/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: 2012-05-17 19:17:05 UTC
  • Revision ID: tim@ed.am-20120517191705-3d28d50tw8w51v7g
removed 5V regulator from scematic and replaced the connection to the regulator
on the Arduino -- ecause that's what we should be using and out seperate
regulator is only working around a fault in out arduino

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
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 "modes/info_mode.h"
 
87
#include "text.h"
 
88
#include "text_renderer.h"
 
89
#include "common.h"
64
90
 
65
91
//_____________________________________________________________________________
66
92
//                                                                         data
67
93
 
68
 
 
69
94
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
70
95
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
71
96
// restarted
72
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
 
97
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
73
98
 
74
99
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
75
 
static unsigned long last_pulse_at = 0;
 
100
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
76
101
 
77
102
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
78
 
static unsigned long segment_step = 0;
 
103
static unsigned long _segment_step = 0;
79
104
 
80
105
// 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 )
 
106
static unsigned long _segment_step_sub_step = 0;
 
107
static unsigned long _segment_step_sub = 0;
 
108
 
 
109
// the button
 
110
static Button _button( 3 );
 
111
 
 
112
// modes
 
113
static int _major_mode = 0;
 
114
static int _minor_mode = 0;
 
115
 
 
116
#define MAIN_MODE_IDX 1
 
117
#define SETTINGS_MODE_IDX 0
 
118
 
 
119
#define ANALOGUE_CLOCK_IDX 0
 
120
#define DIGITAL_CLOCK_IDX 1
 
121
#define TEST_PATTERN_IDX 2
 
122
#define INFO_MODE_IDX 3
99
123
 
100
124
//_____________________________________________________________________________
101
125
//                                                                         code
102
126
 
103
127
 
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;
 
128
// activate the current minor mode
 
129
void activate_minor_mode()
 
130
{
 
131
        // reset text
 
132
        Text::reset();
 
133
        leds_off();
 
134
 
 
135
        // give the mode a chance to init
 
136
        switch( _minor_mode ) {
 
137
        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_activate(); break;
 
138
        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_activate(); break;
 
139
        case INFO_MODE_IDX: info_mode_activate(); break;
 
140
        }
 
141
}
 
142
 
 
143
 
 
144
// activate major mode
 
145
void activate_major_mode()
 
146
{
 
147
        // reset text
 
148
        Text::reset();
 
149
        leds_off();
 
150
 
 
151
        // reset buttons
 
152
        _button.set_press_mode( _major_mode != SETTINGS_MODE_IDX );
 
153
 
 
154
        // give the mode a chance to init
 
155
        switch( _major_mode ) {
 
156
        case MAIN_MODE_IDX: activate_minor_mode(); break;
 
157
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_activate(); break;
 
158
        }
 
159
}
 
160
 
 
161
 
 
162
// perform button events
 
163
void do_button_events()
 
164
{
 
165
        // loop through pending events
 
166
        while( int event = _button.get_event() )
 
167
        {
 
168
                switch( event )
 
169
                {
 
170
                case 1:
 
171
                        // short press
 
172
                        switch( _major_mode ) {
 
173
                        case MAIN_MODE_IDX:
 
174
                                switch( _minor_mode ) {
 
175
                                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_press(); break;
 
176
                                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_press(); break;
 
177
                                case INFO_MODE_IDX: info_mode_press(); break;
 
178
                                }
 
179
                                break;
 
180
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_press(); break;
 
181
                        }
 
182
                        break;
 
183
 
 
184
                case 2:
 
185
                        // long press
 
186
                        switch( _major_mode ) {
 
187
                        case MAIN_MODE_IDX:
 
188
                                if( ++_minor_mode >= 3 )
 
189
                                        _minor_mode = 0;
 
190
                                activate_minor_mode();
 
191
                                break;
 
192
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_long_press(); break;
 
193
                        }
 
194
                        break;
 
195
 
 
196
                case 3:
 
197
                        // looooong press (change major mode)
 
198
                        if( ++_major_mode > 1 )
 
199
                                _major_mode = 0;
 
200
                        activate_major_mode();
 
201
                        break;
141
202
                }
142
203
        }
143
204
}
144
205
 
145
206
 
146
 
// draw a segment for the test display
147
 
void drawNextSegment_test( bool reset )
 
207
// draw a display segment
 
208
void draw_next_segment( bool reset )
148
209
{
149
210
        // 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
 
211
#if CLOCK_FORWARD
 
212
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
 
213
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
 
214
#else
 
215
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
 
216
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
 
217
#endif
 
218
 
 
219
        // reset the text renderer
 
220
        TextRenderer::reset_buffer();
 
221
 
 
222
        // frame reset
172
223
        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
 
        }
 
224
                switch( _major_mode ) {
 
225
                case MAIN_MODE_IDX:
 
226
                        switch( _minor_mode ) {
 
227
                        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw_reset(); break;
 
228
                        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw_reset(); break;
 
229
                        case INFO_MODE_IDX: info_mode_draw_reset(); break;
 
230
                        }
 
231
                        break;
 
232
                case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw_reset(); break;
 
233
                }
 
234
 
 
235
                // tell the text services we're starting a new frame
 
236
                Text::draw_reset();
 
237
        }
 
238
 
 
239
        // draw
 
240
        switch( _major_mode ) {
 
241
        case MAIN_MODE_IDX:
 
242
                switch( _minor_mode ) {
 
243
                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw( segment ); break;
 
244
                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw( segment ); break;
 
245
                case TEST_PATTERN_IDX: test_pattern_draw( segment ); break;
 
246
                case INFO_MODE_IDX: info_mode_draw( segment ); break;
 
247
                }
 
248
                break;
 
249
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw( segment ); break;
 
250
        }
 
251
 
 
252
        // draw any text that was rendered
 
253
        TextRenderer::output_buffer();
 
254
 
 
255
#if CLOCK_FORWARD
 
256
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
 
257
#else
 
258
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
 
259
#endif
217
260
}
218
261
 
219
262
 
220
263
// calculate time constants when a new pulse has occurred
221
 
void calculateSegmentTimes()
 
264
void calculate_segment_times()
222
265
{
223
266
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
224
267
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
225
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
268
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
226
269
        {
227
270
                // 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;
 
271
                unsigned long delta = _new_pulse_at - _last_pulse_at;
 
272
                _segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
273
                _segment_step_sub = 0;
 
274
                _segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
232
275
        }
233
276
 
234
277
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
235
278
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
236
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
237
 
        new_pulse_at = 0;
 
279
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
280
        _new_pulse_at = 0;
238
281
}
239
282
 
240
283
 
241
284
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
242
285
// occurred
243
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
286
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
244
287
{
245
288
        static unsigned long end_time = 0;
246
289
 
247
290
        // handle reset
248
291
        if( reset )
249
 
                end_time = last_pulse_at;
 
292
                end_time = _last_pulse_at;
250
293
 
251
294
        // 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;
 
295
        end_time += _segment_step;
 
296
        _segment_step_sub += _segment_step_sub_step;
 
297
        if( _segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
298
                _segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
256
299
                end_time++;
257
300
        }
258
301
 
259
302
        // wait
260
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
303
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
261
304
}
262
305
 
263
306
 
264
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
265
 
void fanPulseHandler()
 
307
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
 
308
void fan_pulse_handler()
266
309
{
267
310
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
268
311
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
273
316
        if( !ignore )
274
317
        {
275
318
                // set a new pulse time
276
 
                new_pulse_at = micros();
 
319
                _new_pulse_at = micros();
277
320
        }
278
321
}
279
322
 
281
324
// main setup
282
325
void setup()
283
326
{
284
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
285
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
327
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
 
328
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
286
329
        digitalWrite( 2, HIGH );
287
330
  
288
331
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
291
334
 
292
335
        // set up mode-switch button on pin 3
293
336
        pinMode( 3, INPUT );
294
 
 
295
 
        // serial comms
296
 
        Serial.begin( 9600 );
 
337
        digitalWrite( 3, HIGH );
 
338
        static int event_times[] = { 5, 500, 4000, 0 };
 
339
        _button.set_event_times( event_times );
 
340
 
 
341
        // initialise RTC
 
342
        Time::init();
 
343
 
 
344
        // init text renderer
 
345
        TextRenderer::init();
 
346
 
 
347
        // activate the minor mode
 
348
        activate_major_mode();
297
349
}
298
350
 
299
351
 
301
353
void loop()
302
354
{
303
355
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
304
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
356
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
357
 
 
358
        // update button
 
359
        _button.update();
305
360
 
306
361
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
307
362
        // that no state changes mid-display
308
363
        if( reset )
309
364
        {
310
 
                // check buttons
311
 
                checkButtons();
 
365
                // calculate segment times
 
366
                calculate_segment_times();
312
367
 
313
368
                // keep track of time
314
 
                trackTime();
 
369
                Time::update();
 
370
 
 
371
                // perform button events
 
372
                do_button_events();
315
373
        }
316
374
 
317
375
        // draw this segment
318
 
        drawNextSegment( reset );
319
 
 
320
 
        // do we need to recalculate segment times?
321
 
        if( reset )
322
 
                calculateSegmentTimes();
 
376
        draw_next_segment( reset );
323
377
 
324
378
        // wait till it's time to draw the next segment
325
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
379
        wait_till_end_of_segment( reset );
326
380
}