/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: 2012-04-29 15:26:03 UTC
  • Revision ID: tim@ed.am-20120429152603-yoj8oi7wlzb0qwnx
added a 5V power regulator to schematic (since the one on our arduino was crap)

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
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"
 
85
#include "settings_mode.h"
 
86
#include "text.h"
 
87
#include "text_renderer.h"
 
88
#include "common.h"
81
89
 
82
90
//_____________________________________________________________________________
83
91
//                                                                         data
84
92
 
85
 
 
86
93
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
87
94
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
88
95
// restarted
89
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
 
96
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
90
97
 
91
98
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
92
 
static unsigned long last_pulse_at = 0;
 
99
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
93
100
 
94
101
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
95
 
static unsigned long segment_step = 0;
 
102
static unsigned long _segment_step = 0;
96
103
 
97
104
// 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, 50 );
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 )
 
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
116
121
 
117
122
//_____________________________________________________________________________
118
123
//                                                                         code
119
124
 
120
125
 
121
 
// check for button presses
122
 
void checkButtons()
123
 
{
124
 
        // update buttons
125
 
        button.update();
126
 
 
127
 
        // notice button presses
128
 
        if( button.risingEdge() )
129
 
                inc_draw_mode = true;
130
 
}
131
 
 
132
 
 
133
 
// keep track of time
134
 
void trackTime()
135
 
{
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;
 
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
        // reset buttons
 
149
        _button.set_press_mode( _major_mode != SETTINGS_MODE_IDX );
 
150
 
 
151
        // give the mode a chance to init
 
152
        switch( _major_mode ) {
 
153
        case MAIN_MODE_IDX: activate_minor_mode(); break;
 
154
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_activate(); break;
 
155
        }
 
156
}
 
157
 
 
158
 
 
159
// perform button events
 
160
void do_button_events()
 
161
{
 
162
        // loop through pending events
 
163
        while( int event = _button.get_event() )
 
164
        {
 
165
                switch( event )
 
166
                {
 
167
                case 1:
 
168
                        // short press
 
169
                        switch( _major_mode ) {
 
170
                        case MAIN_MODE_IDX:
 
171
                                switch( _minor_mode ) {
 
172
                                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_press(); break;
 
173
                                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_press(); break;
 
174
                                }
 
175
                                break;
 
176
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_press(); break;
 
177
                        }
 
178
                        break;
 
179
 
 
180
                case 2:
 
181
                        // long press
 
182
                        switch( _major_mode ) {
 
183
                        case MAIN_MODE_IDX:
 
184
                                if( ++_minor_mode >= 3 )
 
185
                                        _minor_mode = 0;
 
186
                                activate_minor_mode();
 
187
                                break;
 
188
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_long_press(); break;
 
189
                        }
 
190
                        break;
 
191
 
 
192
                case 3:
 
193
                        // looooong press (change major mode)
 
194
                        if( ++_major_mode > 1 )
 
195
                                _major_mode = 0;
 
196
                        activate_major_mode();
 
197
                        break;
158
198
                }
159
199
        }
160
200
}
161
201
 
162
202
 
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 )
 
203
// draw a display segment
 
204
void draw_next_segment( bool reset )
180
205
{
181
206
        // 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
 
207
#if CLOCK_FORWARD
 
208
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
 
209
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
 
210
#else
 
211
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
 
212
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
 
213
#endif
 
214
 
 
215
        // reset the text renderer
 
216
        TextRenderer::reset_buffer();
 
217
 
 
218
        // frame reset
204
219
        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
 
        }
 
220
                switch( _major_mode ) {
 
221
                case MAIN_MODE_IDX:
 
222
                        switch( _minor_mode ) {
 
223
                        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw_reset(); break;
 
224
                        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw_reset(); break;
 
225
                        }
 
226
                        break;
 
227
                case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw_reset(); break;
 
228
                }
 
229
 
 
230
                // tell the text services we're starting a new frame
 
231
                Text::draw_reset();
 
232
        }
 
233
 
 
234
        // draw
 
235
        switch( _major_mode ) {
 
236
        case MAIN_MODE_IDX:
 
237
                switch( _minor_mode ) {
 
238
                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw( segment ); break;
 
239
                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw( segment ); break;
 
240
                case TEST_PATTERN_IDX: test_pattern_draw( segment ); break;
 
241
                }
 
242
                break;
 
243
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw( segment ); break;
 
244
        }
 
245
 
 
246
        // draw any text that was rendered
 
247
        TextRenderer::output_buffer();
 
248
 
 
249
#if CLOCK_FORWARD
 
250
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
 
251
#else
 
252
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
 
253
#endif
249
254
}
250
255
 
251
256
 
252
257
// calculate time constants when a new pulse has occurred
253
 
void calculateSegmentTimes()
 
258
void calculate_segment_times()
254
259
{
255
260
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
256
261
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
257
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
262
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
258
263
        {
259
264
                // 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;
 
265
                unsigned long delta = _new_pulse_at - _last_pulse_at;
 
266
                _segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
267
                _segment_step_sub = 0;
 
268
                _segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
264
269
        }
265
270
 
266
271
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
267
272
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
268
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
269
 
        new_pulse_at = 0;
 
273
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
274
        _new_pulse_at = 0;
270
275
}
271
276
 
272
277
 
273
278
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
274
279
// occurred
275
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
280
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
276
281
{
277
282
        static unsigned long end_time = 0;
278
283
 
279
284
        // handle reset
280
285
        if( reset )
281
 
                end_time = last_pulse_at;
 
286
                end_time = _last_pulse_at;
282
287
 
283
288
        // 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;
 
289
        end_time += _segment_step;
 
290
        _segment_step_sub += _segment_step_sub_step;
 
291
        if( _segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
292
                _segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
288
293
                end_time++;
289
294
        }
290
295
 
291
296
        // wait
292
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
297
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
293
298
}
294
299
 
295
300
 
296
301
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
297
 
void fanPulseHandler()
 
302
void fan_pulse_handler()
298
303
{
299
304
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
300
305
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
305
310
        if( !ignore )
306
311
        {
307
312
                // set a new pulse time
308
 
                new_pulse_at = micros();
 
313
                _new_pulse_at = micros();
309
314
        }
310
315
}
311
316
 
314
319
void setup()
315
320
{
316
321
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
317
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
322
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
318
323
        digitalWrite( 2, HIGH );
319
324
  
320
325
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
324
329
        // set up mode-switch button on pin 3
325
330
        pinMode( 3, INPUT );
326
331
        digitalWrite( 3, HIGH );
327
 
 
328
 
        // get the time from the real-time clock
329
 
        int rtc_data[ 7 ];
330
 
        RTC.get( rtc_data, true );
331
 
        time_hours = rtc_data[ DS1307_HR ];
332
 
        time_minutes = rtc_data[ DS1307_MIN ];
333
 
        time_seconds = rtc_data[ DS1307_SEC ];
334
 
 
335
 
        // serial comms
336
 
        Serial.begin( 9600 );
 
332
        static int event_times[] = { 5, 500, 4000, 0 };
 
333
        _button.set_event_times( event_times );
 
334
 
 
335
        // initialise RTC
 
336
        Time::init();
 
337
 
 
338
        // init text renderer
 
339
        TextRenderer::init();
 
340
 
 
341
        // activate the minor mode
 
342
        activate_major_mode();
337
343
}
338
344
 
339
345
 
341
347
void loop()
342
348
{
343
349
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
344
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
350
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
351
 
 
352
        // update button
 
353
        _button.update();
345
354
 
346
355
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
347
356
        // that no state changes mid-display
348
357
        if( reset )
349
358
        {
350
 
                // check buttons
351
 
                checkButtons();
 
359
                // calculate segment times
 
360
                calculate_segment_times();
352
361
 
353
362
                // keep track of time
354
 
                trackTime();
 
363
                Time::update();
 
364
 
 
365
                // perform button events
 
366
                do_button_events();
355
367
        }
356
368
 
357
369
        // draw this segment
358
 
        drawNextSegment( reset );
359
 
 
360
 
        // do we need to recalculate segment times?
361
 
        if( reset )
362
 
                calculateSegmentTimes();
 
370
        draw_next_segment( reset );
363
371
 
364
372
        // wait till it's time to draw the next segment
365
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
373
        wait_till_end_of_segment( reset );
366
374
}