/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 "modes/info_mode.h"
87
 
#include "text.h"
88
 
#include "text_renderer.h"
89
 
#include "common.h"
 
62
 
 
63
#include <Bounce.h>
90
64
 
91
65
//_____________________________________________________________________________
92
66
//                                                                         data
93
67
 
 
68
 
94
69
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
95
70
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
96
71
// restarted
97
 
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
 
72
static unsigned long new_pulse_at = 0;
98
73
 
99
74
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
100
 
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
 
75
static unsigned long last_pulse_at = 0;
101
76
 
102
77
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
103
 
static unsigned long _segment_step = 0;
 
78
static unsigned long segment_step = 0;
104
79
 
105
80
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
106
 
static unsigned long _segment_step_sub_step = 0;
107
 
static unsigned long _segment_step_sub = 0;
108
 
 
109
 
// the button
110
 
static Button _button( 3 );
111
 
 
112
 
// modes
113
 
static int _major_mode = 0;
114
 
static int _minor_mode = 0;
115
 
 
116
 
#define MAIN_MODE_IDX 1
117
 
#define SETTINGS_MODE_IDX 0
118
 
 
119
 
#define ANALOGUE_CLOCK_IDX 0
120
 
#define DIGITAL_CLOCK_IDX 1
121
 
#define TEST_PATTERN_IDX 2
122
 
#define INFO_MODE_IDX 3
 
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 )
123
99
 
124
100
//_____________________________________________________________________________
125
101
//                                                                         code
126
102
 
127
103
 
128
 
// activate the current minor mode
129
 
void activate_minor_mode()
130
 
{
131
 
        // reset text
132
 
        Text::reset();
133
 
        leds_off();
134
 
 
135
 
        // give the mode a chance to init
136
 
        switch( _minor_mode ) {
137
 
        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_activate(); break;
138
 
        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_activate(); break;
139
 
        case INFO_MODE_IDX: info_mode_activate(); break;
140
 
        }
141
 
}
142
 
 
143
 
 
144
 
// activate major mode
145
 
void activate_major_mode()
146
 
{
147
 
        // reset text
148
 
        Text::reset();
149
 
        leds_off();
150
 
 
151
 
        // reset buttons
152
 
        _button.set_press_mode( _major_mode != SETTINGS_MODE_IDX );
153
 
 
154
 
        // give the mode a chance to init
155
 
        switch( _major_mode ) {
156
 
        case MAIN_MODE_IDX: activate_minor_mode(); break;
157
 
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_activate(); break;
158
 
        }
159
 
}
160
 
 
161
 
 
162
 
// perform button events
163
 
void do_button_events()
164
 
{
165
 
        // loop through pending events
166
 
        while( int event = _button.get_event() )
167
 
        {
168
 
                switch( event )
169
 
                {
170
 
                case 1:
171
 
                        // short press
172
 
                        switch( _major_mode ) {
173
 
                        case MAIN_MODE_IDX:
174
 
                                switch( _minor_mode ) {
175
 
                                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_press(); break;
176
 
                                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_press(); break;
177
 
                                case INFO_MODE_IDX: info_mode_press(); break;
178
 
                                }
179
 
                                break;
180
 
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_press(); break;
181
 
                        }
182
 
                        break;
183
 
 
184
 
                case 2:
185
 
                        // long press
186
 
                        switch( _major_mode ) {
187
 
                        case MAIN_MODE_IDX:
188
 
                                if( ++_minor_mode >= 3 )
189
 
                                        _minor_mode = 0;
190
 
                                activate_minor_mode();
191
 
                                break;
192
 
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_long_press(); break;
193
 
                        }
194
 
                        break;
195
 
 
196
 
                case 3:
197
 
                        // looooong press (change major mode)
198
 
                        if( ++_major_mode > 1 )
199
 
                                _major_mode = 0;
200
 
                        activate_major_mode();
201
 
                        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;
202
141
                }
203
142
        }
204
143
}
205
144
 
206
145
 
207
 
// draw a display segment
208
 
void draw_next_segment( bool reset )
 
146
// draw a segment for the test display
 
147
void drawNextSegment_test( bool reset )
209
148
{
210
149
        // keep track of segment
211
 
#if CLOCK_FORWARD
212
 
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
213
 
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
214
 
#else
215
 
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
216
 
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
217
 
#endif
218
 
 
219
 
        // reset the text renderer
220
 
        TextRenderer::reset_buffer();
221
 
 
222
 
        // 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
223
172
        if( reset ) {
224
 
                switch( _major_mode ) {
225
 
                case MAIN_MODE_IDX:
226
 
                        switch( _minor_mode ) {
227
 
                        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw_reset(); break;
228
 
                        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw_reset(); break;
229
 
                        case INFO_MODE_IDX: info_mode_draw_reset(); break;
230
 
                        }
231
 
                        break;
232
 
                case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw_reset(); break;
233
 
                }
234
 
 
235
 
                // tell the text services we're starting a new frame
236
 
                Text::draw_reset();
237
 
        }
238
 
 
239
 
        // draw
240
 
        switch( _major_mode ) {
241
 
        case MAIN_MODE_IDX:
242
 
                switch( _minor_mode ) {
243
 
                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw( segment ); break;
244
 
                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw( segment ); break;
245
 
                case TEST_PATTERN_IDX: test_pattern_draw( segment ); break;
246
 
                case INFO_MODE_IDX: info_mode_draw( segment ); break;
247
 
                }
248
 
                break;
249
 
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw( segment ); break;
250
 
        }
251
 
 
252
 
        // draw any text that was rendered
253
 
        TextRenderer::output_buffer();
254
 
 
255
 
#if CLOCK_FORWARD
256
 
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
257
 
#else
258
 
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
259
 
#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
        }
260
217
}
261
218
 
262
219
 
263
220
// calculate time constants when a new pulse has occurred
264
 
void calculate_segment_times()
 
221
void calculateSegmentTimes()
265
222
{
266
223
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
267
224
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
268
 
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
 
225
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
269
226
        {
270
227
                // new segment stepping times
271
 
                unsigned long delta = _new_pulse_at - _last_pulse_at;
272
 
                _segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
273
 
                _segment_step_sub = 0;
274
 
                _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;
275
232
        }
276
233
 
277
234
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
278
235
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
279
 
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
280
 
        _new_pulse_at = 0;
 
236
        last_pulse_at = new_pulse_at;
 
237
        new_pulse_at = 0;
281
238
}
282
239
 
283
240
 
284
241
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
285
242
// occurred
286
 
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
 
243
void waitTillNextSegment( bool reset )
287
244
{
288
245
        static unsigned long end_time = 0;
289
246
 
290
247
        // handle reset
291
248
        if( reset )
292
 
                end_time = _last_pulse_at;
 
249
                end_time = last_pulse_at;
293
250
 
294
251
        // work out the time that this segment should be displayed until
295
 
        end_time += _segment_step;
296
 
        _segment_step_sub += _segment_step_sub_step;
297
 
        if( _segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
298
 
                _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;
299
256
                end_time++;
300
257
        }
301
258
 
302
259
        // wait
303
 
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
 
260
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
304
261
}
305
262
 
306
263
 
307
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
308
 
void fan_pulse_handler()
 
264
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
 
265
void fanPulseHandler()
309
266
{
310
267
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
311
268
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
316
273
        if( !ignore )
317
274
        {
318
275
                // set a new pulse time
319
 
                _new_pulse_at = micros();
 
276
                new_pulse_at = micros();
320
277
        }
321
278
}
322
279
 
324
281
// main setup
325
282
void setup()
326
283
{
327
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
328
 
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
 
284
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
 
285
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
329
286
        digitalWrite( 2, HIGH );
330
287
  
331
288
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
334
291
 
335
292
        // set up mode-switch button on pin 3
336
293
        pinMode( 3, INPUT );
337
 
        digitalWrite( 3, HIGH );
338
 
        static int event_times[] = { 5, 500, 4000, 0 };
339
 
        _button.set_event_times( event_times );
340
 
 
341
 
        // initialise RTC
342
 
        Time::init();
343
 
 
344
 
        // init text renderer
345
 
        TextRenderer::init();
346
 
 
347
 
        // activate the minor mode
348
 
        activate_major_mode();
 
294
 
 
295
        // serial comms
 
296
        Serial.begin( 9600 );
349
297
}
350
298
 
351
299
 
353
301
void loop()
354
302
{
355
303
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
356
 
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
357
 
 
358
 
        // update button
359
 
        _button.update();
 
304
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
360
305
 
361
306
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
362
307
        // that no state changes mid-display
363
308
        if( reset )
364
309
        {
365
 
                // calculate segment times
366
 
                calculate_segment_times();
 
310
                // check buttons
 
311
                checkButtons();
367
312
 
368
313
                // keep track of time
369
 
                Time::update();
370
 
 
371
 
                // perform button events
372
 
                do_button_events();
 
314
                trackTime();
373
315
        }
374
316
 
375
317
        // draw this segment
376
 
        draw_next_segment( reset );
 
318
        drawNextSegment( reset );
 
319
 
 
320
        // do we need to recalculate segment times?
 
321
        if( reset )
 
322
                calculateSegmentTimes();
377
323
 
378
324
        // wait till it's time to draw the next segment
379
 
        wait_till_end_of_segment( reset );
 
325
        waitTillNextSegment( reset );
380
326
}