/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: 2012-03-12 15:22:57 UTC
  • Revision ID: tim@ed.am-20120312152257-gb30ihjxq8jb0lss
added newline

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

src/propeller-clock.cc
 
1
/* -*- mode: c++; compile-command: "BOARD=pro5v make"; -*- */
1
2
/*
2
3
 * propeller-clock.ino
3
4
 *
27
28
 
28
29
 * a PC fan is wired up to a 12V power supply
29
30
 
30
 
 * the fan's SENSE (tachiometer) pin connected to pin 2 on the
31
 
   arduino.
 
31
 * the fan's SENSE (tachometer) pin connected to pin 2 on the
 
32
   Arduino.
32
33
 
33
 
 * 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
34
35
   LED on pin 4 is in the centre of the clock face and the LED on pin
35
36
   13 is at the outside.
36
37
 
37
38
 * if a longer hand (and a larger clock face) is desired, pin 4 can be
38
39
   used to indirectly drive a transistor which in turn drives several
39
 
   LEDs that turn on anf off in unison in the centre of the clock.
 
40
   LEDs that turn on and off in unison in the centre of the clock.
40
41
 
41
42
 * a button should be attached to pin 3 that grounds it when pressed.
42
43
 
43
 
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analog pins 4 and 5.
 
44
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analogue pins 4 and 5.
44
45
 
45
46
Implementation details:
46
47
 
49
50
 * the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
50
51
   every rotation of the propeller.
51
52
    
52
 
 * a PC fan actually sends 2 tachiometer pulses per revolution, so the
 
53
 * a PC fan actually sends 2 tachometer pulses per revolution, so the
53
54
   software skips every other one. This means that the clock may
54
55
   appear upside-down if started with the propeller in the wrong
55
 
   position. You will need to experiment to dicsover the position that
 
56
   position. You will need to experiment to discover the position that
56
57
   the propeller must be in when starting the clock.
57
58
    
58
59
Usage instructions:
74
75
 
75
76
******************************************************************************/
76
77
 
77
 
 
78
 
#include <Bounce.h>
79
 
#include <DS1307.h>
80
 
#include <Wire.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"
81
85
 
82
86
//_____________________________________________________________________________
83
87
//                                                                         data
84
88
 
85
 
 
86
89
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
87
90
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
88
91
// restarted
89
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
 
92
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
90
93
 
91
94
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
92
 
static unsigned long last_pulse_at = 0;
 
95
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
93
96
 
94
97
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
95
 
static unsigned long segment_step = 0;
 
98
static unsigned long _segment_step = 0;
96
99
 
97
100
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
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 )
 
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
116
116
 
117
117
//_____________________________________________________________________________
118
118
//                                                                         code
119
119
 
120
120
 
121
 
// check for button presses
122
 
void checkButtons()
 
121
// activate the current minor mode
 
122
void activate_minor_mode()
123
123
{
124
 
        // update buttons
125
 
        button.update();
126
 
 
127
 
        // notice button presses
128
 
        if( button.risingEdge() )
129
 
                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
        }
130
128
}
131
129
 
132
 
 
133
 
// keep track of time
134
 
void trackTime()
 
130
// perform button events
 
131
void do_button_events()
135
132
{
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;
 
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;
158
172
                }
159
173
        }
160
174
}
161
175
 
162
176
 
163
 
// turn an led on/off
164
 
void ledOn( int num, bool on )
165
 
{
166
 
        if( num < 0 || num > 9 ) return;
167
 
 
168
 
        // convert to pin no.
169
 
        num += 4;
170
 
 
171
 
        // pin 4 needs to be inverted (it's driving a PNP)
172
 
        if( num == 4 ) on = !on;
173
 
 
174
 
        digitalWrite( num, on? HIGH : LOW );
175
 
}
176
 
 
177
 
 
178
 
// draw a segment for the test display
179
 
void drawNextSegment_test( bool reset )
 
177
// draw a display segment
 
178
void draw_next_segment( bool reset )
180
179
{
181
180
        // keep track of segment
182
 
        static unsigned int segment = 0;
183
 
        if( reset ) segment = 0;
184
 
        segment++;
185
 
 
186
 
        // turn on inside and outside LEDs
187
 
        ledOn( 0, true );
188
 
        ledOn( 9, true );
189
 
 
190
 
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
191
 
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
192
 
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
193
 
                ledOn( 8 - a, ( segment >> a ) & 1 );
194
 
}
195
 
 
196
 
 
197
 
// draw a segment for the time display
198
 
void drawNextSegment_time( bool reset )
199
 
{
200
 
        static int second = 0;
201
 
        static int segment = 0;
202
 
 
203
 
        // 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
204
190
        if( reset ) {
205
 
                second = 0;
206
 
                segment = 0;
207
 
        }
208
 
 
209
 
        // what needs to be drawn?
210
 
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
211
 
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
212
 
        bool draw_minute = !segment && second == time_minutes;
213
 
        bool draw_hour = !segment && second == time_hours;
214
 
 
215
 
        // set the LEDs
216
 
        ledOn( 9, true );
217
 
        ledOn( 8, draw_tick || draw_minute );
218
 
        for( int a = 6; a <= 7; a++ )
219
 
                ledOn( a, draw_minute || draw_second );
220
 
        for( int a = 0; a <= 5; a++ )
221
 
                ledOn( a, draw_minute || draw_second || draw_hour );
222
 
 
223
 
        // inc position
224
 
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
225
 
                segment = 0;
226
 
                second++;
227
 
        }
228
 
}
229
 
 
230
 
 
231
 
// draw a display segment
232
 
void drawNextSegment( bool reset )
233
 
{
234
 
        static int draw_mode = 0;
235
 
 
236
 
        // handle mode switch requests
237
 
        if( reset && inc_draw_mode ) {
238
 
                inc_draw_mode = false;
239
 
                draw_mode++;
240
 
                if( draw_mode >= 2 )
241
 
                        draw_mode = 0;
242
 
        }
243
 
 
244
 
        // draw the segment
245
 
        switch( draw_mode ) {
246
 
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
247
 
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
248
 
        }
 
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
249
217
}
250
218
 
251
219
 
252
220
// calculate time constants when a new pulse has occurred
253
 
void calculateSegmentTimes()
 
221
void calculate_segment_times()
254
222
{
255
223
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
256
224
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
257
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
225
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
258
226
        {
259
227
                // new segment stepping times
260
 
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
261
 
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
262
 
                segment_step_sub = 0;
263
 
                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;
264
232
        }
265
233
 
266
234
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
267
235
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
268
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
269
 
        new_pulse_at = 0;
 
236
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
237
        _new_pulse_at = 0;
270
238
}
271
239
 
272
240
 
273
241
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
274
242
// occurred
275
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
243
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
276
244
{
277
245
        static unsigned long end_time = 0;
278
246
 
279
247
        // handle reset
280
248
        if( reset )
281
 
                end_time = last_pulse_at;
 
249
                end_time = _last_pulse_at;
282
250
 
283
251
        // work out the time that this segment should be displayed until
284
 
        end_time += segment_step;
285
 
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
286
 
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
287
 
                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;
288
256
                end_time++;
289
257
        }
290
258
 
291
259
        // wait
292
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
260
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
293
261
}
294
262
 
295
263
 
296
264
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
297
 
void fanPulseHandler()
 
265
void fan_pulse_handler()
298
266
{
299
267
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
300
268
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
305
273
        if( !ignore )
306
274
        {
307
275
                // set a new pulse time
308
 
                new_pulse_at = micros();
 
276
                _new_pulse_at = micros();
309
277
        }
310
278
}
311
279
 
314
282
void setup()
315
283
{
316
284
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
317
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
285
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
318
286
        digitalWrite( 2, HIGH );
319
287
  
320
288
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
323
291
 
324
292
        // set up mode-switch button on pin 3
325
293
        pinMode( 3, INPUT );
326
 
 
327
 
        // get the time from the real-time clock
328
 
        int rtc_data[ 7 ];
329
 
        RTC.get( rtc_data, true );
330
 
        time_hours = rtc_data[ DS1307_HR ];
331
 
        time_minutes = rtc_data[ DS1307_MIN ];
332
 
        time_seconds = rtc_data[ DS1307_SEC ];
333
 
 
334
 
        // serial comms
335
 
        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
        }
336
305
}
337
306
 
338
307
 
340
309
void loop()
341
310
{
342
311
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
343
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
312
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
313
 
 
314
        // update button
 
315
        _button.update();
344
316
 
345
317
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
346
318
        // that no state changes mid-display
347
319
        if( reset )
348
320
        {
349
 
                // check buttons
350
 
                checkButtons();
 
321
                // calculate segment times
 
322
                calculate_segment_times();
351
323
 
352
324
                // keep track of time
353
 
                trackTime();
 
325
                Time::update();
 
326
 
 
327
                // perform button events
 
328
                do_button_events();
354
329
        }
355
330
 
356
331
        // draw this segment
357
 
        drawNextSegment( reset );
358
 
 
359
 
        // do we need to recalculate segment times?
360
 
        if( reset )
361
 
                calculateSegmentTimes();
 
332
        draw_next_segment( reset );
362
333
 
363
334
        // wait till it's time to draw the next segment
364
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
335
        wait_till_end_of_segment( reset );
365
336
}