/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: 2012-02-23 00:25:51 UTC
  • Revision ID: edam@waxworlds.org-20120223002551-2w9smk384ztzpwo7
added resistor on the PNP arduino pin

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

src/propeller-clock.ino
28
28
 
29
29
 * a PC fan is wired up to a 12V power supply
30
30
 
31
 
 * the fan's SENSE (tachometer) pin connected to pin 2 on the
32
 
   Arduino.
 
31
 * the fan's SENSE (tachiometer) pin connected to pin 2 on the
 
32
   arduino.
33
33
 
34
 
 * the pins 4 to 13 on the Arduino should directly drive an LED (the
 
34
 * the pins 4 to 13 on the arduino should directly drive an LED (the
35
35
   LED on pin 4 is in the centre of the clock face and the LED on pin
36
36
   13 is at the outside.
37
37
 
38
38
 * if a longer hand (and a larger clock face) is desired, pin 4 can be
39
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.
 
40
   LEDs that turn on anf off in unison in the centre of the clock.
41
41
 
42
42
 * a button should be attached to pin 3 that grounds it when pressed.
43
43
 
44
 
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analogue pins 4 and 5.
 
44
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analog pins 4 and 5.
45
45
 
46
46
Implementation details:
47
47
 
50
50
 * the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
51
51
   every rotation of the propeller.
52
52
    
53
 
 * a PC fan actually sends 2 tachometer pulses per revolution, so the
 
53
 * a PC fan actually sends 2 tachiometer pulses per revolution, so the
54
54
   software skips every other one. This means that the clock may
55
55
   appear upside-down if started with the propeller in the wrong
56
 
   position. You will need to experiment to discover the position that
 
56
   position. You will need to experiment to dicsover the position that
57
57
   the propeller must be in when starting the clock.
58
58
    
59
59
Usage instructions:
75
75
 
76
76
******************************************************************************/
77
77
 
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"
 
78
 
 
79
#include <Bounce.h>
 
80
#include <DS1307.h>
 
81
#include <Wire.h>
90
82
 
91
83
//_____________________________________________________________________________
92
84
//                                                                         data
93
85
 
 
86
 
94
87
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
95
88
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
96
89
// restarted
97
 
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
 
90
static unsigned long new_pulse_at = 0;
98
91
 
99
92
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
100
 
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
 
93
static unsigned long last_pulse_at = 0;
101
94
 
102
95
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
103
 
static unsigned long _segment_step = 0;
 
96
static unsigned long segment_step = 0;
104
97
 
105
98
// 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
 
99
static unsigned long segment_step_sub_step = 0;
 
100
static unsigned long segment_step_sub = 0;
 
101
 
 
102
// flag to indicate that the drawing mode should be cycled to the next one
 
103
static bool inc_draw_mode = false;
 
104
 
 
105
// a bounce-managed button
 
106
static Bounce button( 3, 50 );
 
107
 
 
108
// the time
 
109
static int time_hours = 0;
 
110
static int time_minutes = 0;
 
111
static int time_seconds = 0;
 
112
 
 
113
// number of segments in a full display (rotation) is 60 (one per
 
114
// second) times the desired number of sub-divisions of a second
 
115
#define NUM_SECOND_SEGMENTS 5
 
116
#define NUM_SEGMENTS ( 60 * NUM_SECOND_SEGMENTS )
123
117
 
124
118
//_____________________________________________________________________________
125
119
//                                                                         code
126
120
 
127
121
 
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;
 
122
// check for button presses
 
123
void checkButtons()
 
124
{
 
125
        // update buttons
 
126
        button.update();
 
127
 
 
128
        // notice button presses
 
129
        if( button.risingEdge() )
 
130
                inc_draw_mode = true;
 
131
}
 
132
 
 
133
 
 
134
// keep track of time
 
135
void trackTime()
 
136
{
 
137
        // previous time and any carried-over milliseconds
 
138
        static unsigned long last_time = millis();
 
139
        static unsigned long carry = 0;
 
140
 
 
141
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
 
142
        unsigned long next_time = millis();
 
143
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
 
144
 
 
145
        // update the previous time and carried-over milliseconds
 
146
        last_time = next_time;
 
147
        carry = delta % 1000;
 
148
 
 
149
        // add the seconds that have passed to the time
 
150
        time_seconds += delta / 1000;
 
151
        while( time_seconds >= 60 ) {
 
152
                time_seconds -= 60;
 
153
                time_minutes++;
 
154
                if( time_minutes >= 60 ) {
 
155
                        time_minutes -= 60;
 
156
                        time_hours++;
 
157
                        if( time_hours >= 24 )
 
158
                                time_hours -= 24;
202
159
                }
203
160
        }
204
161
}
205
162
 
206
163
 
207
 
// draw a display segment
208
 
void draw_next_segment( bool reset )
 
164
// turn an led on/off
 
165
void ledOn( int num, bool on )
 
166
{
 
167
        if( num < 0 || num > 9 ) return;
 
168
 
 
169
        // convert to pin no.
 
170
        num += 4;
 
171
 
 
172
        // pin 4 needs to be inverted (it's driving a PNP)
 
173
        // NOTE: PIN 4 TEMPORARILY DISABLED
 
174
        if( num == 4 ) on = true; //!on
 
175
 
 
176
        digitalWrite( num, on? HIGH : LOW );
 
177
}
 
178
 
 
179
 
 
180
// draw a segment for the test display
 
181
void drawNextSegment_test( bool reset )
209
182
{
210
183
        // 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
 
184
        static unsigned int segment = 0;
 
185
        if( reset ) segment = 0;
 
186
        segment++;
 
187
 
 
188
        // turn on inside and outside LEDs
 
189
        ledOn( 0, true );
 
190
        ledOn( 9, true );
 
191
 
 
192
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
 
193
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
 
194
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
 
195
                ledOn( 8 - a, ( segment >> a ) & 1 );
 
196
}
 
197
 
 
198
 
 
199
// draw a segment for the time display
 
200
void drawNextSegment_time( bool reset )
 
201
{
 
202
        static int second = 0;
 
203
        static int segment = 0;
 
204
 
 
205
        // handle display reset
223
206
        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
 
207
                second = 0;
 
208
                segment = 0;
 
209
        }
 
210
 
 
211
        // what needs to be drawn?
 
212
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
 
213
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
 
214
        bool draw_minute = !segment && second == time_minutes;
 
215
        bool draw_hour = !segment && second == time_hours;
 
216
 
 
217
        // set the LEDs
 
218
        ledOn( 9, true );
 
219
        ledOn( 8, draw_tick || draw_minute );
 
220
        for( int a = 6; a <= 7; a++ )
 
221
                ledOn( a, draw_minute || draw_second );
 
222
        for( int a = 0; a <= 5; a++ )
 
223
                ledOn( a, draw_minute || draw_second || draw_hour );
 
224
 
 
225
        // inc position
 
226
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
 
227
                segment = 0;
 
228
                second++;
 
229
        }
 
230
}
 
231
 
 
232
 
 
233
// draw a display segment
 
234
void drawNextSegment( bool reset )
 
235
{
 
236
        static int draw_mode = 0;
 
237
 
 
238
        // handle mode switch requests
 
239
        if( reset && inc_draw_mode ) {
 
240
                inc_draw_mode = false;
 
241
                draw_mode++;
 
242
                if( draw_mode >= 2 )
 
243
                        draw_mode = 0;
 
244
        }
 
245
 
 
246
        // draw the segment
 
247
        switch( draw_mode ) {
 
248
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
 
249
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
 
250
        }
260
251
}
261
252
 
262
253
 
263
254
// calculate time constants when a new pulse has occurred
264
 
void calculate_segment_times()
 
255
void calculateSegmentTimes()
265
256
{
266
257
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
267
258
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
268
 
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
 
259
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
269
260
        {
270
261
                // 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;
 
262
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
 
263
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
264
                segment_step_sub = 0;
 
265
                segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
275
266
        }
276
267
 
277
268
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
278
269
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
279
 
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
280
 
        _new_pulse_at = 0;
 
270
        last_pulse_at = new_pulse_at;
 
271
        new_pulse_at = 0;
281
272
}
282
273
 
283
274
 
284
275
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
285
276
// occurred
286
 
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
 
277
void waitTillNextSegment( bool reset )
287
278
{
288
279
        static unsigned long end_time = 0;
289
280
 
290
281
        // handle reset
291
282
        if( reset )
292
 
                end_time = _last_pulse_at;
 
283
                end_time = last_pulse_at;
293
284
 
294
285
        // 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;
 
286
        end_time += segment_step;
 
287
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
 
288
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
289
                segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
299
290
                end_time++;
300
291
        }
301
292
 
302
293
        // wait
303
 
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
 
294
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
304
295
}
305
296
 
306
297
 
307
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
308
 
void fan_pulse_handler()
 
298
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
 
299
void fanPulseHandler()
309
300
{
310
301
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
311
302
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
316
307
        if( !ignore )
317
308
        {
318
309
                // set a new pulse time
319
 
                _new_pulse_at = micros();
 
310
                new_pulse_at = micros();
320
311
        }
321
312
}
322
313
 
324
315
// main setup
325
316
void setup()
326
317
{
327
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
328
 
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
 
318
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
 
319
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
329
320
        digitalWrite( 2, HIGH );
330
321
  
331
322
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
335
326
        // set up mode-switch button on pin 3
336
327
        pinMode( 3, INPUT );
337
328
        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();
 
329
 
 
330
        // get the time from the real-time clock
 
331
        int rtc_data[ 7 ];
 
332
        RTC.get( rtc_data, true );
 
333
        time_hours = rtc_data[ DS1307_HR ];
 
334
        time_minutes = rtc_data[ DS1307_MIN ];
 
335
        time_seconds = rtc_data[ DS1307_SEC ];
 
336
 
 
337
        // serial comms
 
338
        Serial.begin( 9600 );
349
339
}
350
340
 
351
341
 
353
343
void loop()
354
344
{
355
345
        // 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();
 
346
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
360
347
 
361
348
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
362
349
        // that no state changes mid-display
363
350
        if( reset )
364
351
        {
365
 
                // calculate segment times
366
 
                calculate_segment_times();
 
352
                // check buttons
 
353
                checkButtons();
367
354
 
368
355
                // keep track of time
369
 
                Time::update();
370
 
 
371
 
                // perform button events
372
 
                do_button_events();
 
356
                trackTime();
373
357
        }
374
358
 
375
359
        // draw this segment
376
 
        draw_next_segment( reset );
 
360
        drawNextSegment( reset );
 
361
 
 
362
        // do we need to recalculate segment times?
 
363
        if( reset )
 
364
                calculateSegmentTimes();
377
365
 
378
366
        // wait till it's time to draw the next segment
379
 
        wait_till_end_of_segment( reset );
 
367
        waitTillNextSegment( reset );
380
368
}