/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

src/propeller-clock.cc
28
28
 
29
29
 * a PC fan is wired up to a 12V power supply
30
30
 
31
 
 * the fan's SENSE (tachiometer) pin connected to pin 2 on the
32
 
   arduino.
 
31
 * the fan's SENSE (tachometer) pin connected to pin 2 on the
 
32
   Arduino.
33
33
 
34
 
 * 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
35
35
   LED on pin 4 is in the centre of the clock face and the LED on pin
36
36
   13 is at the outside.
37
37
 
38
38
 * if a longer hand (and a larger clock face) is desired, pin 4 can be
39
39
   used to indirectly drive a transistor which in turn drives several
40
 
   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.
41
41
 
42
42
 * a button should be attached to pin 3 that grounds it when pressed.
43
43
 
44
 
 * 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.
45
45
 
46
46
Implementation details:
47
47
 
50
50
 * the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
51
51
   every rotation of the propeller.
52
52
    
53
 
 * 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
54
54
   software skips every other one. This means that the clock may
55
55
   appear upside-down if started with the propeller in the wrong
56
 
   position. You will need to experiment to dicsover the position that
 
56
   position. You will need to experiment to discover the position that
57
57
   the propeller must be in when starting the clock.
58
58
    
59
59
Usage instructions:
75
75
 
76
76
******************************************************************************/
77
77
 
78
 
 
79
 
#include <Bounce.h>
80
 
#include <DS1307.h>
81
 
#include <Wire.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"
82
89
 
83
90
//_____________________________________________________________________________
84
91
//                                                                         data
85
92
 
86
 
 
87
93
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
88
94
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
89
95
// restarted
90
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
 
96
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
91
97
 
92
98
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
93
 
static unsigned long last_pulse_at = 0;
 
99
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
94
100
 
95
101
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
96
 
static unsigned long segment_step = 0;
 
102
static unsigned long _segment_step = 0;
97
103
 
98
104
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
99
 
static unsigned long segment_step_sub_step = 0;
100
 
static unsigned long segment_step_sub = 0;
101
 
 
102
 
// flag to indicate that the drawing mode should be cycled to the next one
103
 
static bool inc_draw_mode = false;
104
 
 
105
 
// a bounce-managed button
106
 
static Bounce button( 3, 50 );
107
 
 
108
 
// the time
109
 
static int time_hours = 0;
110
 
static int time_minutes = 0;
111
 
static int time_seconds = 0;
112
 
 
113
 
// number of segments in a full display (rotation) is 60 (one per
114
 
// second) times the desired number of sub-divisions of a second
115
 
#define NUM_SECOND_SEGMENTS 5
116
 
#define NUM_SEGMENTS ( 60 * NUM_SECOND_SEGMENTS )
117
 
 
118
 
// clock draw direction
119
 
#define CLOCK_FORWARD 0
120
 
 
121
 
// rotate display (in segments)
122
 
#define CLOCK_SHIFT ( 58 * NUM_SECOND_SEGMENTS - 1 )
 
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
123
121
 
124
122
//_____________________________________________________________________________
125
123
//                                                                         code
126
124
 
127
125
 
128
 
// check for button presses
129
 
void checkButtons()
130
 
{
131
 
        // update buttons
132
 
        button.update();
133
 
 
134
 
        // notice button presses
135
 
        if( button.risingEdge() )
136
 
                inc_draw_mode = true;
137
 
}
138
 
 
139
 
 
140
 
// keep track of time
141
 
void trackTime()
142
 
{
143
 
        // previous time and any carried-over milliseconds
144
 
        static unsigned long last_time = millis();
145
 
        static unsigned long carry = 0;
146
 
 
147
 
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
148
 
        unsigned long next_time = millis();
149
 
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
150
 
 
151
 
        // update the previous time and carried-over milliseconds
152
 
        last_time = next_time;
153
 
        carry = delta % 1000;
154
 
 
155
 
        // add the seconds that have passed to the time
156
 
        time_seconds += delta / 1000;
157
 
        while( time_seconds >= 60 ) {
158
 
                time_seconds -= 60;
159
 
                time_minutes++;
160
 
                if( time_minutes >= 60 ) {
161
 
                        time_minutes -= 60;
162
 
                        time_hours++;
163
 
                        if( time_hours >= 24 )
164
 
                                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;
165
198
                }
166
199
        }
167
200
}
168
201
 
169
202
 
170
 
// turn an led on/off
171
 
void ledOn( int num, bool on )
172
 
{
173
 
        if( num < 0 || num > 9 ) return;
174
 
 
175
 
        // convert to pin no.
176
 
        num += 4;
177
 
 
178
 
        // pin 4 needs to be inverted (it's driving a PNP)
179
 
        if( num == 4 ) on = !on;
180
 
 
181
 
        digitalWrite( num, on? HIGH : LOW );
182
 
}
183
 
 
184
 
 
185
 
// draw a segment for the test display
186
 
void drawNextSegment_test( int segment )
187
 
{
188
 
        // turn on outside LEDs
189
 
        ledOn( 9, true );
190
 
 
191
 
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
192
 
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
193
 
        for( int a = 0; a < 9; a++ )
194
 
                ledOn( 8 - a, ( segment >> a ) & 1 );
195
 
}
196
 
 
197
 
 
198
 
// draw a segment for the time display
199
 
void drawNextSegment_time( int segment )
200
 
{
201
 
        int second = segment / NUM_SECOND_SEGMENTS;
202
 
        int second_segment = segment % NUM_SECOND_SEGMENTS;
203
 
 
204
 
        // what needs to be drawn?
205
 
        bool draw_tick = ( !second_segment && second % 5 == 0 && second ) ||
206
 
                ( second == 0 && second_segment == 1 ) ||
207
 
                ( second == 59 && second_segment == NUM_SECOND_SEGMENTS - 1 );
208
 
        bool draw_second = !second_segment && second == time_seconds;
209
 
        bool draw_minute = !second_segment && second == time_minutes;
210
 
        bool draw_hour = segment == time_hours * 5 * NUM_SECOND_SEGMENTS +
211
 
                ( 5 * NUM_SECOND_SEGMENTS * time_minutes / 60 );
212
 
 
213
 
        // set the LEDs
214
 
        ledOn( 9, true );
215
 
        ledOn( 8, draw_tick || draw_second );
216
 
        for( int a = 6; a <= 7; a++ )
217
 
                ledOn( a, draw_minute || draw_second );
218
 
        for( int a = 0; a <= 5; a++ )
219
 
                ledOn( a, draw_minute || draw_second || draw_hour );
220
 
}
221
 
 
222
 
 
223
203
// draw a display segment
224
 
void drawNextSegment( bool reset )
 
204
void draw_next_segment( bool reset )
225
205
{
226
 
        static int draw_mode = 0;
227
 
 
228
206
        // keep track of segment
229
207
#if CLOCK_FORWARD
230
208
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
234
212
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
235
213
#endif
236
214
 
237
 
        // handle mode switch requests
238
 
        if( reset && inc_draw_mode ) {
239
 
                inc_draw_mode = false;
240
 
                draw_mode++;
241
 
                if( draw_mode >= 2 )
242
 
                        draw_mode = 0;
243
 
        }
244
 
 
245
 
        // draw the segment
246
 
        switch( draw_mode ) {
247
 
        case 0: drawNextSegment_test( segment ); break;
248
 
        case 1: drawNextSegment_time( segment ); break;
249
 
        }
 
215
        // reset the text renderer
 
216
        TextRenderer::reset_buffer();
 
217
 
 
218
        // frame reset
 
219
        if( reset ) {
 
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();
250
248
 
251
249
#if CLOCK_FORWARD
252
250
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
257
255
 
258
256
 
259
257
// calculate time constants when a new pulse has occurred
260
 
void calculateSegmentTimes()
 
258
void calculate_segment_times()
261
259
{
262
260
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
263
261
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
264
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
262
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
265
263
        {
266
264
                // new segment stepping times
267
 
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
268
 
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
269
 
                segment_step_sub = 0;
270
 
                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;
271
269
        }
272
270
 
273
271
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
274
272
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
275
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
276
 
        new_pulse_at = 0;
 
273
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
274
        _new_pulse_at = 0;
277
275
}
278
276
 
279
277
 
280
278
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
281
279
// occurred
282
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
280
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
283
281
{
284
282
        static unsigned long end_time = 0;
285
283
 
286
284
        // handle reset
287
285
        if( reset )
288
 
                end_time = last_pulse_at;
 
286
                end_time = _last_pulse_at;
289
287
 
290
288
        // work out the time that this segment should be displayed until
291
 
        end_time += segment_step;
292
 
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
293
 
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
294
 
                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;
295
293
                end_time++;
296
294
        }
297
295
 
298
296
        // wait
299
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
297
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
300
298
}
301
299
 
302
300
 
303
301
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
304
 
void fanPulseHandler()
 
302
void fan_pulse_handler()
305
303
{
306
304
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
307
305
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
312
310
        if( !ignore )
313
311
        {
314
312
                // set a new pulse time
315
 
                new_pulse_at = micros();
 
313
                _new_pulse_at = micros();
316
314
        }
317
315
}
318
316
 
321
319
void setup()
322
320
{
323
321
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
324
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
322
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
325
323
        digitalWrite( 2, HIGH );
326
324
  
327
325
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
331
329
        // set up mode-switch button on pin 3
332
330
        pinMode( 3, INPUT );
333
331
        digitalWrite( 3, HIGH );
334
 
 
335
 
        // get the time from the real-time clock
336
 
        int rtc_data[ 7 ];
337
 
        RTC.get( rtc_data, true );
338
 
        time_hours = rtc_data[ DS1307_HR ];
339
 
        time_minutes = rtc_data[ DS1307_MIN ];
340
 
        time_seconds = rtc_data[ DS1307_SEC ];
341
 
 
342
 
        // serial comms
343
 
        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();
344
343
}
345
344
 
346
345
 
348
347
void loop()
349
348
{
350
349
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
351
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
350
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
351
 
 
352
        // update button
 
353
        _button.update();
352
354
 
353
355
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
354
356
        // that no state changes mid-display
355
357
        if( reset )
356
358
        {
357
 
                // check buttons
358
 
                checkButtons();
 
359
                // calculate segment times
 
360
                calculate_segment_times();
359
361
 
360
362
                // keep track of time
361
 
                trackTime();
 
363
                Time::update();
 
364
 
 
365
                // perform button events
 
366
                do_button_events();
362
367
        }
363
368
 
364
369
        // draw this segment
365
 
        drawNextSegment( reset );
366
 
 
367
 
        // do we need to recalculate segment times?
368
 
        if( reset )
369
 
                calculateSegmentTimes();
 
370
        draw_next_segment( reset );
370
371
 
371
372
        // wait till it's time to draw the next segment
372
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
373
        wait_till_end_of_segment( reset );
373
374
}