/elec/propeller-clock

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  • Committer: edam
  • Date: 2011-12-02 19:57:07 UTC
  • Revision ID: edam@waxworlds.org-20111202195707-lko4ap3pfe1jrgd9
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added added

removed removed

1
 
/* -*- mode: c++; compile-command: "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
28
27
 
29
28
 * a PC fan is wired up to a 12V power supply
30
29
 
31
 
 * the fan's SENSE (tachometer) pin connected to pin 2 on the
32
 
   Arduino.
 
30
 * the fan's SENSE (tachiometer) pin connected to pin 2 on the
 
31
   arduino.
33
32
 
34
 
 * the pins 4 to 13 on the Arduino should directly drive an LED (the
 
33
 * the pins 4 to 13 on the arduino should directly drive an LED (the
35
34
   LED on pin 4 is in the centre of the clock face and the LED on pin
36
35
   13 is at the outside.
37
36
 
38
37
 * 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.
 
38
   used to indirectly drive (via a MOSFET) multiple LEDs which turn on
 
39
   and off in unison in the centre of the clock.
41
40
 
42
41
 * a button should be attached to pin 3 that grounds it when pressed.
43
42
 
44
 
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analogue pins 4 and 5.
45
 
 
46
43
Implementation details:
47
44
 
48
 
 * for a schematic, see ../project/propeller-clock.sch.
 
45
 * for a schematic, see project/propeller-clock.sch.
49
46
 
50
47
 * the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
51
48
   every rotation of the propeller.
52
49
    
53
 
 * a PC fan actually sends 2 tachometer pulses per revolution, so the
 
50
 * a PC fan actually sends 2 tachiometer pulses per revolution, so the
54
51
   software skips every other one. This means that the clock may
55
52
   appear upside-down if started with the propeller in the wrong
56
 
   position. You will need to experiment to discover the position that
 
53
   position. You will need to experiment to dicsover the position that
57
54
   the propeller must be in when starting the clock.
58
55
    
59
56
Usage instructions:
70
67
    - pressing the button increments the field currently being set
71
68
    - pressing and holding the button for a second cycles through the
72
69
      fields that can be set
73
 
    - pressing and holding the button for 5 seconds sets the time and
74
 
      exits "time set" mode
 
70
    - press and holding the button for 5 seconds to finish
75
71
 
76
72
******************************************************************************/
77
73
 
78
 
#include "config.h"
79
 
#include "button.h"
80
 
#include "time.h"
81
 
#include "Arduino.h"
82
 
#include "modes/switcher_major_mode.h"
83
 
#include "modes/settings_major_mode.h"
84
 
#include "modes/analogue_clock_mode.h"
85
 
#include "modes/digital_clock_mode.h"
86
 
#include "modes/info_mode.h"
87
 
#include "modes/test_pattern_mode.h"
88
 
#include "text.h"
89
 
#include "text_renderer.h"
90
 
#include "common.h"
 
74
 
 
75
#include <Bounce.h>
91
76
 
92
77
//_____________________________________________________________________________
93
78
//                                                                         data
94
79
 
 
80
 
95
81
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
96
82
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
97
83
// restarted
98
 
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
 
84
static unsigned long new_pulse_at = 0;
99
85
 
100
86
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
101
 
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
 
87
static unsigned long last_pulse_at = 0;
102
88
 
103
89
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
104
 
static unsigned long _segment_step = 0;
 
90
static unsigned long segment_step = 0;
105
91
 
106
92
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
107
 
static unsigned long _segment_step_sub_step = 0;
108
 
static unsigned long _segment_step_sub = 0;
109
 
 
110
 
// the button
111
 
static Button _button( 3 );
112
 
 
113
 
// major modes
114
 
static MajorMode *_modes[ 3 ];
115
 
 
116
 
// current major mode
117
 
static int _mode = 0;
118
 
 
119
 
// interupt handler's "ignore every other" flag
120
 
static bool _pulse_ignore = true;
 
93
static unsigned long segment_step_sub_step = 0;
 
94
static unsigned long segment_step_sub = 0;
 
95
 
 
96
// flag to indicate that the drawing mode should be cycled to the next one
 
97
static bool inc_draw_mode = false;
 
98
 
 
99
// a bounce-managed button
 
100
static Bounce button( 3, 5 );
 
101
 
 
102
// the time
 
103
static int time_hours = 0;
 
104
static int time_minutes = 0;
 
105
static int time_seconds = 0;
 
106
 
 
107
// number of segments in a full display (rotation) is 60 (one per
 
108
// second) times the desired number of sub-divisions of a second
 
109
#define NUM_SECOND_SEGMENTS 5
 
110
#define NUM_SEGMENTS ( 60 * NUM_SECOND_SEGMENTS )
121
111
 
122
112
//_____________________________________________________________________________
123
113
//                                                                         code
124
114
 
125
 
// perform button events
126
 
void do_button_events()
127
 
{
128
 
        // loop through pending events
129
 
        while( int event = _button.get_event() )
130
 
        {
131
 
                switch( event )
132
 
                {
133
 
                case 1:
134
 
                        // short press
135
 
                        _modes[ _mode ]->press();
136
 
                        break;
137
 
                case 2:
138
 
                        // long press
139
 
                        _modes[ _mode ]->long_press();
140
 
                        break;
141
 
                case 3:
142
 
                        // looooong press (change major mode)
143
 
                        _modes[ _mode ]->deactivate();
144
 
                        if( !_modes[ ++_mode ] ) _mode = 0;
145
 
                        _modes[ _mode ]->activate();
146
 
                        break;
147
 
                case 4:
148
 
                        // switch display upside-down
149
 
                        _pulse_ignore = !_pulse_ignore;
150
 
                        break;
 
115
 
 
116
// check for button presses
 
117
void checkButtons()
 
118
{
 
119
        // update buttons
 
120
        button.update();
 
121
 
 
122
        // notice button presses
 
123
        if( button.risingEdge() )
 
124
                inc_draw_mode = true;
 
125
}
 
126
 
 
127
 
 
128
// keep track of time
 
129
void trackTime()
 
130
{
 
131
        // previous time and any carried-over milliseconds
 
132
        static unsigned long last_time = millis();
 
133
        static unsigned long carry = 0;
 
134
 
 
135
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
 
136
        unsigned long next_time = millis();
 
137
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
 
138
 
 
139
        // update the previous time and carried-over milliseconds
 
140
        last_time = next_time;
 
141
        carry = delta % 1000;
 
142
 
 
143
        // add the seconds that have passed to the time
 
144
        time_seconds += delta / 1000;
 
145
        while( time_seconds >= 60 ) {
 
146
                time_seconds -= 60;
 
147
                time_minutes++;
 
148
                if( time_minutes >= 60 ) {
 
149
                        time_minutes -= 60;
 
150
                        time_hours++;
 
151
                        if( time_hours >= 24 )
 
152
                                time_hours -= 24;
151
153
                }
152
154
        }
153
155
}
154
156
 
155
157
 
 
158
// draw a segment for the test display
 
159
void drawNextSegment_test( bool reset )
 
160
{
 
161
        // keep track of segment
 
162
        static unsigned int segment = 0;
 
163
        if( reset ) segment = 0;
 
164
        segment++;
 
165
 
 
166
        // turn on inside and outside LEDs
 
167
        digitalWrite( 4, HIGH );
 
168
        digitalWrite( 13, HIGH );
 
169
 
 
170
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
 
171
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
 
172
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
 
173
                digitalWrite( 12 - a, ( ( segment >> a ) & 1 )? HIGH : LOW );
 
174
}
 
175
 
 
176
 
 
177
// draw a segment for the time display
 
178
void drawNextSegment_time( bool reset )
 
179
{
 
180
        static unsigned int second = 0;
 
181
        static unsigned int segment = 0;
 
182
 
 
183
        // handle display reset
 
184
        if( reset ) {
 
185
                second = 0;
 
186
                segment = 0;
 
187
        }
 
188
 
 
189
        // what needs to be drawn?
 
190
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
 
191
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
 
192
        bool draw_minute = !segment && second == time_minute;
 
193
        bool draw_hour = !segment && second == time_hour;
 
194
 
 
195
        // set the LEDs
 
196
        digitalWrite( 13, HIGH );
 
197
        digitalWrite( 12, draw_tick || draw_minute );
 
198
        for( int a = 10; a <= 11; a++ )
 
199
                digitalWrite( a, draw_minute || draw_second );
 
200
        for( int a = 4; a <= 9; a++ )
 
201
                digitalWrite( 10, draw_minute | draw_second || draw_hour );
 
202
 
 
203
        // inc position
 
204
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
 
205
                segment = 0;
 
206
                second++;
 
207
        }
 
208
}
 
209
 
 
210
 
156
211
// draw a display segment
157
 
void draw_next_segment( bool reset )
 
212
void drawNextSegment( bool reset )
158
213
{
159
 
        // keep track of segment
160
 
        static int segment = 0;
161
 
#if CLOCK_FORWARD
162
 
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
163
 
#else
164
 
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
165
 
#endif
166
 
 
167
 
        // reset the text renderer's buffer
168
 
        TextRenderer::reset_buffer();
169
 
 
170
 
        if( reset )
171
 
        {
172
 
                _modes[ _mode ]->draw_reset();
173
 
 
174
 
                // tell the text services we're starting a new frame
175
 
                Text::draw_reset();
176
 
        }
177
 
 
178
 
        // draw
179
 
        _modes[ _mode ]->draw( segment );
180
 
 
181
 
        // draw text
182
 
        Text::draw( segment );
183
 
 
184
 
        // draw text rednerer's buffer
185
 
        TextRenderer::output_buffer();
186
 
 
187
 
#if CLOCK_FORWARD
188
 
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
189
 
#else
190
 
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
191
 
#endif
 
214
        static int draw_mode = 0;
 
215
 
 
216
        // handle mode switch requests
 
217
        if( reset && inc_draw_mode ) {
 
218
                inc_draw_mode = false;
 
219
                draw_mode++;
 
220
                if( draw_mode >= 2 )
 
221
                        draw_mode = 0;
 
222
        }
 
223
 
 
224
        // draw the segment
 
225
        switch( draw_mode ) {
 
226
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
 
227
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
 
228
        }
192
229
}
193
230
 
194
231
 
195
232
// calculate time constants when a new pulse has occurred
196
 
void calculate_segment_times()
 
233
void calculateSegmentTimes()
197
234
{
198
235
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
199
236
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
200
 
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
 
237
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
201
238
        {
202
239
                // new segment stepping times
203
 
                unsigned long delta = _new_pulse_at - _last_pulse_at;
204
 
                _segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
205
 
                _segment_step_sub = 0;
206
 
                _segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
 
240
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
 
241
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
242
                segment_step_sub = 0;
 
243
                segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
207
244
        }
208
245
 
209
246
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
210
247
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
211
 
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
212
 
        _new_pulse_at = 0;
 
248
        last_pulse_at = new_pulse_at;
 
249
        new_pulse_at = 0;
213
250
}
214
251
 
215
252
 
216
253
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
217
254
// occurred
218
 
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
 
255
void waitTillNextSegment( bool reset )
219
256
{
220
257
        static unsigned long end_time = 0;
221
258
 
222
259
        // handle reset
223
260
        if( reset )
224
 
                end_time = _last_pulse_at;
 
261
                end_time = last_pulse_at;
225
262
 
226
263
        // work out the time that this segment should be displayed until
227
 
        end_time += _segment_step;
228
 
        _segment_step_sub += _segment_step_sub_step;
229
 
        if( _segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
230
 
                _segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
 
264
        end_time += segment_step;
 
265
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
 
266
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
267
                segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
231
268
                end_time++;
232
269
        }
233
270
 
234
271
        // wait
235
 
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
 
272
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
236
273
}
237
274
 
238
275
 
239
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
240
 
void fan_pulse_handler()
 
276
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
 
277
void fanPulseHandler()
241
278
{
242
279
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
243
280
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
244
281
        // we can't recalculate times on every pulse. Instead, we ignore
245
282
        // every other pulse so timings are based on a complete rotation.
246
 
        _pulse_ignore = !_pulse_ignore;
247
 
        if( !_pulse_ignore )
 
283
        static bool ignore = true;
 
284
        ignore = !ignore;
 
285
        if( !ignore )
248
286
        {
249
287
                // set a new pulse time
250
 
                _new_pulse_at = micros();
 
288
                new_pulse_at = micros();
251
289
        }
252
290
}
253
291
 
255
293
// main setup
256
294
void setup()
257
295
{
258
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
259
 
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
 
296
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
 
297
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
260
298
        digitalWrite( 2, HIGH );
261
299
  
262
300
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
265
303
 
266
304
        // set up mode-switch button on pin 3
267
305
        pinMode( 3, INPUT );
268
 
        digitalWrite( 3, HIGH );
269
 
        static int event_times[] = { 10, 500, 2000, 4000, 0 };
270
 
        _button.set_event_times( event_times );
271
 
 
272
 
        // initialise RTC
273
 
        Time::load_time();
274
 
 
275
 
        // init text renderer
276
 
        TextRenderer::init();
277
 
 
278
 
        // reset text
279
 
        Text::reset();
280
 
        leds_off();
281
 
 
282
 
        static SwitcherMajorMode switcher;
283
 
        static SettingsMajorMode settings( _button );
284
 
 
285
 
        // add major modes
286
 
        int mode = 0;
287
 
        _modes[ mode++ ] = &switcher;
288
 
        _modes[ mode++ ] = &settings;
289
 
        _modes[ mode ] = 0;
290
 
 
291
 
        // activate the current major mode
292
 
        _modes[ _mode ]->activate();
 
306
 
 
307
        // serial comms
 
308
        Serial.begin( 9600 );
293
309
}
294
310
 
295
311
 
297
313
void loop()
298
314
{
299
315
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
300
 
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
301
 
 
302
 
        // update button
303
 
        _button.update();
 
316
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
304
317
 
305
318
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
306
319
        // that no state changes mid-display
307
320
        if( reset )
308
321
        {
309
 
                // calculate segment times
310
 
                calculate_segment_times();
 
322
                // check buttons
 
323
                checkButtons();
311
324
 
312
325
                // keep track of time
313
 
                Time::update();
314
 
 
315
 
                // perform button events
316
 
                do_button_events();
 
326
                trackTime();
317
327
        }
318
328
 
319
329
        // draw this segment
320
 
        draw_next_segment( reset );
 
330
        drawNextSegment( reset );
 
331
 
 
332
        // do we need to recalculate segment times?
 
333
        if( reset )
 
334
                calculateSegmentTimes();
321
335
 
322
336
        // wait till it's time to draw the next segment
323
 
        wait_till_end_of_segment( reset );
 
337
        waitTillNextSegment( reset );
324
338
}