/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.cc

  • Committer: edam
  • Date: 2011-11-04 00:49:57 UTC
  • Revision ID: edam@waxworlds.org-20111104004957-6lv2138atk3y3519
added electronics info and (unfinished) scematic and changed Notes to
be a text file

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
1
 
/* -*- mode: c++; compile-command: "BOARD=pro5v make"; -*- */
2
 
/*
3
 
 * propeller-clock.ino
4
 
 *
5
 
 * Copyright (C) 2011 Tim Marston <tim@ed.am> and Dan Marston.
6
 
 *
7
 
 * 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
9
 
 * information.
10
 
 *
11
 
 * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
12
 
 * it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published
13
 
 * by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
14
 
 * (at your option) any later version.
15
 
 *
16
 
 * This program is distributed in the hope that it will be useful,
17
 
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
18
 
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
19
 
 * GNU Lesser General Public License for more details.
20
 
 *
21
 
 * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
22
 
 * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
23
 
 */
24
 
 
25
 
/******************************************************************************
26
 
 
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
75
 
 
76
 
******************************************************************************/
77
 
 
78
 
#include "config.h"
79
 
#include "button.h"
80
 
#include "time.h"
81
 
#include "Arduino.h"
82
 
#include "analogue_clock.h"
83
 
#include "digital_clock.h"
84
 
#include "test_pattern.h"
85
 
#include "settings_mode.h"
86
 
#include "text.h"
87
 
#include "text_renderer.h"
88
 
#include "common.h"
89
 
 
90
 
//_____________________________________________________________________________
91
 
//                                                                         data
92
 
 
93
 
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
94
 
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
95
 
// restarted
96
 
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
97
 
 
98
 
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
99
 
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
100
 
 
101
 
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
102
 
static unsigned long _segment_step = 0;
103
 
 
104
 
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
105
 
static unsigned long _segment_step_sub_step = 0;
106
 
static unsigned long _segment_step_sub = 0;
107
 
 
108
 
// the button
109
 
static Button _button( 3 );
110
 
 
111
 
// modes
112
 
static int _major_mode = 0;
113
 
static int _minor_mode = 0;
114
 
 
115
 
#define MAIN_MODE_IDX 1
116
 
#define SETTINGS_MODE_IDX 0
117
 
 
118
 
#define ANALOGUE_CLOCK_IDX 0
119
 
#define DIGITAL_CLOCK_IDX 1
120
 
#define TEST_PATTERN_IDX 2
121
 
 
122
 
//_____________________________________________________________________________
123
 
//                                                                         code
124
 
 
125
 
 
126
 
// activate the current minor mode
127
 
void activate_minor_mode()
128
 
{
129
 
        // reset text
130
 
        Text::reset();
131
 
        leds_off();
132
 
 
133
 
        // give the mode a chance to init
134
 
        switch( _minor_mode ) {
135
 
        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_activate(); break;
136
 
        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_activate(); break;
137
 
        }
138
 
}
139
 
 
140
 
 
141
 
// activate major mode
142
 
void activate_major_mode()
143
 
{
144
 
        // reset text
145
 
        Text::reset();
146
 
        leds_off();
147
 
 
148
 
        // give the mode a chance to init
149
 
        switch( _major_mode ) {
150
 
        case MAIN_MODE_IDX: activate_minor_mode(); break;
151
 
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_activate(); break;
152
 
        }
153
 
}
154
 
 
155
 
 
156
 
// perform button events
157
 
void do_button_events()
158
 
{
159
 
        // loop through pending events
160
 
        while( int event = _button.get_event() )
161
 
        {
162
 
                switch( event )
163
 
                {
164
 
                case 1:
165
 
                        // short press
166
 
                        switch( _major_mode ) {
167
 
                        case MAIN_MODE_IDX:
168
 
                                switch( _minor_mode ) {
169
 
                                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_press(); break;
170
 
                                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_press(); break;
171
 
                                }
172
 
                                break;
173
 
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_press(); break;
174
 
                        }
175
 
                        break;
176
 
 
177
 
                case 2:
178
 
                        // long press
179
 
                        switch( _major_mode ) {
180
 
                        case MAIN_MODE_IDX:
181
 
                                if( ++_minor_mode >= 3 )
182
 
                                        _minor_mode = 0;
183
 
                                activate_minor_mode();
184
 
                                break;
185
 
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_long_press(); break;
186
 
                        }
187
 
                        break;
188
 
 
189
 
                case 3:
190
 
                        // looooong press (change major mode)
191
 
                        if( ++_major_mode > 1 )
192
 
                                _major_mode = 0;
193
 
                        activate_major_mode();
194
 
                        break;
195
 
                }
196
 
        }
197
 
}
198
 
 
199
 
 
200
 
// draw a display segment
201
 
void draw_next_segment( bool reset )
202
 
{
203
 
        // keep track of segment
204
 
#if CLOCK_FORWARD
205
 
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
206
 
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
207
 
#else
208
 
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
209
 
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
210
 
#endif
211
 
 
212
 
        // reset the text renderer
213
 
        TextRenderer::reset_buffer();
214
 
 
215
 
        // frame reset
216
 
        if( reset ) {
217
 
                switch( _major_mode ) {
218
 
                case MAIN_MODE_IDX:
219
 
                        switch( _minor_mode ) {
220
 
                        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw_reset(); break;
221
 
                        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw_reset(); break;
222
 
                        }
223
 
                        break;
224
 
                case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw_reset(); break;
225
 
                }
226
 
 
227
 
                // tell the text services we're starting a new frame
228
 
                Text::draw_reset();
229
 
        }
230
 
 
231
 
        // draw
232
 
        switch( _major_mode ) {
233
 
        case MAIN_MODE_IDX:
234
 
                switch( _minor_mode ) {
235
 
                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw( segment ); break;
236
 
                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw( segment ); break;
237
 
                case TEST_PATTERN_IDX: test_pattern_draw( segment ); break;
238
 
                }
239
 
                break;
240
 
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw( segment ); break;
241
 
        }
242
 
 
243
 
        // draw any text that was rendered
244
 
        TextRenderer::output_buffer();
245
 
 
246
 
#if CLOCK_FORWARD
247
 
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
248
 
#else
249
 
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
250
 
#endif
251
 
}
252
 
 
253
 
 
254
 
// calculate time constants when a new pulse has occurred
255
 
void calculate_segment_times()
256
 
{
257
 
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
258
 
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
259
 
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
260
 
        {
261
 
                // new segment stepping times
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;
266
 
        }
267
 
 
268
 
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
269
 
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
270
 
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
271
 
        _new_pulse_at = 0;
272
 
}
273
 
 
274
 
 
275
 
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
276
 
// occurred
277
 
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
278
 
{
279
 
        static unsigned long end_time = 0;
280
 
 
281
 
        // handle reset
282
 
        if( reset )
283
 
                end_time = _last_pulse_at;
284
 
 
285
 
        // work out the time that this segment should be displayed until
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;
290
 
                end_time++;
291
 
        }
292
 
 
293
 
        // wait
294
 
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
295
 
}
296
 
 
297
 
 
298
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
299
 
void fan_pulse_handler()
300
 
{
301
 
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
302
 
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
303
 
        // we can't recalculate times on every pulse. Instead, we ignore
304
 
        // every other pulse so timings are based on a complete rotation.
305
 
        static bool ignore = true;
306
 
        ignore = !ignore;
307
 
        if( !ignore )
308
 
        {
309
 
                // set a new pulse time
310
 
                _new_pulse_at = micros();
311
 
        }
312
 
}
313
 
 
314
 
 
315
 
// main setup
316
 
void setup()
317
 
{
318
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
319
 
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
320
 
        digitalWrite( 2, HIGH );
321
 
  
322
 
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
323
 
        for( int a = 4; a < 14; a++ )
324
 
                pinMode( a, OUTPUT );
325
 
 
326
 
        // set up mode-switch button on pin 3
327
 
        pinMode( 3, INPUT );
328
 
        digitalWrite( 3, HIGH );
329
 
        static int event_times[] = { 5, 500, 4000, 0 };
330
 
        _button.set_event_times( event_times );
331
 
 
332
 
        // initialise RTC
333
 
        Time::init();
334
 
 
335
 
        // activate the minor mode
336
 
        activate_major_mode();
337
 
}
338
 
 
339
 
 
340
 
// main loop
341
 
void loop()
342
 
{
343
 
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
344
 
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
345
 
 
346
 
        // update button
347
 
        _button.update();
348
 
 
349
 
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
350
 
        // that no state changes mid-display
351
 
        if( reset )
352
 
        {
353
 
                // calculate segment times
354
 
                calculate_segment_times();
355
 
 
356
 
                // keep track of time
357
 
                Time::update();
358
 
 
359
 
                // perform button events
360
 
                do_button_events();
361
 
        }
362
 
 
363
 
        // draw this segment
364
 
        draw_next_segment( reset );
365
 
 
366
 
        // wait till it's time to draw the next segment
367
 
        wait_till_end_of_segment( reset );
368
 
}