/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: 2012-05-23 23:02:50 UTC
  • Revision ID: tim@ed.am-20120523230250-3pls2u6zt3av0uam
fixed text glitch; extended all modes; added screen flip super-long press;
added button unpress debounde; moved interim button press ignoration to
settings mode; fixed left-over led issue; finished for demo!

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
src/propeller-clock.cc
 
1
/* -*- mode: c++; compile-command: "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/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"
64
91
 
65
92
//_____________________________________________________________________________
66
93
//                                                                         data
67
94
 
68
 
 
69
95
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
70
96
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
71
97
// restarted
72
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
 
98
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
73
99
 
74
100
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
75
 
static unsigned long last_pulse_at = 0;
 
101
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
76
102
 
77
103
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
78
 
static unsigned long segment_step = 0;
 
104
static unsigned long _segment_step = 0;
79
105
 
80
106
// 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 )
 
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;
 
118
 
 
119
// interupt handler's "ignore every other" flag
 
120
static bool _pulse_ignore = true;
99
121
 
100
122
//_____________________________________________________________________________
101
123
//                                                                         code
102
124
 
103
 
 
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;
 
125
// perform button events
 
126
void do_button_events()
 
127
{
 
128
        // loop through pending events
 
129
        while( int event = _button.get_event() )
 
130
        {
 
131
                switch( event )
 
132
                {
 
133
                case 1:
 
134
                        // short press
 
135
                        _modes[ _mode ]->press();
 
136
                        break;
 
137
                case 2:
 
138
                        // long press
 
139
                        _modes[ _mode ]->long_press();
 
140
                        break;
 
141
                case 3:
 
142
                        // looooong press (change major mode)
 
143
                        _modes[ _mode ]->deactivate();
 
144
                        if( !_modes[ ++_mode ] ) _mode = 0;
 
145
                        _modes[ _mode ]->activate();
 
146
                        break;
 
147
                case 4:
 
148
                        // switch display upside-down
 
149
                        _pulse_ignore = !_pulse_ignore;
 
150
                        break;
141
151
                }
142
152
        }
143
153
}
144
154
 
145
155
 
146
 
// draw a segment for the test display
147
 
void drawNextSegment_test( bool reset )
 
156
// draw a display segment
 
157
void draw_next_segment( bool reset )
148
158
{
149
159
        // 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
172
 
        if( reset ) {
173
 
                second = 0;
174
 
                segment = 0;
175
 
        }
176
 
 
177
 
        // what needs to be drawn?
178
 
        bool draw_tick = second % 5 == 0;
179
 
        bool draw_second = second == time_seconds;
180
 
        bool draw_minute = second == time_minute;
181
 
        bool draw_hour = 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
 
        }
 
160
        static int segment = 0;
 
161
#if CLOCK_FORWARD
 
162
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
 
163
#else
 
164
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
 
165
#endif
 
166
 
 
167
        // reset the text renderer's buffer
 
168
        TextRenderer::reset_buffer();
 
169
 
 
170
        if( reset )
 
171
        {
 
172
                _modes[ _mode ]->draw_reset();
 
173
 
 
174
                // tell the text services we're starting a new frame
 
175
                Text::draw_reset();
 
176
        }
 
177
 
 
178
        // draw
 
179
        _modes[ _mode ]->draw( segment );
 
180
 
 
181
        // draw text
 
182
        Text::draw( segment );
 
183
 
 
184
        // draw text rednerer's buffer
 
185
        TextRenderer::output_buffer();
 
186
 
 
187
#if CLOCK_FORWARD
 
188
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
 
189
#else
 
190
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
 
191
#endif
217
192
}
218
193
 
219
194
 
220
195
// calculate time constants when a new pulse has occurred
221
 
void calculateSegmentTimes()
 
196
void calculate_segment_times()
222
197
{
223
198
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
224
199
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
225
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
200
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
226
201
        {
227
202
                // 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;
 
203
                unsigned long delta = _new_pulse_at - _last_pulse_at;
 
204
                _segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
205
                _segment_step_sub = 0;
 
206
                _segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
232
207
        }
233
208
 
234
209
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
235
210
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
236
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
237
 
        new_pulse_at = 0;
 
211
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
212
        _new_pulse_at = 0;
238
213
}
239
214
 
240
215
 
241
216
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
242
217
// occurred
243
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
218
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
244
219
{
245
220
        static unsigned long end_time = 0;
246
221
 
247
222
        // handle reset
248
223
        if( reset )
249
 
                end_time = last_pulse_at;
 
224
                end_time = _last_pulse_at;
250
225
 
251
226
        // 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;
 
227
        end_time += _segment_step;
 
228
        _segment_step_sub += _segment_step_sub_step;
 
229
        if( _segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
230
                _segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
256
231
                end_time++;
257
232
        }
258
233
 
259
234
        // wait
260
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
235
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
261
236
}
262
237
 
263
238
 
264
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
265
 
void fanPulseHandler()
 
239
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
 
240
void fan_pulse_handler()
266
241
{
267
242
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
268
243
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
269
244
        // we can't recalculate times on every pulse. Instead, we ignore
270
245
        // every other pulse so timings are based on a complete rotation.
271
 
        static bool ignore = true;
272
 
        ignore = !ignore;
273
 
        if( !ignore )
 
246
        _pulse_ignore = !_pulse_ignore;
 
247
        if( !_pulse_ignore )
274
248
        {
275
249
                // set a new pulse time
276
 
                new_pulse_at = micros();
 
250
                _new_pulse_at = micros();
277
251
        }
278
252
}
279
253
 
281
255
// main setup
282
256
void setup()
283
257
{
284
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
285
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
258
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
 
259
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
286
260
        digitalWrite( 2, HIGH );
287
261
  
288
262
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
291
265
 
292
266
        // set up mode-switch button on pin 3
293
267
        pinMode( 3, INPUT );
294
 
 
295
 
        // serial comms
296
 
        Serial.begin( 9600 );
 
268
        digitalWrite( 3, HIGH );
 
269
        static int event_times[] = { 10, 500, 2000, 4000, 0 };
 
270
        _button.set_event_times( event_times );
 
271
 
 
272
        // initialise RTC
 
273
        Time::load_time();
 
274
 
 
275
        // init text renderer
 
276
        TextRenderer::init();
 
277
 
 
278
        // reset text
 
279
        Text::reset();
 
280
        leds_off();
 
281
 
 
282
        static SwitcherMajorMode switcher;
 
283
        static SettingsMajorMode settings( _button );
 
284
 
 
285
        // add major modes
 
286
        int mode = 0;
 
287
        _modes[ mode++ ] = &switcher;
 
288
        _modes[ mode++ ] = &settings;
 
289
        _modes[ mode ] = 0;
 
290
 
 
291
        // activate the current major mode
 
292
        _modes[ _mode ]->activate();
297
293
}
298
294
 
299
295
 
301
297
void loop()
302
298
{
303
299
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
304
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
300
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
301
 
 
302
        // update button
 
303
        _button.update();
305
304
 
306
305
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
307
306
        // that no state changes mid-display
308
307
        if( reset )
309
308
        {
310
 
                // check buttons
311
 
                checkButtons();
 
309
                // calculate segment times
 
310
                calculate_segment_times();
312
311
 
313
312
                // keep track of time
314
 
                trackTime();
 
313
                Time::update();
 
314
 
 
315
                // perform button events
 
316
                do_button_events();
315
317
        }
316
318
 
317
319
        // draw this segment
318
 
        drawNextSegment( reset );
319
 
 
320
 
        // do we need to recalculate segment times?
321
 
        if( reset )
322
 
                calculateSegmentTimes();
 
320
        draw_next_segment( reset );
323
321
 
324
322
        // wait till it's time to draw the next segment
325
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
323
        wait_till_end_of_segment( reset );
326
324
}