/elec/propeller-clock

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  • Committer: Tim Marston
  • Date: 2013-03-31 17:07:11 UTC
  • Revision ID: tim@ed.am-20130331170711-okfhn3wx9y0eo99a
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added added

removed removed

src/propeller-clock.cc
 
1
/* -*- mode: c++; compile-command: "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, 50 );
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;
 
118
 
 
119
// interupt handler's "ignore every other" flag
 
120
static bool _pulse_ignore = true;
116
121
 
117
122
//_____________________________________________________________________________
118
123
//                                                                         code
119
124
 
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;
 
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;
158
151
                }
159
152
        }
160
153
}
161
154
 
162
155
 
163
 
// turn an led on/off
164
 
void ledOn( int num, bool on )
165
 
{
166
 
        if( num < 0 || num > 9 ) return;
167
 
 
168
 
        // convert to pin no.
169
 
        num += 4;
170
 
 
171
 
        // pin 4 needs to be inverted (it's driving a PNP)
172
 
        if( num == 4 ) on = !on;
173
 
 
174
 
        digitalWrite( num, on? HIGH : LOW );
175
 
}
176
 
 
177
 
 
178
 
// draw a segment for the test display
179
 
void drawNextSegment_test( bool reset )
 
156
// draw a display segment
 
157
void draw_next_segment( bool reset )
180
158
{
181
159
        // keep track of segment
182
 
        static unsigned int segment = 0;
183
 
        if( reset ) segment = 0;
184
 
        segment++;
185
 
 
186
 
        // turn on inside and outside LEDs
187
 
        ledOn( 0, true );
188
 
        ledOn( 9, true );
189
 
 
190
 
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
191
 
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
192
 
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
193
 
                ledOn( 8 - a, ( segment >> a ) & 1 );
194
 
}
195
 
 
196
 
 
197
 
// draw a segment for the time display
198
 
void drawNextSegment_time( bool reset )
199
 
{
200
 
        static int second = 0;
201
160
        static int segment = 0;
202
 
 
203
 
        // handle display reset
204
 
        if( reset ) {
205
 
                second = 0;
206
 
                segment = 0;
207
 
        }
208
 
 
209
 
        // what needs to be drawn?
210
 
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
211
 
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
212
 
        bool draw_minute = !segment && second == time_minutes;
213
 
        bool draw_hour = !segment && second == time_hours;
214
 
 
215
 
        // set the LEDs
216
 
        ledOn( 9, true );
217
 
        ledOn( 8, draw_tick || draw_minute );
218
 
        for( int a = 6; a <= 7; a++ )
219
 
                ledOn( a, draw_minute || draw_second );
220
 
        for( int a = 0; a <= 5; a++ )
221
 
                ledOn( a, draw_minute || draw_second || draw_hour );
222
 
 
223
 
        // inc position
224
 
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
225
 
                segment = 0;
226
 
                second++;
227
 
        }
228
 
}
229
 
 
230
 
 
231
 
// draw a display segment
232
 
void drawNextSegment( bool reset )
233
 
{
234
 
        static int draw_mode = 0;
235
 
 
236
 
        // handle mode switch requests
237
 
        if( reset && inc_draw_mode ) {
238
 
                inc_draw_mode = false;
239
 
                draw_mode++;
240
 
                if( draw_mode >= 2 )
241
 
                        draw_mode = 0;
242
 
        }
243
 
 
244
 
        // draw the segment
245
 
        switch( draw_mode ) {
246
 
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
247
 
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
248
 
        }
 
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
249
192
}
250
193
 
251
194
 
252
195
// calculate time constants when a new pulse has occurred
253
 
void calculateSegmentTimes()
 
196
void calculate_segment_times()
254
197
{
255
198
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
256
199
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
257
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
200
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
258
201
        {
259
202
                // new segment stepping times
260
 
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
261
 
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
262
 
                segment_step_sub = 0;
263
 
                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;
264
207
        }
265
208
 
266
209
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
267
210
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
268
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
269
 
        new_pulse_at = 0;
 
211
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
212
        _new_pulse_at = 0;
270
213
}
271
214
 
272
215
 
273
216
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
274
217
// occurred
275
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
218
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
276
219
{
277
220
        static unsigned long end_time = 0;
278
221
 
279
222
        // handle reset
280
223
        if( reset )
281
 
                end_time = last_pulse_at;
 
224
                end_time = _last_pulse_at;
282
225
 
283
226
        // work out the time that this segment should be displayed until
284
 
        end_time += segment_step;
285
 
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
286
 
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
287
 
                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;
288
231
                end_time++;
289
232
        }
290
233
 
291
234
        // wait
292
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
235
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
293
236
}
294
237
 
295
238
 
296
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
297
 
void fanPulseHandler()
 
239
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
 
240
void fan_pulse_handler()
298
241
{
299
242
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
300
243
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
301
244
        // we can't recalculate times on every pulse. Instead, we ignore
302
245
        // every other pulse so timings are based on a complete rotation.
303
 
        static bool ignore = true;
304
 
        ignore = !ignore;
305
 
        if( !ignore )
 
246
        _pulse_ignore = !_pulse_ignore;
 
247
        if( !_pulse_ignore )
306
248
        {
307
249
                // set a new pulse time
308
 
                new_pulse_at = micros();
 
250
                _new_pulse_at = micros();
309
251
        }
310
252
}
311
253
 
313
255
// main setup
314
256
void setup()
315
257
{
316
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
317
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
258
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
 
259
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
318
260
        digitalWrite( 2, HIGH );
319
261
  
320
262
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
324
266
        // set up mode-switch button on pin 3
325
267
        pinMode( 3, INPUT );
326
268
        digitalWrite( 3, HIGH );
327
 
 
328
 
        // get the time from the real-time clock
329
 
        int rtc_data[ 7 ];
330
 
        RTC.get( rtc_data, true );
331
 
        time_hours = rtc_data[ DS1307_HR ];
332
 
        time_minutes = rtc_data[ DS1307_MIN ];
333
 
        time_seconds = rtc_data[ DS1307_SEC ];
334
 
 
335
 
        // serial comms
336
 
        Serial.begin( 9600 );
 
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();
337
293
}
338
294
 
339
295
 
341
297
void loop()
342
298
{
343
299
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
344
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
300
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
301
 
 
302
        // update button
 
303
        _button.update();
345
304
 
346
305
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
347
306
        // that no state changes mid-display
348
307
        if( reset )
349
308
        {
350
 
                // check buttons
351
 
                checkButtons();
 
309
                // calculate segment times
 
310
                calculate_segment_times();
352
311
 
353
312
                // keep track of time
354
 
                trackTime();
 
313
                Time::update();
 
314
 
 
315
                // perform button events
 
316
                do_button_events();
355
317
        }
356
318
 
357
319
        // draw this segment
358
 
        drawNextSegment( reset );
359
 
 
360
 
        // do we need to recalculate segment times?
361
 
        if( reset )
362
 
                calculateSegmentTimes();
 
320
        draw_next_segment( reset );
363
321
 
364
322
        // wait till it's time to draw the next segment
365
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
323
        wait_till_end_of_segment( reset );
366
324
}