/elec/propeller-clock

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  • Committer: edam
  • Date: 2012-01-14 17:31:00 UTC
  • Revision ID: edam@waxworlds.org-20120114173100-6gt6jte0j40cchj8
initialise from real-time clock; updated Makefile

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
src/propeller-clock.ino
1
 
/* -*- mode: c++; compile-command: "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
38
   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.
 
39
   LEDs that turn on anf 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.
 
43
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analog pins 4 and 5.
45
44
 
46
45
Implementation details:
47
46
 
50
49
 * the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
51
50
   every rotation of the propeller.
52
51
    
53
 
 * a PC fan actually sends 2 tachometer pulses per revolution, so the
 
52
 * a PC fan actually sends 2 tachiometer pulses per revolution, so the
54
53
   software skips every other one. This means that the clock may
55
54
   appear upside-down if started with the propeller in the wrong
56
 
   position. You will need to experiment to discover the position that
 
55
   position. You will need to experiment to dicsover the position that
57
56
   the propeller must be in when starting the clock.
58
57
    
59
58
Usage instructions:
75
74
 
76
75
******************************************************************************/
77
76
 
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"
 
77
 
 
78
#include <Bounce.h>
 
79
#include <DS1307.h>
 
80
#include <Wire.h>
91
81
 
92
82
//_____________________________________________________________________________
93
83
//                                                                         data
94
84
 
 
85
 
95
86
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
96
87
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
97
88
// restarted
98
 
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
 
89
static unsigned long new_pulse_at = 0;
99
90
 
100
91
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
101
 
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
 
92
static unsigned long last_pulse_at = 0;
102
93
 
103
94
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
104
 
static unsigned long _segment_step = 0;
 
95
static unsigned long segment_step = 0;
105
96
 
106
97
// 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;
 
98
static unsigned long segment_step_sub_step = 0;
 
99
static unsigned long segment_step_sub = 0;
 
100
 
 
101
// flag to indicate that the drawing mode should be cycled to the next one
 
102
static bool inc_draw_mode = false;
 
103
 
 
104
// a bounce-managed button
 
105
static Bounce button( 3, 5 );
 
106
 
 
107
// the time
 
108
static int time_hours = 0;
 
109
static int time_minutes = 0;
 
110
static int time_seconds = 0;
 
111
 
 
112
// number of segments in a full display (rotation) is 60 (one per
 
113
// second) times the desired number of sub-divisions of a second
 
114
#define NUM_SECOND_SEGMENTS 5
 
115
#define NUM_SEGMENTS ( 60 * NUM_SECOND_SEGMENTS )
121
116
 
122
117
//_____________________________________________________________________________
123
118
//                                                                         code
124
119
 
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;
 
120
 
 
121
// check for button presses
 
122
void checkButtons()
 
123
{
 
124
        // update buttons
 
125
        button.update();
 
126
 
 
127
        // notice button presses
 
128
        if( button.risingEdge() )
 
129
                inc_draw_mode = true;
 
130
}
 
131
 
 
132
 
 
133
// keep track of time
 
134
void trackTime()
 
135
{
 
136
        // previous time and any carried-over milliseconds
 
137
        static unsigned long last_time = millis();
 
138
        static unsigned long carry = 0;
 
139
 
 
140
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
 
141
        unsigned long next_time = millis();
 
142
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
 
143
 
 
144
        // update the previous time and carried-over milliseconds
 
145
        last_time = next_time;
 
146
        carry = delta % 1000;
 
147
 
 
148
        // add the seconds that have passed to the time
 
149
        time_seconds += delta / 1000;
 
150
        while( time_seconds >= 60 ) {
 
151
                time_seconds -= 60;
 
152
                time_minutes++;
 
153
                if( time_minutes >= 60 ) {
 
154
                        time_minutes -= 60;
 
155
                        time_hours++;
 
156
                        if( time_hours >= 24 )
 
157
                                time_hours -= 24;
151
158
                }
152
159
        }
153
160
}
154
161
 
155
162
 
 
163
// draw a segment for the test display
 
164
void drawNextSegment_test( bool reset )
 
165
{
 
166
        // keep track of segment
 
167
        static unsigned int segment = 0;
 
168
        if( reset ) segment = 0;
 
169
        segment++;
 
170
 
 
171
        // turn on inside and outside LEDs
 
172
        digitalWrite( 4, HIGH );
 
173
        digitalWrite( 13, HIGH );
 
174
 
 
175
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
 
176
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
 
177
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
 
178
                digitalWrite( 12 - a, ( ( segment >> a ) & 1 )? HIGH : LOW );
 
179
}
 
180
 
 
181
 
 
182
// draw a segment for the time display
 
183
void drawNextSegment_time( bool reset )
 
184
{
 
185
        static unsigned int second = 0;
 
186
        static unsigned int segment = 0;
 
187
 
 
188
        // handle display reset
 
189
        if( reset ) {
 
190
                second = 0;
 
191
                segment = 0;
 
192
        }
 
193
 
 
194
        // what needs to be drawn?
 
195
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
 
196
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
 
197
        bool draw_minute = !segment && second == time_minutes;
 
198
        bool draw_hour = !segment && second == time_hours;
 
199
 
 
200
        // set the LEDs
 
201
        digitalWrite( 13, HIGH );
 
202
        digitalWrite( 12, draw_tick || draw_minute );
 
203
        for( int a = 10; a <= 11; a++ )
 
204
                digitalWrite( a, draw_minute || draw_second );
 
205
        for( int a = 4; a <= 9; a++ )
 
206
                digitalWrite( 10, draw_minute | draw_second || draw_hour );
 
207
 
 
208
        // inc position
 
209
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
 
210
                segment = 0;
 
211
                second++;
 
212
        }
 
213
}
 
214
 
 
215
 
156
216
// draw a display segment
157
 
void draw_next_segment( bool reset )
 
217
void drawNextSegment( bool reset )
158
218
{
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
 
219
        static int draw_mode = 0;
 
220
 
 
221
        // handle mode switch requests
 
222
        if( reset && inc_draw_mode ) {
 
223
                inc_draw_mode = false;
 
224
                draw_mode++;
 
225
                if( draw_mode >= 2 )
 
226
                        draw_mode = 0;
 
227
        }
 
228
 
 
229
        // draw the segment
 
230
        switch( draw_mode ) {
 
231
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
 
232
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
 
233
        }
192
234
}
193
235
 
194
236
 
195
237
// calculate time constants when a new pulse has occurred
196
 
void calculate_segment_times()
 
238
void calculateSegmentTimes()
197
239
{
198
240
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
199
241
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
200
 
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
 
242
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
201
243
        {
202
244
                // 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;
 
245
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
 
246
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
247
                segment_step_sub = 0;
 
248
                segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
207
249
        }
208
250
 
209
251
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
210
252
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
211
 
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
212
 
        _new_pulse_at = 0;
 
253
        last_pulse_at = new_pulse_at;
 
254
        new_pulse_at = 0;
213
255
}
214
256
 
215
257
 
216
258
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
217
259
// occurred
218
 
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
 
260
void waitTillNextSegment( bool reset )
219
261
{
220
262
        static unsigned long end_time = 0;
221
263
 
222
264
        // handle reset
223
265
        if( reset )
224
 
                end_time = _last_pulse_at;
 
266
                end_time = last_pulse_at;
225
267
 
226
268
        // 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;
 
269
        end_time += segment_step;
 
270
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
 
271
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
272
                segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
231
273
                end_time++;
232
274
        }
233
275
 
234
276
        // wait
235
 
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
 
277
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
236
278
}
237
279
 
238
280
 
239
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
240
 
void fan_pulse_handler()
 
281
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
 
282
void fanPulseHandler()
241
283
{
242
284
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
243
285
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
244
286
        // we can't recalculate times on every pulse. Instead, we ignore
245
287
        // every other pulse so timings are based on a complete rotation.
246
 
        _pulse_ignore = !_pulse_ignore;
247
 
        if( !_pulse_ignore )
 
288
        static bool ignore = true;
 
289
        ignore = !ignore;
 
290
        if( !ignore )
248
291
        {
249
292
                // set a new pulse time
250
 
                _new_pulse_at = micros();
 
293
                new_pulse_at = micros();
251
294
        }
252
295
}
253
296
 
255
298
// main setup
256
299
void setup()
257
300
{
258
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
259
 
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
 
301
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
 
302
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
260
303
        digitalWrite( 2, HIGH );
261
304
  
262
305
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
265
308
 
266
309
        // set up mode-switch button on pin 3
267
310
        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();
 
311
 
 
312
        // get the time from the real-time clock
 
313
        int rtc_data[ 7 ];
 
314
        RTC.get( rtc_data, true );
 
315
        time_hours = rtc_data[ DS1307_HR ];
 
316
        time_minutes = rtc_data[ DS1307_MIN ];
 
317
        time_seconds = rtc_data[ DS1307_SEC ];
 
318
 
 
319
        // serial comms
 
320
        Serial.begin( 9600 );
293
321
}
294
322
 
295
323
 
297
325
void loop()
298
326
{
299
327
        // 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();
 
328
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
304
329
 
305
330
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
306
331
        // that no state changes mid-display
307
332
        if( reset )
308
333
        {
309
 
                // calculate segment times
310
 
                calculate_segment_times();
 
334
                // check buttons
 
335
                checkButtons();
311
336
 
312
337
                // keep track of time
313
 
                Time::update();
314
 
 
315
 
                // perform button events
316
 
                do_button_events();
 
338
                trackTime();
317
339
        }
318
340
 
319
341
        // draw this segment
320
 
        draw_next_segment( reset );
 
342
        drawNextSegment( reset );
 
343
 
 
344
        // do we need to recalculate segment times?
 
345
        if( reset )
 
346
                calculateSegmentTimes();
321
347
 
322
348
        // wait till it's time to draw the next segment
323
 
        wait_till_end_of_segment( reset );
 
349
        waitTillNextSegment( reset );
324
350
}