/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: Tim Marston
  • Date: 2012-03-10 12:56:55 UTC
  • Revision ID: tim@ed.am-20120310125655-z72qh4bqou2byi2r
added frame reset code and inited minor mode flavours on mode activation

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

src/propeller-clock.cc
 
1
/* -*- mode: c++; compile-command: "BOARD=pro5v make"; -*- */
1
2
/*
2
 
 * propeller-clock.pde
 
3
 * propeller-clock.ino
3
4
 *
4
 
 * Copyright (C) 2011 Tim Marston <edam@waxworlds.org>
 
5
 * Copyright (C) 2011 Tim Marston <tim@ed.am> and Dan Marston.
5
6
 *
6
7
 * This file is part of propeller-clock (hereafter referred to as "this
7
 
 * program"). See http://ed.am/software/arduino/propeller-clock for more
 
8
 * program"). See http://ed.am/dev/software/arduino/propeller-clock for more
8
9
 * information.
9
10
 *
10
11
 * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
23
24
 
24
25
/******************************************************************************
25
26
 
26
 
  For a schematic, see propeller-clock.sch.
27
 
 
28
 
  Set up as follows:
29
 
 
30
 
  - a PC fan is wired up to the 12V supply.
31
 
 
32
 
  - the fan's SENSE (tachiometer) pin is connected to pin 2 on the
33
 
    arduino.
34
 
 
35
 
  - the pins 4 to 13 on the arduino should directly drive an LED (the
36
 
    LED on pin 4 is in the centre of the clock face and the LED on pin
37
 
    13 is at the outside.
38
 
 
39
 
  - if a longer hand (and a larger clock face) is desired, pin 4 can
40
 
    be used to indirectly drive (via a MOSFET) multiple LEDs which
41
 
    turn on and off in unison in the centre of the clock.
42
 
 
43
 
  - a button should be attached to pin 3 that grounds it when pressed.
44
 
 
45
 
  Implementation details:
46
 
 
47
 
  - the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
48
 
    every rotation of the propeller (for maximum update speed).
49
 
 
50
 
  - pressing the button cycles between display modes
51
 
 
52
 
  - holding down the button for 2 seconds enters "set time" mode. In
53
 
    this mode, the fan must be held still and the LEDs will indicate
54
 
    what number is being entered for each time digit. Pressing the
55
 
    button increments the current digit. Holding it down moves to the
56
 
    next digit (or leaves "set time" mode when there are no more). In
57
 
    order, the digits (with accepted values) are: hours-tens (0 to 2),
58
 
    hours-ones (0 to 9), minutes-tens (0 to 5), minutes-ones (0 to 9).
 
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
59
75
 
60
76
******************************************************************************/
61
77
 
62
 
 
63
 
#include <Bounce.h>
 
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"
64
85
 
65
86
//_____________________________________________________________________________
66
87
//                                                                         data
67
88
 
68
 
 
69
89
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
70
90
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
71
91
// restarted
72
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
 
92
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
73
93
 
74
94
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
75
 
static unsigned long last_pulse_at = 0;
 
95
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
76
96
 
77
97
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
78
 
static unsigned long segment_step = 0;
 
98
static unsigned long _segment_step = 0;
79
99
 
80
100
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
81
 
static unsigned long segment_step_sub_step = 0;
82
 
static unsigned long segment_step_sub = 0;
83
 
 
84
 
// flag to indicate that the drawing mode should be cycled to the next one
85
 
static bool inc_draw_mode = false;
86
 
 
87
 
// a bounce-managed button
88
 
static Bounce button( 3, 5 );
89
 
 
90
 
// the time
91
 
static int time_hours = 0;
92
 
static int time_minutes = 0;
93
 
static int time_seconds = 0;
94
 
 
95
 
// number of segments in a full display (rotation) is 60 (one per
96
 
// second) times the desired number of sub-divisions of a second
97
 
#define NUM_SECOND_SEGMENTS 5
98
 
#define NUM_SEGMENTS ( 60 * NUM_SECOND_SEGMENTS )
 
101
static unsigned long _segment_step_sub_step = 0;
 
102
static unsigned long _segment_step_sub = 0;
 
103
 
 
104
// the button
 
105
static Button _button( 3 );
 
106
 
 
107
// modes
 
108
static int _major_mode = 0;
 
109
static int _minor_mode = 0;
 
110
 
 
111
#define MAIN_MODE_IDX 0
 
112
 
 
113
#define ANALOGUE_CLOCK_IDX 0
 
114
#define DIGITAL_CLOCK_IDX 1
 
115
#define TEST_PATTERN_IDX 2
99
116
 
100
117
//_____________________________________________________________________________
101
118
//                                                                         code
102
119
 
103
120
 
104
 
// check for button presses
105
 
void checkButtons()
 
121
// activate the current minor mode
 
122
void activate_minor_mode()
106
123
{
107
 
        // update buttons
108
 
        button.update();
109
 
 
110
 
        // notice button presses
111
 
        if( button.risingEdge() )
112
 
                inc_draw_mode = true;
 
124
        switch( _minor_mode ) {
 
125
        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_activate(); break;
 
126
        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_activate(); break;
 
127
        }
113
128
}
114
129
 
115
 
 
116
 
// keep track of time
117
 
void trackTime()
 
130
// perform button events
 
131
void do_button_events()
118
132
{
119
 
        // previous time and any carried-over milliseconds
120
 
        static unsigned long last_time = millis();
121
 
        static unsigned long carry = 0;
122
 
 
123
 
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
124
 
        unsigned long next_time = millis();
125
 
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
126
 
 
127
 
        // update the previous time and carried-over milliseconds
128
 
        last_time = next_time;
129
 
        carry = delta % 1000;
130
 
 
131
 
        // add the seconds that have passed to the time
132
 
        time_seconds += delta / 1000;
133
 
        while( time_seconds >= 60 ) {
134
 
                time_seconds -= 60;
135
 
                time_minutes++;
136
 
                if( time_minutes >= 60 ) {
137
 
                        time_minutes -= 60;
138
 
                        time_hours++;
139
 
                        if( time_hours >= 24 )
140
 
                                time_hours -= 24;
 
133
        // loop through pending events
 
134
        while( int event = _button.get_event() )
 
135
        {
 
136
                switch( event )
 
137
                {
 
138
                case 1:
 
139
                        // short press
 
140
                        switch( _major_mode ) {
 
141
                        case MAIN_MODE_IDX:
 
142
                                switch( _minor_mode ) {
 
143
                                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_press(); break;
 
144
                                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_press(); break;
 
145
                                }
 
146
                                break;
 
147
                        }
 
148
                        break;
 
149
 
 
150
                case 2:
 
151
                        // long press
 
152
                        switch( _major_mode ) {
 
153
                        case MAIN_MODE_IDX:
 
154
                                if( ++_minor_mode >= 3 )
 
155
                                        _minor_mode = 0;
 
156
                                switch( _minor_mode ) {
 
157
                                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_activate(); break;
 
158
                                }
 
159
                                break;
 
160
                        }
 
161
                        break;
 
162
 
 
163
                case 3:
 
164
                        // looooong press (change major mode)
 
165
                        if( ++_major_mode > 0 )
 
166
                                _major_mode = 0;
 
167
                        switch( _major_mode ) {
 
168
                        case MAIN_MODE_IDX: _minor_mode = 0; break;
 
169
                        }
 
170
                        activate_minor_mode();
 
171
                        break;
141
172
                }
142
173
        }
143
174
}
144
175
 
145
176
 
146
 
// draw a segment for the test display
147
 
void drawNextSegment_test( bool reset )
 
177
// draw a display segment
 
178
void draw_next_segment( bool reset )
148
179
{
149
180
        // keep track of segment
150
 
        static unsigned int segment = 0;
151
 
        if( reset ) segment = 0;
152
 
        segment++;
153
 
 
154
 
        // turn on inside and outside LEDs
155
 
        digitalWrite( 4, HIGH );
156
 
        digitalWrite( 13, HIGH );
157
 
 
158
 
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
159
 
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
160
 
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
161
 
                digitalWrite( 12 - a, ( ( segment >> a ) & 1 )? HIGH : LOW );
162
 
}
163
 
 
164
 
 
165
 
// draw a segment for the time display
166
 
void drawNextSegment_time( bool reset )
167
 
{
168
 
        static unsigned int second = 0;
169
 
        static unsigned int segment = 0;
170
 
 
171
 
        // handle display reset
 
181
#if CLOCK_FORWARD
 
182
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
 
183
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
 
184
#else
 
185
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
 
186
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
 
187
#endif
 
188
 
 
189
        // frame reset
172
190
        if( reset ) {
173
 
                second = 0;
174
 
                segment = 0;
175
 
        }
176
 
 
177
 
        // what needs to be drawn?
178
 
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
179
 
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
180
 
        bool draw_minute = !segment && second == time_minute;
181
 
        bool draw_hour = !segment && second == time_hour;
182
 
 
183
 
        // set the LEDs
184
 
        digitalWrite( 13, HIGH );
185
 
        digitalWrite( 12, draw_tick || draw_minute );
186
 
        for( int a = 10; a <= 11; a++ )
187
 
                digitalWrite( a, draw_minute || draw_second );
188
 
        for( int a = 4; a <= 9; a++ )
189
 
                digitalWrite( 10, draw_minute | draw_second || draw_hour );
190
 
 
191
 
        // inc position
192
 
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
193
 
                segment = 0;
194
 
                second++;
195
 
        }
196
 
}
197
 
 
198
 
 
199
 
// draw a display segment
200
 
void drawNextSegment( bool reset )
201
 
{
202
 
        static int draw_mode = 0;
203
 
 
204
 
        // handle mode switch requests
205
 
        if( reset && inc_draw_mode ) {
206
 
                inc_draw_mode = false;
207
 
                draw_mode++;
208
 
                if( draw_mode >= 2 )
209
 
                        draw_mode = 0;
210
 
        }
211
 
 
212
 
        // draw the segment
213
 
        switch( draw_mode ) {
214
 
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
215
 
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
216
 
        }
 
191
                switch( _major_mode ) {
 
192
                case MAIN_MODE_IDX:
 
193
                        switch( _minor_mode ) {
 
194
                        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw_reset(); break;
 
195
                        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw_reset(); break;
 
196
                        }
 
197
                        break;
 
198
                }
 
199
        }
 
200
 
 
201
        // draw
 
202
        switch( _major_mode ) {
 
203
        case MAIN_MODE_IDX:
 
204
                switch( _minor_mode ) {
 
205
                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw( segment ); break;
 
206
                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw( segment ); break;
 
207
                case TEST_PATTERN_IDX: test_pattern_draw( segment ); break;
 
208
                }
 
209
                break;
 
210
        }
 
211
 
 
212
#if CLOCK_FORWARD
 
213
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
 
214
#else
 
215
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
 
216
#endif
217
217
}
218
218
 
219
219
 
220
220
// calculate time constants when a new pulse has occurred
221
 
void calculateSegmentTimes()
 
221
void calculate_segment_times()
222
222
{
223
223
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
224
224
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
225
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
225
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
226
226
        {
227
227
                // new segment stepping times
228
 
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
229
 
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
230
 
                segment_step_sub = 0;
231
 
                segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
 
228
                unsigned long delta = _new_pulse_at - _last_pulse_at;
 
229
                _segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
230
                _segment_step_sub = 0;
 
231
                _segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
232
232
        }
233
233
 
234
234
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
235
235
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
236
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
237
 
        new_pulse_at = 0;
 
236
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
237
        _new_pulse_at = 0;
238
238
}
239
239
 
240
240
 
241
241
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
242
242
// occurred
243
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
243
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
244
244
{
245
245
        static unsigned long end_time = 0;
246
246
 
247
247
        // handle reset
248
248
        if( reset )
249
 
                end_time = last_pulse_at;
 
249
                end_time = _last_pulse_at;
250
250
 
251
251
        // work out the time that this segment should be displayed until
252
 
        end_time += segment_step;
253
 
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
254
 
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
255
 
                segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
 
252
        end_time += _segment_step;
 
253
        _segment_step_sub += _segment_step_sub_step;
 
254
        if( _segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
255
                _segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
256
256
                end_time++;
257
257
        }
258
258
 
259
259
        // wait
260
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
260
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
261
261
}
262
262
 
263
263
 
264
264
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
265
 
void fanPulseHandler()
 
265
void fan_pulse_handler()
266
266
{
267
267
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
268
268
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
273
273
        if( !ignore )
274
274
        {
275
275
                // set a new pulse time
276
 
                new_pulse_at = micros();
 
276
                _new_pulse_at = micros();
277
277
        }
278
278
}
279
279
 
282
282
void setup()
283
283
{
284
284
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
285
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
285
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
286
286
        digitalWrite( 2, HIGH );
287
287
  
288
288
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
291
291
 
292
292
        // set up mode-switch button on pin 3
293
293
        pinMode( 3, INPUT );
294
 
 
295
 
        // serial comms
296
 
        Serial.begin( 9600 );
 
294
        digitalWrite( 3, HIGH );
 
295
        static int event_times[] = { 5, 500, 4000, 0 };
 
296
        _button.set_event_times( event_times );
 
297
 
 
298
        // initialise RTC
 
299
        Time::init();
 
300
 
 
301
        // activate the minor mode
 
302
        switch( _major_mode ) {
 
303
        case MAIN_MODE_IDX: activate_minor_mode(); break;
 
304
        }
297
305
}
298
306
 
299
307
 
301
309
void loop()
302
310
{
303
311
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
304
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
312
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
313
 
 
314
        // update button
 
315
        _button.update();
305
316
 
306
317
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
307
318
        // that no state changes mid-display
308
319
        if( reset )
309
320
        {
310
 
                // check buttons
311
 
                checkButtons();
 
321
                // calculate segment times
 
322
                calculate_segment_times();
312
323
 
313
324
                // keep track of time
314
 
                trackTime();
 
325
                Time::update();
 
326
 
 
327
                // perform button events
 
328
                do_button_events();
315
329
        }
316
330
 
317
331
        // draw this segment
318
 
        drawNextSegment( reset );
319
 
 
320
 
        // do we need to recalculate segment times?
321
 
        if( reset )
322
 
                calculateSegmentTimes();
 
332
        draw_next_segment( reset );
323
333
 
324
334
        // wait till it's time to draw the next segment
325
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
335
        wait_till_end_of_segment( reset );
326
336
}