/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 src/propeller-clock.ino

  • Committer: edam
  • Date: 2012-01-14 16:55:37 UTC
  • Revision ID: edam@waxworlds.org-20120114165537-71ftm2myrqoztubn
added DS1307 real-time clock library and updated Makefile

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
src/propeller-clock.ino
1
 
/* -*- mode: c++; compile-command: "BOARD=pro5v make"; -*- */
2
1
/*
3
2
 * propeller-clock.ino
4
3
 *
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/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"
 
74
 
 
75
#include <Bounce.h>
90
76
 
91
77
//_____________________________________________________________________________
92
78
//                                                                         data
93
79
 
 
80
 
94
81
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
95
82
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
96
83
// restarted
97
 
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
 
84
static unsigned long new_pulse_at = 0;
98
85
 
99
86
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
100
 
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
 
87
static unsigned long last_pulse_at = 0;
101
88
 
102
89
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
103
 
static unsigned long _segment_step = 0;
 
90
static unsigned long segment_step = 0;
104
91
 
105
92
// 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
 
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 )
123
111
 
124
112
//_____________________________________________________________________________
125
113
//                                                                         code
126
114
 
127
115
 
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;
 
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;
202
153
                }
203
154
        }
204
155
}
205
156
 
206
157
 
207
 
// draw a display segment
208
 
void draw_next_segment( bool reset )
 
158
// draw a segment for the test display
 
159
void drawNextSegment_test( bool reset )
209
160
{
210
161
        // 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
 
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
223
184
        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
 
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_minutes;
 
193
        bool draw_hour = !segment && second == time_hours;
 
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
 
 
211
// draw a display segment
 
212
void drawNextSegment( bool reset )
 
213
{
 
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
        }
260
229
}
261
230
 
262
231
 
263
232
// calculate time constants when a new pulse has occurred
264
 
void calculate_segment_times()
 
233
void calculateSegmentTimes()
265
234
{
266
235
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
267
236
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
268
 
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
 
237
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
269
238
        {
270
239
                // 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;
 
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;
275
244
        }
276
245
 
277
246
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
278
247
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
279
 
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
280
 
        _new_pulse_at = 0;
 
248
        last_pulse_at = new_pulse_at;
 
249
        new_pulse_at = 0;
281
250
}
282
251
 
283
252
 
284
253
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
285
254
// occurred
286
 
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
 
255
void waitTillNextSegment( bool reset )
287
256
{
288
257
        static unsigned long end_time = 0;
289
258
 
290
259
        // handle reset
291
260
        if( reset )
292
 
                end_time = _last_pulse_at;
 
261
                end_time = last_pulse_at;
293
262
 
294
263
        // 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;
 
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;
299
268
                end_time++;
300
269
        }
301
270
 
302
271
        // wait
303
 
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
 
272
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
304
273
}
305
274
 
306
275
 
307
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
308
 
void fan_pulse_handler()
 
276
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
 
277
void fanPulseHandler()
309
278
{
310
279
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
311
280
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
316
285
        if( !ignore )
317
286
        {
318
287
                // set a new pulse time
319
 
                _new_pulse_at = micros();
 
288
                new_pulse_at = micros();
320
289
        }
321
290
}
322
291
 
324
293
// main setup
325
294
void setup()
326
295
{
327
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
328
 
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
 
296
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
 
297
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
329
298
        digitalWrite( 2, HIGH );
330
299
  
331
300
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
334
303
 
335
304
        // set up mode-switch button on pin 3
336
305
        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();
 
306
 
 
307
        // serial comms
 
308
        Serial.begin( 9600 );
349
309
}
350
310
 
351
311
 
353
313
void loop()
354
314
{
355
315
        // 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();
 
316
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
360
317
 
361
318
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
362
319
        // that no state changes mid-display
363
320
        if( reset )
364
321
        {
365
 
                // calculate segment times
366
 
                calculate_segment_times();
 
322
                // check buttons
 
323
                checkButtons();
367
324
 
368
325
                // keep track of time
369
 
                Time::update();
370
 
 
371
 
                // perform button events
372
 
                do_button_events();
 
326
                trackTime();
373
327
        }
374
328
 
375
329
        // draw this segment
376
 
        draw_next_segment( reset );
 
330
        drawNextSegment( reset );
 
331
 
 
332
        // do we need to recalculate segment times?
 
333
        if( reset )
 
334
                calculateSegmentTimes();
377
335
 
378
336
        // wait till it's time to draw the next segment
379
 
        wait_till_end_of_segment( reset );
 
337
        waitTillNextSegment( reset );
380
338
}