/elec/propeller-clock

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  • Committer: edam
  • Date: 2012-05-18 12:11:01 UTC
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switched back to using classes for modes

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Lines of Context:
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/switcher_major_mode.h"
 
83
#include "modes/settings_major_mode.h"
 
84
#include "modes/analogue_clock_mode.h"
 
85
#include "modes/digital_clock_mode.h"
 
86
#include "modes/info_mode.h"
 
87
#include "modes/test_pattern_mode.h"
 
88
#include "text.h"
 
89
#include "text_renderer.h"
 
90
#include "common.h"
81
91
 
82
92
//_____________________________________________________________________________
83
93
//                                                                         data
84
94
 
85
 
 
86
95
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
87
96
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
88
97
// restarted
89
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
 
98
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
90
99
 
91
100
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
92
 
static unsigned long last_pulse_at = 0;
 
101
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
93
102
 
94
103
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
95
 
static unsigned long segment_step = 0;
 
104
static unsigned long _segment_step = 0;
96
105
 
97
106
// 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 )
 
107
static unsigned long _segment_step_sub_step = 0;
 
108
static unsigned long _segment_step_sub = 0;
 
109
 
 
110
// the button
 
111
static Button _button( 3 );
 
112
 
 
113
// major modes
 
114
static MajorMode *_modes[ 3 ];
 
115
 
 
116
// current major mode
 
117
static int _mode = 0;
116
118
 
117
119
//_____________________________________________________________________________
118
120
//                                                                         code
119
121
 
120
 
 
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;
 
122
// perform button events
 
123
void do_button_events()
 
124
{
 
125
        // loop through pending events
 
126
        while( int event = _button.get_event() )
 
127
        {
 
128
                switch( event )
 
129
                {
 
130
                case 1:
 
131
                        // short press
 
132
                        _modes[ _mode ]->press();
 
133
                        break;
 
134
                case 2:
 
135
                        // long press
 
136
                        _modes[ _mode ]->long_press();
 
137
                        break;
 
138
                case 3:
 
139
                        // looooong press (change major mode)
 
140
                        _modes[ _mode ]->deactivate();
 
141
                        if( !_modes[ ++_mode ] ) _mode = 0;
 
142
                        _modes[ _mode ]->activate();
 
143
                        break;
158
144
                }
159
145
        }
160
146
}
161
147
 
162
148
 
163
 
// draw a segment for the test display
164
 
void drawNextSegment_test( bool reset )
 
149
// draw a display segment
 
150
void draw_next_segment( bool reset )
165
151
{
166
152
        // 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
189
 
        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
 
        }
 
153
#if CLOCK_FORWARD
 
154
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
 
155
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
 
156
#else
 
157
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
 
158
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
 
159
#endif
 
160
 
 
161
        // reset the text renderer's buffer
 
162
        TextRenderer::reset_buffer();
 
163
 
 
164
        if( reset )
 
165
        {
 
166
                _modes[ _mode ]->draw_reset();
 
167
 
 
168
                // tell the text services we're starting a new frame
 
169
                Text::draw_reset();
 
170
        }
 
171
 
 
172
        // draw
 
173
        _modes[ _mode ]->draw( segment );
 
174
 
 
175
        // TODO: remove this hack
 
176
        Text::post_draw();
 
177
 
 
178
        // draw text rednerer's buffer
 
179
        TextRenderer::output_buffer();
 
180
 
 
181
#if CLOCK_FORWARD
 
182
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
 
183
#else
 
184
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
 
185
#endif
234
186
}
235
187
 
236
188
 
237
189
// calculate time constants when a new pulse has occurred
238
 
void calculateSegmentTimes()
 
190
void calculate_segment_times()
239
191
{
240
192
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
241
193
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
242
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
194
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
243
195
        {
244
196
                // 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;
 
197
                unsigned long delta = _new_pulse_at - _last_pulse_at;
 
198
                _segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
199
                _segment_step_sub = 0;
 
200
                _segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
249
201
        }
250
202
 
251
203
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
252
204
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
253
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
254
 
        new_pulse_at = 0;
 
205
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
206
        _new_pulse_at = 0;
255
207
}
256
208
 
257
209
 
258
210
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
259
211
// occurred
260
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
212
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
261
213
{
262
214
        static unsigned long end_time = 0;
263
215
 
264
216
        // handle reset
265
217
        if( reset )
266
 
                end_time = last_pulse_at;
 
218
                end_time = _last_pulse_at;
267
219
 
268
220
        // 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;
 
221
        end_time += _segment_step;
 
222
        _segment_step_sub += _segment_step_sub_step;
 
223
        if( _segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
224
                _segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
273
225
                end_time++;
274
226
        }
275
227
 
276
228
        // wait
277
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
229
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
278
230
}
279
231
 
280
232
 
281
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
282
 
void fanPulseHandler()
 
233
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
 
234
void fan_pulse_handler()
283
235
{
284
236
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
285
237
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
290
242
        if( !ignore )
291
243
        {
292
244
                // set a new pulse time
293
 
                new_pulse_at = micros();
 
245
                _new_pulse_at = micros();
294
246
        }
295
247
}
296
248
 
298
250
// main setup
299
251
void setup()
300
252
{
301
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
302
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
253
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
 
254
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
303
255
        digitalWrite( 2, HIGH );
304
256
  
305
257
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
308
260
 
309
261
        // set up mode-switch button on pin 3
310
262
        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 );
 
263
        digitalWrite( 3, HIGH );
 
264
        static int event_times[] = { 5, 500, 4000, 0 };
 
265
        _button.set_event_times( event_times );
 
266
 
 
267
        // initialise RTC
 
268
        Time::init();
 
269
 
 
270
        // init text renderer
 
271
        TextRenderer::init();
 
272
 
 
273
        // reset text
 
274
        Text::reset();
 
275
        leds_off();
 
276
 
 
277
        static SwitcherMajorMode switcher;
 
278
        static SettingsMajorMode settings;
 
279
 
 
280
        // add major modes
 
281
        int mode = 0;
 
282
        _modes[ mode++ ] = &switcher;
 
283
        _modes[ mode++ ] = &settings;
 
284
        _modes[ mode ] = 0;
 
285
 
 
286
        // activate the current major mode
 
287
        _modes[ _mode ]->activate();
321
288
}
322
289
 
323
290
 
325
292
void loop()
326
293
{
327
294
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
328
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
295
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
296
 
 
297
        // update button
 
298
        _button.update();
329
299
 
330
300
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
331
301
        // that no state changes mid-display
332
302
        if( reset )
333
303
        {
334
 
                // check buttons
335
 
                checkButtons();
 
304
                // calculate segment times
 
305
                calculate_segment_times();
336
306
 
337
307
                // keep track of time
338
 
                trackTime();
 
308
                Time::update();
 
309
 
 
310
                // perform button events
 
311
                do_button_events();
339
312
        }
340
313
 
341
314
        // draw this segment
342
 
        drawNextSegment( reset );
343
 
 
344
 
        // do we need to recalculate segment times?
345
 
        if( reset )
346
 
                calculateSegmentTimes();
 
315
        draw_next_segment( reset );
347
316
 
348
317
        // wait till it's time to draw the next segment
349
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
318
        wait_till_end_of_segment( reset );
350
319
}