/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

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 "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"
81
90
 
82
91
//_____________________________________________________________________________
83
92
//                                                                         data
84
93
 
85
 
 
86
94
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
87
95
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
88
96
// restarted
89
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
 
97
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
90
98
 
91
99
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
92
 
static unsigned long last_pulse_at = 0;
 
100
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
93
101
 
94
102
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
95
 
static unsigned long segment_step = 0;
 
103
static unsigned long _segment_step = 0;
96
104
 
97
105
// 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, 5 );
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 )
 
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
116
123
 
117
124
//_____________________________________________________________________________
118
125
//                                                                         code
119
126
 
120
127
 
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;
 
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;
158
202
                }
159
203
        }
160
204
}
161
205
 
162
206
 
163
 
// draw a segment for the test display
164
 
void drawNextSegment_test( bool reset )
 
207
// draw a display segment
 
208
void draw_next_segment( bool reset )
165
209
{
166
210
        // keep track of segment
167
 
        static unsigned int segment = 0;
168
 
        if( reset ) segment = 0;
169
 
        segment++;
170
 
 
171
 
        // turn on inside and outside LEDs
172
 
        digitalWrite( 4, HIGH );
173
 
        digitalWrite( 13, HIGH );
174
 
 
175
 
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
176
 
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
177
 
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
178
 
                digitalWrite( 12 - a, ( ( segment >> a ) & 1 )? HIGH : LOW );
179
 
}
180
 
 
181
 
 
182
 
// draw a segment for the time display
183
 
void drawNextSegment_time( bool reset )
184
 
{
185
 
        static unsigned int second = 0;
186
 
        static unsigned int segment = 0;
187
 
 
188
 
        // 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
189
223
        if( reset ) {
190
 
                second = 0;
191
 
                segment = 0;
192
 
        }
193
 
 
194
 
        // what needs to be drawn?
195
 
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
196
 
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
197
 
        bool draw_minute = !segment && second == time_minutes;
198
 
        bool draw_hour = !segment && second == time_hours;
199
 
 
200
 
        // set the LEDs
201
 
        digitalWrite( 13, HIGH );
202
 
        digitalWrite( 12, draw_tick || draw_minute );
203
 
        for( int a = 10; a <= 11; a++ )
204
 
                digitalWrite( a, draw_minute || draw_second );
205
 
        for( int a = 4; a <= 9; a++ )
206
 
                digitalWrite( 10, draw_minute | draw_second || draw_hour );
207
 
 
208
 
        // inc position
209
 
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
210
 
                segment = 0;
211
 
                second++;
212
 
        }
213
 
}
214
 
 
215
 
 
216
 
// draw a display segment
217
 
void drawNextSegment( bool reset )
218
 
{
219
 
        static int draw_mode = 0;
220
 
 
221
 
        // handle mode switch requests
222
 
        if( reset && inc_draw_mode ) {
223
 
                inc_draw_mode = false;
224
 
                draw_mode++;
225
 
                if( draw_mode >= 2 )
226
 
                        draw_mode = 0;
227
 
        }
228
 
 
229
 
        // draw the segment
230
 
        switch( draw_mode ) {
231
 
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
232
 
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
233
 
        }
 
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
234
260
}
235
261
 
236
262
 
237
263
// calculate time constants when a new pulse has occurred
238
 
void calculateSegmentTimes()
 
264
void calculate_segment_times()
239
265
{
240
266
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
241
267
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
242
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
268
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
243
269
        {
244
270
                // new segment stepping times
245
 
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
246
 
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
247
 
                segment_step_sub = 0;
248
 
                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;
249
275
        }
250
276
 
251
277
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
252
278
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
253
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
254
 
        new_pulse_at = 0;
 
279
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
280
        _new_pulse_at = 0;
255
281
}
256
282
 
257
283
 
258
284
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
259
285
// occurred
260
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
286
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
261
287
{
262
288
        static unsigned long end_time = 0;
263
289
 
264
290
        // handle reset
265
291
        if( reset )
266
 
                end_time = last_pulse_at;
 
292
                end_time = _last_pulse_at;
267
293
 
268
294
        // work out the time that this segment should be displayed until
269
 
        end_time += segment_step;
270
 
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
271
 
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
272
 
                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;
273
299
                end_time++;
274
300
        }
275
301
 
276
302
        // wait
277
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
303
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
278
304
}
279
305
 
280
306
 
281
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
282
 
void fanPulseHandler()
 
307
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
 
308
void fan_pulse_handler()
283
309
{
284
310
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
285
311
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
290
316
        if( !ignore )
291
317
        {
292
318
                // set a new pulse time
293
 
                new_pulse_at = micros();
 
319
                _new_pulse_at = micros();
294
320
        }
295
321
}
296
322
 
298
324
// main setup
299
325
void setup()
300
326
{
301
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
302
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
327
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
 
328
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
303
329
        digitalWrite( 2, HIGH );
304
330
  
305
331
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
308
334
 
309
335
        // set up mode-switch button on pin 3
310
336
        pinMode( 3, INPUT );
311
 
 
312
 
        // get the time from the real-time clock
313
 
        int rtc_data[ 7 ];
314
 
        RTC.get( rtc_data, true );
315
 
        time_hours = rtc_data[ DS1307_HR ];
316
 
        time_minutes = rtc_data[ DS1307_MIN ];
317
 
        time_seconds = rtc_data[ DS1307_SEC ];
318
 
 
319
 
        // serial comms
320
 
        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();
321
349
}
322
350
 
323
351
 
325
353
void loop()
326
354
{
327
355
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
328
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
356
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
357
 
 
358
        // update button
 
359
        _button.update();
329
360
 
330
361
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
331
362
        // that no state changes mid-display
332
363
        if( reset )
333
364
        {
334
 
                // check buttons
335
 
                checkButtons();
 
365
                // calculate segment times
 
366
                calculate_segment_times();
336
367
 
337
368
                // keep track of time
338
 
                trackTime();
 
369
                Time::update();
 
370
 
 
371
                // perform button events
 
372
                do_button_events();
339
373
        }
340
374
 
341
375
        // draw this segment
342
 
        drawNextSegment( reset );
343
 
 
344
 
        // do we need to recalculate segment times?
345
 
        if( reset )
346
 
                calculateSegmentTimes();
 
376
        draw_next_segment( reset );
347
377
 
348
378
        // wait till it's time to draw the next segment
349
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
379
        wait_till_end_of_segment( reset );
350
380
}