/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: 2012-05-09 20:53:26 UTC
  • Revision ID: tim@ed.am-20120509205326-23nmnh3i05hotlro
moved modes to a subdirectory

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
 
 * 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 "modes/analogue_clock.h"
 
83
#include "modes/digital_clock.h"
 
84
#include "modes/test_pattern.h"
 
85
#include "modes/settings_mode.h"
 
86
#include "text.h"
 
87
#include "text_renderer.h"
 
88
#include "common.h"
64
89
 
65
90
//_____________________________________________________________________________
66
91
//                                                                         data
67
92
 
68
 
 
69
93
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
70
94
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
71
95
// restarted
72
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
 
96
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
73
97
 
74
98
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
75
 
static unsigned long last_pulse_at = 0;
 
99
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
76
100
 
77
101
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
78
 
static unsigned long segment_step = 0;
 
102
static unsigned long _segment_step = 0;
79
103
 
80
104
// 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 )
 
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
99
121
 
100
122
//_____________________________________________________________________________
101
123
//                                                                         code
102
124
 
103
125
 
104
 
// check for button presses
105
 
void checkButtons()
106
 
{
107
 
        // update buttons
108
 
        button.update();
109
 
 
110
 
        // notice button presses
111
 
        if( button.risingEdge() )
112
 
                inc_draw_mode = true;
113
 
}
114
 
 
115
 
 
116
 
// keep track of time
117
 
void trackTime()
118
 
{
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;
 
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;
141
198
                }
142
199
        }
143
200
}
144
201
 
145
202
 
146
 
// draw a segment for the test display
147
 
void drawNextSegment_test( bool reset )
 
203
// draw a display segment
 
204
void draw_next_segment( bool reset )
148
205
{
149
206
        // 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
 
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
172
219
        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
 
        }
 
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
217
254
}
218
255
 
219
256
 
220
257
// calculate time constants when a new pulse has occurred
221
 
void calculateSegmentTimes()
 
258
void calculate_segment_times()
222
259
{
223
260
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
224
261
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
225
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
262
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
226
263
        {
227
264
                // 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;
 
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;
232
269
        }
233
270
 
234
271
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
235
272
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
236
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
237
 
        new_pulse_at = 0;
 
273
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
274
        _new_pulse_at = 0;
238
275
}
239
276
 
240
277
 
241
278
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
242
279
// occurred
243
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
280
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
244
281
{
245
282
        static unsigned long end_time = 0;
246
283
 
247
284
        // handle reset
248
285
        if( reset )
249
 
                end_time = last_pulse_at;
 
286
                end_time = _last_pulse_at;
250
287
 
251
288
        // 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;
 
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;
256
293
                end_time++;
257
294
        }
258
295
 
259
296
        // wait
260
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
297
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
261
298
}
262
299
 
263
300
 
264
301
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
265
 
void fanPulseHandler()
 
302
void fan_pulse_handler()
266
303
{
267
304
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
268
305
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
273
310
        if( !ignore )
274
311
        {
275
312
                // set a new pulse time
276
 
                new_pulse_at = micros();
 
313
                _new_pulse_at = micros();
277
314
        }
278
315
}
279
316
 
282
319
void setup()
283
320
{
284
321
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
285
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
322
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
286
323
        digitalWrite( 2, HIGH );
287
324
  
288
325
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
291
328
 
292
329
        // set up mode-switch button on pin 3
293
330
        pinMode( 3, INPUT );
294
 
 
295
 
        // serial comms
296
 
        Serial.begin( 9600 );
 
331
        digitalWrite( 3, HIGH );
 
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();
297
343
}
298
344
 
299
345
 
301
347
void loop()
302
348
{
303
349
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
304
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
350
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
351
 
 
352
        // update button
 
353
        _button.update();
305
354
 
306
355
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
307
356
        // that no state changes mid-display
308
357
        if( reset )
309
358
        {
310
 
                // check buttons
311
 
                checkButtons();
 
359
                // calculate segment times
 
360
                calculate_segment_times();
312
361
 
313
362
                // keep track of time
314
 
                trackTime();
 
363
                Time::update();
 
364
 
 
365
                // perform button events
 
366
                do_button_events();
315
367
        }
316
368
 
317
369
        // draw this segment
318
 
        drawNextSegment( reset );
319
 
 
320
 
        // do we need to recalculate segment times?
321
 
        if( reset )
322
 
                calculateSegmentTimes();
 
370
        draw_next_segment( reset );
323
371
 
324
372
        // wait till it's time to draw the next segment
325
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
373
        wait_till_end_of_segment( reset );
326
374
}