/elec/propeller-clock

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  • Committer: edam
  • Date: 2011-11-04 13:48:15 UTC
  • Revision ID: edam@waxworlds.org-20111104134815-kj7qdhqfbxaj1tng
finished writing up electronics notes

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Lines of Context:
src/propeller-clock.cc
1
 
/* -*- mode: c++; compile-command: "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 "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"
91
 
 
92
 
//_____________________________________________________________________________
93
 
//                                                                         data
94
 
 
95
 
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
96
 
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
97
 
// restarted
98
 
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
99
 
 
100
 
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
101
 
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
102
 
 
103
 
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
104
 
static unsigned long _segment_step = 0;
105
 
 
106
 
// 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
 
//_____________________________________________________________________________
120
 
//                                                                         code
121
 
 
122
 
// perform button events
123
 
void do_button_events()
124
 
{
125
 
        // loop through pending events
126
 
        while( int event = _button.get_event() )
127
 
        {
128
 
                switch( event )
129
 
                {
130
 
                case 1:
131
 
                        // short press
132
 
                        _modes[ _mode ]->press();
133
 
                        break;
134
 
                case 2:
135
 
                        // long press
136
 
                        _modes[ _mode ]->long_press();
137
 
                        break;
138
 
                case 3:
139
 
                        // looooong press (change major mode)
140
 
                        _modes[ _mode ]->deactivate();
141
 
                        if( !_modes[ ++_mode ] ) _mode = 0;
142
 
                        _modes[ _mode ]->activate();
143
 
                        break;
144
 
                }
145
 
        }
146
 
}
147
 
 
148
 
 
149
 
// draw a display segment
150
 
void draw_next_segment( bool reset )
151
 
{
152
 
        // keep track of segment
153
 
#if CLOCK_FORWARD
154
 
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
155
 
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
156
 
#else
157
 
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
158
 
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
159
 
#endif
160
 
 
161
 
        // reset the text renderer's buffer
162
 
        TextRenderer::reset_buffer();
163
 
 
164
 
        if( reset )
165
 
        {
166
 
                _modes[ _mode ]->draw_reset();
167
 
 
168
 
                // tell the text services we're starting a new frame
169
 
                Text::draw_reset();
170
 
        }
171
 
 
172
 
        // draw
173
 
        _modes[ _mode ]->draw( segment );
174
 
 
175
 
        // draw text
176
 
        Text::draw( segment );
177
 
 
178
 
        // draw text rednerer's buffer
179
 
        TextRenderer::output_buffer();
180
 
 
181
 
#if CLOCK_FORWARD
182
 
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
183
 
#else
184
 
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
185
 
#endif
186
 
}
187
 
 
188
 
 
189
 
// calculate time constants when a new pulse has occurred
190
 
void calculate_segment_times()
191
 
{
192
 
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
193
 
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
194
 
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
195
 
        {
196
 
                // new segment stepping times
197
 
                unsigned long delta = _new_pulse_at - _last_pulse_at;
198
 
                _segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
199
 
                _segment_step_sub = 0;
200
 
                _segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
201
 
        }
202
 
 
203
 
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
204
 
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
205
 
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
206
 
        _new_pulse_at = 0;
207
 
}
208
 
 
209
 
 
210
 
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
211
 
// occurred
212
 
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
213
 
{
214
 
        static unsigned long end_time = 0;
215
 
 
216
 
        // handle reset
217
 
        if( reset )
218
 
                end_time = _last_pulse_at;
219
 
 
220
 
        // work out the time that this segment should be displayed until
221
 
        end_time += _segment_step;
222
 
        _segment_step_sub += _segment_step_sub_step;
223
 
        if( _segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
224
 
                _segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
225
 
                end_time++;
226
 
        }
227
 
 
228
 
        // wait
229
 
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
230
 
}
231
 
 
232
 
 
233
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
234
 
void fan_pulse_handler()
235
 
{
236
 
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
237
 
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
238
 
        // we can't recalculate times on every pulse. Instead, we ignore
239
 
        // every other pulse so timings are based on a complete rotation.
240
 
        static bool ignore = true;
241
 
        ignore = !ignore;
242
 
        if( !ignore )
243
 
        {
244
 
                // set a new pulse time
245
 
                _new_pulse_at = micros();
246
 
        }
247
 
}
248
 
 
249
 
 
250
 
// main setup
251
 
void setup()
252
 
{
253
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
254
 
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
255
 
        digitalWrite( 2, HIGH );
256
 
  
257
 
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
258
 
        for( int a = 4; a < 14; a++ )
259
 
                pinMode( a, OUTPUT );
260
 
 
261
 
        // set up mode-switch button on pin 3
262
 
        pinMode( 3, INPUT );
263
 
        digitalWrite( 3, HIGH );
264
 
        static int event_times[] = { 5, 500, 4000, 0 };
265
 
        _button.set_event_times( event_times );
266
 
 
267
 
        // initialise RTC
268
 
//      Time::load_time();
269
 
 
270
 
        // init text renderer
271
 
        TextRenderer::init();
272
 
 
273
 
        // reset text
274
 
        Text::reset();
275
 
        leds_off();
276
 
 
277
 
        static SwitcherMajorMode switcher;
278
 
        static SettingsMajorMode settings( _button );
279
 
 
280
 
        // add major modes
281
 
        int mode = 0;
282
 
        _modes[ mode++ ] = &switcher;
283
 
        _modes[ mode++ ] = &settings;
284
 
        _modes[ mode ] = 0;
285
 
 
286
 
        // activate the current major mode
287
 
        _modes[ _mode ]->activate();
288
 
}
289
 
 
290
 
 
291
 
// main loop
292
 
void loop()
293
 
{
294
 
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
295
 
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
296
 
 
297
 
        // update button
298
 
        _button.update();
299
 
 
300
 
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
301
 
        // that no state changes mid-display
302
 
        if( reset )
303
 
        {
304
 
                // calculate segment times
305
 
                calculate_segment_times();
306
 
 
307
 
                // keep track of time
308
 
                Time::update();
309
 
 
310
 
                // perform button events
311
 
                do_button_events();
312
 
        }
313
 
 
314
 
        // draw this segment
315
 
        draw_next_segment( reset );
316
 
 
317
 
        // wait till it's time to draw the next segment
318
 
        wait_till_end_of_segment( reset );
319
 
}