/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 22:48:38 UTC
  • Revision ID: tim@ed.am-20120517224838-25hjd6umh35vmtwn
updated arduino.mk

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
src/propeller-clock.cc
1
 
//
2
 
// propeller-clock.pde
3
 
//
4
 
// A propeller clock.
5
 
 
 
1
/* -*- mode: c++; compile-command: "BOARD=pro5v make"; -*- */
 
2
/*
 
3
 * propeller-clock.ino
 
4
 *
 
5
 * Copyright (C) 2011 Tim Marston <tim@ed.am> and Dan Marston.
 
6
 *
 
7
 * This file is part of propeller-clock (hereafter referred to as "this
 
8
 * program"). See http://ed.am/dev/software/arduino/propeller-clock for more
 
9
 * information.
 
10
 *
 
11
 * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
 
12
 * it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published
 
13
 * by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
 
14
 * (at your option) any later version.
 
15
 *
 
16
 * This program is distributed in the hope that it will be useful,
 
17
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 
18
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 
19
 * GNU Lesser General Public License for more details.
 
20
 *
 
21
 * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
 
22
 * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 
23
 */
 
24
 
 
25
/******************************************************************************
 
26
 
 
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
 
75
 
 
76
******************************************************************************/
 
77
 
 
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"
 
90
 
 
91
//_____________________________________________________________________________
 
92
//                                                                         data
 
93
 
 
94
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
 
95
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
 
96
// restarted
 
97
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
 
98
 
 
99
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
 
100
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
 
101
 
 
102
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
 
103
static unsigned long _segment_step = 0;
 
104
 
 
105
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
 
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
 
123
 
 
124
//_____________________________________________________________________________
 
125
//                                                                         code
 
126
 
 
127
 
 
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;
 
202
                }
 
203
        }
 
204
}
 
205
 
 
206
 
 
207
// draw a display segment
 
208
void draw_next_segment( bool reset )
 
209
{
 
210
        // keep track of segment
 
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
 
223
        if( reset ) {
 
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
 
260
}
 
261
 
 
262
 
 
263
// calculate time constants when a new pulse has occurred
 
264
void calculate_segment_times()
 
265
{
 
266
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
 
267
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
 
268
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
 
269
        {
 
270
                // new segment stepping times
 
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;
 
275
        }
 
276
 
 
277
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
 
278
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
 
279
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
280
        _new_pulse_at = 0;
 
281
}
 
282
 
 
283
 
 
284
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
 
285
// occurred
 
286
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
 
287
{
 
288
        static unsigned long end_time = 0;
 
289
 
 
290
        // handle reset
 
291
        if( reset )
 
292
                end_time = _last_pulse_at;
 
293
 
 
294
        // work out the time that this segment should be displayed until
 
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;
 
299
                end_time++;
 
300
        }
 
301
 
 
302
        // wait
 
303
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
 
304
}
 
305
 
 
306
 
 
307
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
 
308
void fan_pulse_handler()
 
309
{
 
310
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
 
311
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
 
312
        // we can't recalculate times on every pulse. Instead, we ignore
 
313
        // every other pulse so timings are based on a complete rotation.
 
314
        static bool ignore = true;
 
315
        ignore = !ignore;
 
316
        if( !ignore )
 
317
        {
 
318
                // set a new pulse time
 
319
                _new_pulse_at = micros();
 
320
        }
 
321
}
 
322
 
 
323
 
 
324
// main setup
6
325
void setup()
7
326
{
8
 
  // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
9
 
  attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
10
 
  digitalWrite( 2, HIGH );
 
327
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
 
328
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
 
329
        digitalWrite( 2, HIGH );
11
330
  
12
 
  // set up output pins (4 to 13) for the led array
13
 
  for( int a = 4; a < 14; a++ )
14
 
    pinMode( a, OUTPUT );
15
 
 
16
 
  // serial comms
17
 
  Serial.begin( 9600 );
18
 
}
19
 
 
20
 
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that has just
21
 
// occurred, which means that segment drawing needs to be restarted
22
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
23
 
 
24
 
// interrupt handler to count the number of fan pulses
25
 
void fanPulseHandler()
26
 
{
27
 
  // ignore every other pulse
28
 
  static bool ignore = true;
29
 
  ignore = !ignore;
30
 
  if( !ignore )
31
 
  {
32
 
    // set a new pulse time
33
 
    new_pulse_at = micros();
34
 
  }
35
 
}
36
 
 
37
 
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has occurred
38
 
void endOfSegmentDelay()
39
 
{
40
 
  while( micros() < next_segment_at && !new_pulse_at );
41
 
}
42
 
 
 
331
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
 
332
        for( int a = 4; a < 14; a++ )
 
333
                pinMode( a, OUTPUT );
 
334
 
 
335
        // set up mode-switch button on pin 3
 
336
        pinMode( 3, INPUT );
 
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();
 
349
}
 
350
 
 
351
 
 
352
// main loop
43
353
void loop()
44
354
{
45
 
  static int led = 4;
46
 
 
47
 
  unsigned long loop_start_time = micros();
48
 
 
49
 
  // wait till it's time to draw the next segment
50
 
  
 
355
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
 
356
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
357
 
 
358
        // update button
 
359
        _button.update();
 
360
 
 
361
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
 
362
        // that no state changes mid-display
 
363
        if( reset )
 
364
        {
 
365
                // calculate segment times
 
366
                calculate_segment_times();
 
367
 
 
368
                // keep track of time
 
369
                Time::update();
 
370
 
 
371
                // perform button events
 
372
                do_button_events();
 
373
        }
 
374
 
 
375
        // draw this segment
 
376
        draw_next_segment( reset );
 
377
 
 
378
        // wait till it's time to draw the next segment
 
379
        wait_till_end_of_segment( reset );
51
380
}