
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
356
307
        // that no state changes mid-display
357
308
        if( reset )
358
309
        {
359
 
                // calculate segment times
360
 
                calculate_segment_times();
 
310
                // check buttons
 
311
                checkButtons();
361
312
 
362
313
                // keep track of time
363
 
                Time::update();
364
 
 
365
 
                // perform button events
366
 
                do_button_events();
 
314
                trackTime();
367
315
        }
368
316
 
369
317
        // draw this segment
370
 
        draw_next_segment( reset );
 
318
        drawNextSegment( reset );
 
319
 
 
320
        // do we need to recalculate segment times?
 
321
        if( reset )
 
322
                calculateSegmentTimes();
371
323
 
372
324
        // wait till it's time to draw the next segment
373
 
        wait_till_end_of_segment( reset );
 
325
        waitTillNextSegment( reset );
374
326
}