/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 )
117
 
 
118
 
// clock direction
119
 
#define CLOCK_FORWARD 0
 
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;
120
121
 
121
122
//_____________________________________________________________________________
122
123
//                                                                         code
123
124
 
124
 
 
125
 
// check for button presses
126
 
void checkButtons()
127
 
{
128
 
        // update buttons
129
 
        button.update();
130
 
 
131
 
        // notice button presses
132
 
        if( button.risingEdge() )
133
 
                inc_draw_mode = true;
134
 
}
135
 
 
136
 
 
137
 
// keep track of time
138
 
void trackTime()
139
 
{
140
 
        // previous time and any carried-over milliseconds
141
 
        static unsigned long last_time = millis();
142
 
        static unsigned long carry = 0;
143
 
 
144
 
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
145
 
        unsigned long next_time = millis();
146
 
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
147
 
 
148
 
        // update the previous time and carried-over milliseconds
149
 
        last_time = next_time;
150
 
        carry = delta % 1000;
151
 
 
152
 
        // add the seconds that have passed to the time
153
 
        time_seconds += delta / 1000;
154
 
        while( time_seconds >= 60 ) {
155
 
                time_seconds -= 60;
156
 
                time_minutes++;
157
 
                if( time_minutes >= 60 ) {
158
 
                        time_minutes -= 60;
159
 
                        time_hours++;
160
 
                        if( time_hours >= 24 )
161
 
                                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;
162
151
                }
163
152
        }
164
153
}
165
154
 
166
155
 
167
 
// turn an led on/off
168
 
void ledOn( int num, bool on )
169
 
{
170
 
        if( num < 0 || num > 9 ) return;
171
 
 
172
 
        // convert to pin no.
173
 
        num += 4;
174
 
 
175
 
        // pin 4 needs to be inverted (it's driving a PNP)
176
 
        // NOTE: PIN 4 TEMPORARILY DISABLED
177
 
//      if( num == 4 ) on = true;
178
 
if( num == 4 ) on = !on;
179
 
 
180
 
        digitalWrite( num, on? HIGH : LOW );
181
 
}
182
 
 
183
 
 
184
 
// draw a segment for the test display
185
 
void drawNextSegment_test( int segment )
186
 
{
187
 
        // turn on inside and outside LEDs
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 < 9; a++ )
193
 
                ledOn( 8 - a, ( segment >> a ) & 1 );
194
 
}
195
 
 
196
 
 
197
 
// draw a segment for the time display
198
 
void drawNextSegment_time( int segment )
199
 
{
200
 
        int second = segment / NUM_SECOND_SEGMENTS;
201
 
        int second_segment = segment % NUM_SECOND_SEGMENTS;
202
 
 
203
 
        // what needs to be drawn?
204
 
        bool draw_tick = !second_segment && second % 5 == 0;
205
 
        bool draw_second = !second_segment && second == time_seconds;
206
 
        bool draw_minute = !second_segment && second == time_minutes;
207
 
        bool draw_hour = !second_segment && second == time_hours;
208
 
 
209
 
        // set the LEDs
210
 
        ledOn( 9, true );
211
 
        ledOn( 8, draw_tick || draw_minute );
212
 
        for( int a = 6; a <= 7; a++ )
213
 
                ledOn( a, draw_minute || draw_second );
214
 
        for( int a = 0; a <= 5; a++ )
215
 
                ledOn( a, draw_minute || draw_second || draw_hour );
216
 
}
217
 
 
218
 
 
219
156
// draw a display segment
220
 
void drawNextSegment( bool reset )
 
157
void draw_next_segment( bool reset )
221
158
{
222
 
        static int draw_mode = 0;
223
 
 
224
159
        // keep track of segment
225
 
#if CLOCK_FORWARD
226
160
        static int segment = 0;
227
 
        if( reset ) segment = 0;
 
161
#if CLOCK_FORWARD
 
162
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
228
163
#else
229
 
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1;
230
 
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
 
164
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
231
165
#endif
232
166
 
233
 
        // handle mode switch requests
234
 
        if( reset && inc_draw_mode ) {
235
 
                inc_draw_mode = false;
236
 
                draw_mode++;
237
 
                if( draw_mode >= 2 )
238
 
                        draw_mode = 0;
239
 
        }
240
 
 
241
 
        // draw the segment
242
 
        switch( draw_mode ) {
243
 
        case 0: drawNextSegment_test( segment ); break;
244
 
        case 1: drawNextSegment_time( segment ); break;
245
 
        }
 
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();
246
186
 
247
187
#if CLOCK_FORWARD
248
 
        segment++;
 
188
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
249
189
#else
250
 
        segment--;
 
190
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
251
191
#endif
252
192
}
253
193
 
254
194
 
255
195
// calculate time constants when a new pulse has occurred
256
 
void calculateSegmentTimes()
 
196
void calculate_segment_times()
257
197
{
258
198
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
259
199
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
260
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
200
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
261
201
        {
262
202
                // new segment stepping times
263
 
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
264
 
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
265
 
                segment_step_sub = 0;
266
 
                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;
267
207
        }
268
208
 
269
209
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
270
210
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
271
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
272
 
        new_pulse_at = 0;
 
211
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
 
212
        _new_pulse_at = 0;
273
213
}
274
214
 
275
215
 
276
216
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
277
217
// occurred
278
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
218
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
279
219
{
280
220
        static unsigned long end_time = 0;
281
221
 
282
222
        // handle reset
283
223
        if( reset )
284
 
                end_time = last_pulse_at;
 
224
                end_time = _last_pulse_at;
285
225
 
286
226
        // work out the time that this segment should be displayed until
287
 
        end_time += segment_step;
288
 
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
289
 
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
290
 
                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;
291
231
                end_time++;
292
232
        }
293
233
 
294
234
        // wait
295
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
235
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
296
236
}
297
237
 
298
238
 
299
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
300
 
void fanPulseHandler()
 
239
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
 
240
void fan_pulse_handler()
301
241
{
302
242
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
303
243
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
304
244
        // we can't recalculate times on every pulse. Instead, we ignore
305
245
        // every other pulse so timings are based on a complete rotation.
306
 
        static bool ignore = true;
307
 
        ignore = !ignore;
308
 
        if( !ignore )
 
246
        _pulse_ignore = !_pulse_ignore;
 
247
        if( !_pulse_ignore )
309
248
        {
310
249
                // set a new pulse time
311
 
                new_pulse_at = micros();
 
250
                _new_pulse_at = micros();
312
251
        }
313
252
}
314
253
 
316
255
// main setup
317
256
void setup()
318
257
{
319
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
320
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
258
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
 
259
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
321
260
        digitalWrite( 2, HIGH );
322
261
  
323
262
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
327
266
        // set up mode-switch button on pin 3
328
267
        pinMode( 3, INPUT );
329
268
        digitalWrite( 3, HIGH );
330
 
 
331
 
        // get the time from the real-time clock
332
 
        int rtc_data[ 7 ];
333
 
        RTC.get( rtc_data, true );
334
 
        time_hours = rtc_data[ DS1307_HR ];
335
 
        time_minutes = rtc_data[ DS1307_MIN ];
336
 
        time_seconds = rtc_data[ DS1307_SEC ];
337
 
 
338
 
        // serial comms
339
 
        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();
340
293
}
341
294
 
342
295
 
344
297
void loop()
345
298
{
346
299
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
347
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
300
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
 
301
 
 
302
        // update button
 
303
        _button.update();
348
304
 
349
305
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
350
306
        // that no state changes mid-display
351
307
        if( reset )
352
308
        {
353
 
                // check buttons
354
 
                checkButtons();
 
309
                // calculate segment times
 
310
                calculate_segment_times();
355
311
 
356
312
                // keep track of time
357
 
                trackTime();
 
313
                Time::update();
 
314
 
 
315
                // perform button events
 
316
                do_button_events();
358
317
        }
359
318
 
360
319
        // draw this segment
361
 
        drawNextSegment( reset );
362
 
 
363
 
        // do we need to recalculate segment times?
364
 
        if( reset )
365
 
                calculateSegmentTimes();
 
320
        draw_next_segment( reset );
366
321
 
367
322
        // wait till it's time to draw the next segment
368
 
        waitTillNextSegment( reset );
 
323
        wait_till_end_of_segment( reset );
369
324
}