/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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removed removed

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 )
 
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;
117
121
 
118
122
//_____________________________________________________________________________
119
123
//                                                                         code
120
124
 
121
 
 
122
 
// check for button presses
123
 
void checkButtons()
124
 
{
125
 
        // update buttons
126
 
        button.update();
127
 
 
128
 
        // notice button presses
129
 
        if( button.risingEdge() )
130
 
                inc_draw_mode = true;
131
 
}
132
 
 
133
 
 
134
 
// keep track of time
135
 
void trackTime()
136
 
{
137
 
        // previous time and any carried-over milliseconds
138
 
        static unsigned long last_time = millis();
139
 
        static unsigned long carry = 0;
140
 
 
141
 
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
142
 
        unsigned long next_time = millis();
143
 
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
144
 
 
145
 
        // update the previous time and carried-over milliseconds
146
 
        last_time = next_time;
147
 
        carry = delta % 1000;
148
 
 
149
 
        // add the seconds that have passed to the time
150
 
        time_seconds += delta / 1000;
151
 
        while( time_seconds >= 60 ) {
152
 
                time_seconds -= 60;
153
 
                time_minutes++;
154
 
                if( time_minutes >= 60 ) {
155
 
                        time_minutes -= 60;
156
 
                        time_hours++;
157
 
                        if( time_hours >= 24 )
158
 
                                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;
159
151
                }
160
152
        }
161
153
}
162
154
 
163
155
 
164
 
// turn an led on/off
165
 
void ledOn( int num, bool on )
166
 
{
167
 
        if( num < 0 || num > 9 ) return;
168
 
 
169
 
        // convert to pin no.
170
 
        num += 4;
171
 
 
172
 
        // pin 4 needs to be inverted (it's driving a PNP)
173
 
        // NOTE: PIN 4 TEMPORARILY DISABLED
174
 
        if( num == 4 ) on = true; //!on
175
 
 
176
 
        digitalWrite( num, on? HIGH : LOW );
177
 
}
178
 
 
179
 
 
180
 
// draw a segment for the test display
181
 
void drawNextSegment_test( bool reset )
 
156
// draw a display segment
 
157
void draw_next_segment( bool reset )
182
158
{
183
159
        // keep track of segment
184
 
        static unsigned int segment = 0;
185
 
        if( reset ) segment = 0;
186
 
        segment++;
187
 
 
188
 
        // turn on inside and outside LEDs
189
 
        ledOn( 0, true );
190
 
        ledOn( 9, true );
191
 
 
192
 
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
193
 
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
194
 
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
195
 
                ledOn( 8 - a, ( segment >> a ) & 1 );
196
 
}
197
 
 
198
 
 
199
 
// draw a segment for the time display
200
 
void drawNextSegment_time( bool reset )
201
 
{
202
 
        static int second = 0;
203
160
        static int segment = 0;
204
 
 
205
 
        // handle display reset
206
 
        if( reset ) {
207
 
                second = 0;
208
 
                segment = 0;
209
 
        }
210
 
 
211
 
        // what needs to be drawn?
212
 
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
213
 
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
214
 
        bool draw_minute = !segment && second == time_minutes;
215
 
        bool draw_hour = !segment && second == time_hours;
216
 
 
217
 
        // set the LEDs
218
 
        ledOn( 9, true );
219
 
        ledOn( 8, draw_tick || draw_minute );
220
 
        for( int a = 6; a <= 7; a++ )
221
 
                ledOn( a, draw_minute || draw_second );
222
 
        for( int a = 0; a <= 5; a++ )
223
 
                ledOn( a, draw_minute || draw_second || draw_hour );
224
 
 
225
 
        // inc position
226
 
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
227
 
                segment = 0;
228
 
                second++;
229
 
        }
230
 
}
231
 
 
232
 
 
233
 
// draw a display segment
234
 
void drawNextSegment( bool reset )
235
 
{
236
 
        static int draw_mode = 0;
237
 
 
238
 
        // handle mode switch requests
239
 
        if( reset && inc_draw_mode ) {
240
 
                inc_draw_mode = false;
241
 
                draw_mode++;
242
 
                if( draw_mode >= 2 )
243
 
                        draw_mode = 0;
244
 
        }
245
 
 
246
 
        // draw the segment
247
 
        switch( draw_mode ) {
248
 
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
249
 
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
250
 
        }
 
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
251
192
}
252
193
 
253
194
 
254
195
// calculate time constants when a new pulse has occurred
255
 
void calculateSegmentTimes()
 
196
void calculate_segment_times()
256
197
{
257
198
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
258
199
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
259
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
200
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
260
201
        {
261
202
                // new segment stepping times
262
 
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
263
 
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
264
 
                segment_step_sub = 0;
265
 
                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;
266
207
        }
267
208
 
268
209
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
269
210
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
270
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
271
 
        new_pulse_at = 0;
 
211
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
212
        _new_pulse_at = 0;
272
213
}
273
214
 
274
215
 
275
216
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
276
217
// occurred
277
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
218
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
278
219
{
279
220
        static unsigned long end_time = 0;
280
221
 
281
222
        // handle reset
282
223
        if( reset )
283
 
                end_time = last_pulse_at;
 
224
                end_time = _last_pulse_at;
284
225
 
285
226
        // work out the time that this segment should be displayed until
286
 
        end_time += segment_step;
287
 
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
288
 
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
289
 
                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;
290
231
                end_time++;
291
232
        }
292
233
 
293
234
        // wait
294
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
235
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
295
236
}
296
237
 
297
238
 
298
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
299
 
void fanPulseHandler()
 
239
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
 
240
void fan_pulse_handler()
300
241
{
301
242
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
302
243
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
303
244
        // we can't recalculate times on every pulse. Instead, we ignore
304
245
        // every other pulse so timings are based on a complete rotation.
305
 
        static bool ignore = true;
306
 
        ignore = !ignore;
307
 
        if( !ignore )
 
246
        _pulse_ignore = !_pulse_ignore;
 
247
        if( !_pulse_ignore )
308
248
        {
309
249
                // set a new pulse time
310
 
                new_pulse_at = micros();
 
250
                _new_pulse_at = micros();
311
251
        }
312
252
}
313
253
 
315
255
// main setup
316
256
void setup()
317
257
{
318
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
319
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
258
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
 
259
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
320
260
        digitalWrite( 2, HIGH );
321
261
  
322
262
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
326
266
        // set up mode-switch button on pin 3
327
267
        pinMode( 3, INPUT );
328
268
        digitalWrite( 3, HIGH );
329
 
 
330
 
        // get the time from the real-time clock
331
 
        int rtc_data[ 7 ];
332
 
        RTC.get( rtc_data, true );
333
 
        time_hours = rtc_data[ DS1307_HR ];
334
 
        time_minutes = rtc_data[ DS1307_MIN ];
335
 
        time_seconds = rtc_data[ DS1307_SEC ];
336
 
 
337
 
        // serial comms
338
 
        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();
339
293
}
340
294
 
341
295
 
343
297
void loop()
344
298
{
345
299
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
346
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
300
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
301
 
 
302
        // update button
 
303
        _button.update();
347
304
 
348
305
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
349
306
        // that no state changes mid-display
350
307
        if( reset )
351
308
        {
352
 
                // check buttons
353
 
                checkButtons();
 
309
                // calculate segment times
 
310
                calculate_segment_times();
354
311
 
355
312
                // keep track of time
356
 
                trackTime();
 
313
                Time::update();
 
314
 
 
315
                // perform button events
 
316
                do_button_events();
357
317
        }
358
318
 
359
319
        // draw this segment
360
 
        drawNextSegment( reset );
361
 
 
362
 
        // do we need to recalculate segment times?
363
 
        if( reset )
364
 
                calculateSegmentTimes();
 
320
        draw_next_segment( reset );
365
321
 
366
322
        // wait till it's time to draw the next segment
367
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
323
        wait_till_end_of_segment( reset );
368
324
}