/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: 2012-05-18 14:40:04 UTC
  • Revision ID: tim@ed.am-20120518144004-uuz2zrjmyr78wqd5
updated emacs compile command and readjusted clock shift

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
src/propeller-clock.cc
1
 
/* -*- mode: c++; compile-command: "BOARD=pro5v make"; -*- */
 
1
/* -*- mode: c++; compile-command: "make"; -*- */
2
2
/*
3
3
 * propeller-clock.ino
4
4
 *
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/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"
82
91
 
83
92
//_____________________________________________________________________________
84
93
//                                                                         data
85
94
 
86
 
 
87
95
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
88
96
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
89
97
// restarted
90
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
 
98
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
91
99
 
92
100
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
93
 
static unsigned long last_pulse_at = 0;
 
101
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
94
102
 
95
103
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
96
 
static unsigned long segment_step = 0;
 
104
static unsigned long _segment_step = 0;
97
105
 
98
106
// 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 )
 
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;
123
118
 
124
119
//_____________________________________________________________________________
125
120
//                                                                         code
126
121
 
127
 
 
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;
 
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;
165
144
                }
166
145
        }
167
146
}
168
147
 
169
148
 
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
149
// draw a display segment
224
 
void drawNextSegment( bool reset )
 
150
void draw_next_segment( bool reset )
225
151
{
226
 
        static int draw_mode = 0;
227
 
 
228
152
        // keep track of segment
229
153
#if CLOCK_FORWARD
230
154
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
234
158
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
235
159
#endif
236
160
 
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
 
        }
 
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();
250
180
 
251
181
#if CLOCK_FORWARD
252
182
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
257
187
 
258
188
 
259
189
// calculate time constants when a new pulse has occurred
260
 
void calculateSegmentTimes()
 
190
void calculate_segment_times()
261
191
{
262
192
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
263
193
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
264
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
194
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
265
195
        {
266
196
                // 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;
 
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;
271
201
        }
272
202
 
273
203
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
274
204
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
275
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
276
 
        new_pulse_at = 0;
 
205
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
206
        _new_pulse_at = 0;
277
207
}
278
208
 
279
209
 
280
210
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
281
211
// occurred
282
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
212
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
283
213
{
284
214
        static unsigned long end_time = 0;
285
215
 
286
216
        // handle reset
287
217
        if( reset )
288
 
                end_time = last_pulse_at;
 
218
                end_time = _last_pulse_at;
289
219
 
290
220
        // 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;
 
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;
295
225
                end_time++;
296
226
        }
297
227
 
298
228
        // wait
299
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
229
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
300
230
}
301
231
 
302
232
 
303
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
304
 
void fanPulseHandler()
 
233
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
 
234
void fan_pulse_handler()
305
235
{
306
236
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
307
237
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
312
242
        if( !ignore )
313
243
        {
314
244
                // set a new pulse time
315
 
                new_pulse_at = micros();
 
245
                _new_pulse_at = micros();
316
246
        }
317
247
}
318
248
 
320
250
// main setup
321
251
void setup()
322
252
{
323
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
324
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
253
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
 
254
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
325
255
        digitalWrite( 2, HIGH );
326
256
  
327
257
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
331
261
        // set up mode-switch button on pin 3
332
262
        pinMode( 3, INPUT );
333
263
        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 );
 
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();
344
288
}
345
289
 
346
290
 
348
292
void loop()
349
293
{
350
294
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
351
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
295
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
296
 
 
297
        // update button
 
298
        _button.update();
352
299
 
353
300
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
354
301
        // that no state changes mid-display
355
302
        if( reset )
356
303
        {
357
 
                // check buttons
358
 
                checkButtons();
 
304
                // calculate segment times
 
305
                calculate_segment_times();
359
306
 
360
307
                // keep track of time
361
 
                trackTime();
 
308
                Time::update();
 
309
 
 
310
                // perform button events
 
311
                do_button_events();
362
312
        }
363
313
 
364
314
        // draw this segment
365
 
        drawNextSegment( reset );
366
 
 
367
 
        // do we need to recalculate segment times?
368
 
        if( reset )
369
 
                calculateSegmentTimes();
 
315
        draw_next_segment( reset );
370
316
 
371
317
        // wait till it's time to draw the next segment
372
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
318
        wait_till_end_of_segment( reset );
373
319
}