/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: 2012-03-21 19:37:33 UTC
  • Revision ID: tim@ed.am-20120321193733-29euxt0t0h9dwsj3
added .dep directories to bzrignore

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
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
 
   used to indirectly drive (via a MOSFET) multiple LEDs which turn on
39
 
   and off in unison in the centre of the clock.
 
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
41
 
41
42
 * a button should be attached to pin 3 that grounds it when pressed.
42
43
 
 
44
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analogue pins 4 and 5.
 
45
 
43
46
Implementation details:
44
47
 
45
 
 * for a schematic, see project/propeller-clock.sch.
 
48
 * for a schematic, see ../project/propeller-clock.sch.
46
49
 
47
50
 * the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
48
51
   every rotation of the propeller.
49
52
    
50
 
 * 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
51
54
   software skips every other one. This means that the clock may
52
55
   appear upside-down if started with the propeller in the wrong
53
 
   position. You will need to experiment to dicsover the position that
 
56
   position. You will need to experiment to discover the position that
54
57
   the propeller must be in when starting the clock.
55
58
    
56
59
Usage instructions:
67
70
    - pressing the button increments the field currently being set
68
71
    - pressing and holding the button for a second cycles through the
69
72
      fields that can be set
70
 
    - press and holding the button for 5 seconds to finish
 
73
    - pressing and holding the button for 5 seconds sets the time and
 
74
      exits "time set" mode
71
75
 
72
76
******************************************************************************/
73
77
 
74
 
 
75
 
#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"
 
85
#include "settings_mode.h"
 
86
#include "text.h"
 
87
#include "text_renderer.h"
 
88
#include "common.h"
76
89
 
77
90
//_____________________________________________________________________________
78
91
//                                                                         data
79
92
 
80
 
 
81
93
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
82
94
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
83
95
// restarted
84
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
 
96
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
85
97
 
86
98
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
87
 
static unsigned long last_pulse_at = 0;
 
99
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
88
100
 
89
101
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
90
 
static unsigned long segment_step = 0;
 
102
static unsigned long _segment_step = 0;
91
103
 
92
104
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
93
 
static unsigned long segment_step_sub_step = 0;
94
 
static unsigned long segment_step_sub = 0;
95
 
 
96
 
// flag to indicate that the drawing mode should be cycled to the next one
97
 
static bool inc_draw_mode = false;
98
 
 
99
 
// a bounce-managed button
100
 
static Bounce button( 3, 5 );
101
 
 
102
 
// the time
103
 
static int time_hours = 0;
104
 
static int time_minutes = 0;
105
 
static int time_seconds = 0;
106
 
 
107
 
// number of segments in a full display (rotation) is 60 (one per
108
 
// second) times the desired number of sub-divisions of a second
109
 
#define NUM_SECOND_SEGMENTS 5
110
 
#define NUM_SEGMENTS ( 60 * NUM_SECOND_SEGMENTS )
 
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
111
121
 
112
122
//_____________________________________________________________________________
113
123
//                                                                         code
114
124
 
115
125
 
116
 
// check for button presses
117
 
void checkButtons()
118
 
{
119
 
        // update buttons
120
 
        button.update();
121
 
 
122
 
        // notice button presses
123
 
        if( button.risingEdge() )
124
 
                inc_draw_mode = true;
125
 
}
126
 
 
127
 
 
128
 
// keep track of time
129
 
void trackTime()
130
 
{
131
 
        // previous time and any carried-over milliseconds
132
 
        static unsigned long last_time = millis();
133
 
        static unsigned long carry = 0;
134
 
 
135
 
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
136
 
        unsigned long next_time = millis();
137
 
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
138
 
 
139
 
        // update the previous time and carried-over milliseconds
140
 
        last_time = next_time;
141
 
        carry = delta % 1000;
142
 
 
143
 
        // add the seconds that have passed to the time
144
 
        time_seconds += delta / 1000;
145
 
        while( time_seconds >= 60 ) {
146
 
                time_seconds -= 60;
147
 
                time_minutes++;
148
 
                if( time_minutes >= 60 ) {
149
 
                        time_minutes -= 60;
150
 
                        time_hours++;
151
 
                        if( time_hours >= 24 )
152
 
                                time_hours -= 24;
 
126
// activate the current minor mode
 
127
void activate_minor_mode()
 
128
{
 
129
        switch( _minor_mode ) {
 
130
        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_activate(); break;
 
131
        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_activate(); break;
 
132
        }
 
133
 
 
134
        // reset text
 
135
        Text::reset();
 
136
        leds_off();
 
137
}
 
138
 
 
139
 
 
140
// activate major mode
 
141
void activate_major_mode()
 
142
{
 
143
        switch( _major_mode ) {
 
144
        case MAIN_MODE_IDX: activate_minor_mode(); break;
 
145
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_activate(); break;
 
146
        }
 
147
 
 
148
        // reset text
 
149
        Text::reset();
 
150
        leds_off();
 
151
}
 
152
 
 
153
 
 
154
// perform button events
 
155
void do_button_events()
 
156
{
 
157
        // loop through pending events
 
158
        while( int event = _button.get_event() )
 
159
        {
 
160
                switch( event )
 
161
                {
 
162
                case 1:
 
163
                        // short press
 
164
                        switch( _major_mode ) {
 
165
                        case MAIN_MODE_IDX:
 
166
                                switch( _minor_mode ) {
 
167
                                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_press(); break;
 
168
                                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_press(); break;
 
169
                                }
 
170
                                break;
 
171
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_press(); break;
 
172
                        }
 
173
                        break;
 
174
 
 
175
                case 2:
 
176
                        // long press
 
177
                        switch( _major_mode ) {
 
178
                        case MAIN_MODE_IDX:
 
179
                                if( ++_minor_mode >= 3 )
 
180
                                        _minor_mode = 0;
 
181
                                activate_minor_mode();
 
182
                                break;
 
183
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_long_press(); break;
 
184
                        }
 
185
                        break;
 
186
 
 
187
                case 3:
 
188
                        // looooong press (change major mode)
 
189
                        if( ++_major_mode > 1 )
 
190
                                _major_mode = 0;
 
191
                        activate_major_mode();
 
192
                        break;
153
193
                }
154
194
        }
155
195
}
156
196
 
157
197
 
158
 
// draw a segment for the test display
159
 
void drawNextSegment_test( bool reset )
 
198
// draw a display segment
 
199
void draw_next_segment( bool reset )
160
200
{
161
201
        // keep track of segment
162
 
        static unsigned int segment = 0;
163
 
        if( reset ) segment = 0;
164
 
        segment++;
165
 
 
166
 
        // turn on inside and outside LEDs
167
 
        digitalWrite( 4, HIGH );
168
 
        digitalWrite( 13, HIGH );
169
 
 
170
 
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
171
 
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
172
 
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
173
 
                digitalWrite( 12 - a, ( ( segment >> a ) & 1 )? HIGH : LOW );
174
 
}
175
 
 
176
 
 
177
 
// draw a segment for the time display
178
 
void drawNextSegment_time( bool reset )
179
 
{
180
 
        static unsigned int second = 0;
181
 
        static unsigned int segment = 0;
182
 
 
183
 
        // handle display reset
 
202
#if CLOCK_FORWARD
 
203
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
 
204
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
 
205
#else
 
206
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
 
207
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
 
208
#endif
 
209
 
 
210
        // reset the text renderer
 
211
        TextRenderer::reset_buffer();
 
212
 
 
213
        // frame reset
184
214
        if( reset ) {
185
 
                second = 0;
186
 
                segment = 0;
187
 
        }
188
 
 
189
 
        // what needs to be drawn?
190
 
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
191
 
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
192
 
        bool draw_minute = !segment && second == time_minute;
193
 
        bool draw_hour = !segment && second == time_hour;
194
 
 
195
 
        // set the LEDs
196
 
        digitalWrite( 13, HIGH );
197
 
        digitalWrite( 12, draw_tick || draw_minute );
198
 
        for( int a = 10; a <= 11; a++ )
199
 
                digitalWrite( a, draw_minute || draw_second );
200
 
        for( int a = 4; a <= 9; a++ )
201
 
                digitalWrite( 10, draw_minute | draw_second || draw_hour );
202
 
 
203
 
        // inc position
204
 
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
205
 
                segment = 0;
206
 
                second++;
207
 
        }
208
 
}
209
 
 
210
 
 
211
 
// draw a display segment
212
 
void drawNextSegment( bool reset )
213
 
{
214
 
        static int draw_mode = 0;
215
 
 
216
 
        // handle mode switch requests
217
 
        if( reset && inc_draw_mode ) {
218
 
                inc_draw_mode = false;
219
 
                draw_mode++;
220
 
                if( draw_mode >= 2 )
221
 
                        draw_mode = 0;
222
 
        }
223
 
 
224
 
        // draw the segment
225
 
        switch( draw_mode ) {
226
 
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
227
 
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
228
 
        }
 
215
                switch( _major_mode ) {
 
216
                case MAIN_MODE_IDX:
 
217
                        switch( _minor_mode ) {
 
218
                        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw_reset(); break;
 
219
                        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw_reset(); break;
 
220
                        }
 
221
                        break;
 
222
                case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw_reset(); break;
 
223
                }
 
224
 
 
225
                // tell the text services we're starting a new frame
 
226
                Text::draw_reset();
 
227
        }
 
228
 
 
229
        // draw
 
230
        switch( _major_mode ) {
 
231
        case MAIN_MODE_IDX:
 
232
                switch( _minor_mode ) {
 
233
                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw( segment ); break;
 
234
                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw( segment ); break;
 
235
                case TEST_PATTERN_IDX: test_pattern_draw( segment ); break;
 
236
                }
 
237
                break;
 
238
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw( segment ); break;
 
239
        }
 
240
 
 
241
        // draw any text that was rendered
 
242
        TextRenderer::output_buffer();
 
243
 
 
244
#if CLOCK_FORWARD
 
245
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
 
246
#else
 
247
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
 
248
#endif
229
249
}
230
250
 
231
251
 
232
252
// calculate time constants when a new pulse has occurred
233
 
void calculateSegmentTimes()
 
253
void calculate_segment_times()
234
254
{
235
255
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
236
256
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
237
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
257
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
238
258
        {
239
259
                // new segment stepping times
240
 
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
241
 
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
242
 
                segment_step_sub = 0;
243
 
                segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
 
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;
244
264
        }
245
265
 
246
266
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
247
267
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
248
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
249
 
        new_pulse_at = 0;
 
268
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
269
        _new_pulse_at = 0;
250
270
}
251
271
 
252
272
 
253
273
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
254
274
// occurred
255
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
275
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
256
276
{
257
277
        static unsigned long end_time = 0;
258
278
 
259
279
        // handle reset
260
280
        if( reset )
261
 
                end_time = last_pulse_at;
 
281
                end_time = _last_pulse_at;
262
282
 
263
283
        // work out the time that this segment should be displayed until
264
 
        end_time += segment_step;
265
 
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
266
 
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
267
 
                segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
 
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;
268
288
                end_time++;
269
289
        }
270
290
 
271
291
        // wait
272
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
292
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
273
293
}
274
294
 
275
295
 
276
296
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
277
 
void fanPulseHandler()
 
297
void fan_pulse_handler()
278
298
{
279
299
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
280
300
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
285
305
        if( !ignore )
286
306
        {
287
307
                // set a new pulse time
288
 
                new_pulse_at = micros();
 
308
                _new_pulse_at = micros();
289
309
        }
290
310
}
291
311
 
294
314
void setup()
295
315
{
296
316
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
297
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
317
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
298
318
        digitalWrite( 2, HIGH );
299
319
  
300
320
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
303
323
 
304
324
        // set up mode-switch button on pin 3
305
325
        pinMode( 3, INPUT );
306
 
 
307
 
        // serial comms
308
 
        Serial.begin( 9600 );
 
326
        digitalWrite( 3, HIGH );
 
327
        static int event_times[] = { 5, 500, 4000, 0 };
 
328
        _button.set_event_times( event_times );
 
329
 
 
330
        // initialise RTC
 
331
        Time::init();
 
332
 
 
333
        // activate the minor mode
 
334
        activate_major_mode();
309
335
}
310
336
 
311
337
 
313
339
void loop()
314
340
{
315
341
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
316
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
342
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
343
 
 
344
        // update button
 
345
        _button.update();
317
346
 
318
347
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
319
348
        // that no state changes mid-display
320
349
        if( reset )
321
350
        {
322
 
                // check buttons
323
 
                checkButtons();
 
351
                // calculate segment times
 
352
                calculate_segment_times();
324
353
 
325
354
                // keep track of time
326
 
                trackTime();
 
355
                Time::update();
 
356
 
 
357
                // perform button events
 
358
                do_button_events();
327
359
        }
328
360
 
329
361
        // draw this segment
330
 
        drawNextSegment( reset );
331
 
 
332
 
        // do we need to recalculate segment times?
333
 
        if( reset )
334
 
                calculateSegmentTimes();
 
362
        draw_next_segment( reset );
335
363
 
336
364
        // wait till it's time to draw the next segment
337
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
365
        wait_till_end_of_segment( reset );
338
366
}