हम इंटरनेट पर एक डिजिटल फोटो फ्रेम प्रदर्शित करते हैं

शायद बहुत से, डिजिटल फोटो फ्रेम को देखते हुए, इस बारे में सोचते हैं कि क्या समय के साथ बदलती अपनी खुद की जानकारी प्रदर्शित करना संभव है? चूंकि मैं कई सालों से फोटो फ्रेम का मालिक हूं, इसलिए मेरे साथ ऐसा विचार आया - यह फ्रेम "स्मार्ट होम" से मौसम के पूर्वानुमान और जानकारी प्रदर्शित करने के लिए एकदम सही होगा। इस तरह की कार्यक्षमता को कैसे लागू किया जाए, फ्रेम के डिजाइन के साथ हस्तक्षेप किए बिना - बिल्ली के नीचे पढ़ें।

कार्यान्वयन के तरीके

डिजिटल फोटो फ्रेम पर प्रदर्शित छवि को नियंत्रित करने का सबसे आसान तरीका बस इसकी स्मृति में संग्रहीत पूर्व-तैयार छवियों को सही तरीके से स्विच करना है। यहाँ इस पद्धति का एक उदाहरण कार्यान्वयन है। जाहिर है, यह विधि बहुत लचीली नहीं है - आप एक एकल चर संख्या प्रदर्शित कर सकते हैं, और इस संख्या को बदलने की प्रक्रिया काफी धीमी होगी।

इस प्रकार, बशर्ते कि फ्रेम को अलग करना असंभव है, यह केवल अपने बाहरी मेमोरी इंटरफेस - एसपीआई (एसडी कार्ड के साथ काम करने के लिए) और यूएसबी का उपयोग करने के लिए रहता है। यह एक उपकरण बनाने के लिए पर्याप्त है जो बाहरी ड्राइव का अनुकरण करता है, इसे फ्रेम से जोड़ता है - और यह स्वयं इस तरह के उपकरण से छवियों का अनुरोध करेगा। एसडी कार्ड का अनुकरण करने के लिए एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करना काफी मुश्किल है, और कार्ड का फार्म कारक खुद को दोहराना काफी मुश्किल है। कोई रेडीमेड वाईफाई एसडी कार्ड का उपयोग कर सकता है, लेकिन ऐसे सभी कार्ड जिनके बारे में मैं जानता हूं कि वे बहुत महंगे थे (> $ 40, जो कि फ्रेम की लागत के करीब है)।
इस समस्या को हल करने के लिए USB का उपयोग करना अधिक उपयुक्त है - यह USB समर्थन के साथ एक उत्पादक माइक्रोकंट्रोलर खोजने की समस्या नहीं है; फ़्रेम का कनेक्शन एक मानक कनेक्टर द्वारा किया जाता है। इसके अलावा, वहाँ पहले से ही हैबे पर एक प्रकाशन थाstm32 माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करके USB ड्राइव का अनुकरण करने के लिए समर्पित है। इस आलेख की टिप्पणियों में इस पद्धति द्वारा गतिशील रूप से बदलते डेटा को स्थानांतरित करने की संभावना पर चर्चा की गई। फ़ाइल को पढ़ते समय ऑपरेटिंग सिस्टम कैशिंग डेटा के कारण, यह एमुलेटेड फ़ाइलों की सामग्री को बदलने के लिए कोई मतलब नहीं है - ओएस बस उन्हें अनुरोध नहीं करेगा, क्योंकि यह पता लगाने में सक्षम नहीं होगा कि वे बदल गए हैं। हालांकि, फोटो फ्रेम फ़ाइलों को कैश नहीं करते हैं (उनके पास बस सही मात्रा में रैम नहीं है)! आप किसी भी USB फ्लैश ड्राइव को फोटो फ्रेम में जोड़कर इसकी जांच कर सकते हैं, फाइलों को पढ़ते समय एक एलईडी ब्लिंकिंग के साथ - फाइलों को पढ़ते समय यह लगातार ब्लिंक करेगा। इसलिए, मैंने इस विशेष विधि का उपयोग करने का निर्णय लिया।

सॉफ्टवेयर हिस्सा है

मेरे पास पहले से ही STM32F4DISCOVERY डिबग बोर्ड था, इसलिए मैंने उपरोक्त लेख में प्रस्तावित इमैट लाइब्रेरी के संचालन की जांच करने का निर्णय लिया। विंडोज 7 के साथ कोई समस्या नहीं थी, लेकिन फोटो फ्रेम "वर्चुअल" डिस्क पर फ़ाइलों का पता नहीं लगा सका। जैसा कि बाद में पता चला, एंड्रॉइड टैबलेट ने भी ड्राइव का पता नहीं लगाया। एक अन्य उबंटू कंप्यूटर ने एक यूएसबी डिवाइस का पता लगाया लेकिन ड्राइव को माउंट करने में असमर्थ था।
मुझे समस्या से गहराई से निपटना था। जैसा कि यह पता चला है कि इस तथ्य के बावजूद कि विंडोज ने ड्राइव का पता लगाया है और इससे फाइलें पढ़ सकता है, TestDisk इस पर फ़ाइल सिस्टम का निर्धारण नहीं कर सकता है:

धीरे-धीरे, टेस्टडिस्क द्वारा उपलब्ध कराए गए कच्चे डेटा के परिणामों का अध्ययन करने के साथ-साथ इस कार्यक्रम के स्रोत कोड में देरी करते हुए, मैंने महसूस किया कि एक मापदंड जिसके द्वारा टेस्टडिस्क द्वारा निर्धारित फ़ाइल सिस्टम का उपयोग डिस्क आकार है। एमफैट में, एमुलेटेड डिस्क का आकार उस पर डेटा की मात्रा पर निर्भर करता है। इस प्रकार, यदि डिस्क पर एक या कई छोटी फाइलें हैं, तो डिस्क का आकार 16 एमबी से अधिक नहीं होगा। उसी समय, FAT32 न्यूनतम वॉल्यूम आकार पर प्रतिबंध लगाता है - कम से कम 65527 क्लस्टर। यह मानते हुए कि "एमफ़ैट" में एक क्लस्टर 4096 बाइट्स रखता है, तो FAT32 अनुपालन के लिए डिस्क का आकार 65527 * 4096 ~ 268Mb होना चाहिए। वास्तव में, यह नहीं है, जो फ़ाइल सिस्टम के प्रकार को निर्धारित करने में त्रुटियों का कारण बनता है। उत्सर्जित फ़ाइल की मात्रा को 400 एमबी तक बढ़ाकर डिस्क क्षमता को बढ़ाने का प्रयास काम नहीं आया - शायद कुछ और वहां फिट नहीं हुआ।इसलिए मैंने FAT16 फ़ाइल सिस्टम का अनुकरण करने के लिए "emfat" को फिर से करने का फैसला किया।
अंततः, यह सफल हुआ, और ड्राइव को सभी उपकरणों द्वारा सही ढंग से पता लगाया जाने लगा:

यह ध्यान देने योग्य है कि FAT16 में डिस्क आकार पर भी एक सीमा है - कम से कम 4087 क्लस्टर, अर्थात् इस मामले में 16 एमबी। इस शर्त को पूरा करने के लिए, ईएमएफएटी में 20 एमबी वर्चुअल फ़ाइल बनाना आवश्यक है।

फोटो फ्रेम के साथ जांच ठीक हो गई - फ्रेम ने नियंत्रक की फ्लैश मेमोरी में संग्रहीत परीक्षण छवि को सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया। अगला चरण कस्टम छवियों को प्रदर्शित करना है। बीएमपी फ़ाइलों का अनुकरण करने का सबसे आसान तरीका यह है कि उनके पास काफी सरल संरचना है, छवि 256-रंग की हो सकती है, अर्थात। प्रति पिक्सेल एक बाइट है। लेकिन केवल इस मामले में, आपको 800 * 600 के आकार की तस्वीर को स्टोर करने के लिए 480 KB RAM की आवश्यकता है। माइक्रोकंट्रोलर के पास ऐसी मेमोरी क्षमता नहीं है, जिसका अर्थ है कि केवल एक ही विकल्प बचा है - मक्खी पर छवि बनाने के लिए। ऑपरेशन का सिद्धांत निम्नानुसार है - उस स्थिति में जब होस्ट डिवाइस ड्राइव से एक फ़ाइल से डेटा का अनुरोध करता है, इस फ़ाइल के लिए emfat कॉलबैक फ़ंक्शन को कॉल करता है। उस क्षेत्र की संख्या जहां से डेटा का अनुरोध किया जाता है और सूचक जिसके द्वारा यह डेटा लिखा जाना चाहिए, इस फ़ंक्शन में स्थानांतरित कर दिया जाता है। सेक्टर नंबर जानने के बाद,आप यह निर्धारित कर सकते हैं कि छवि का कौन सा भाग अनुरोध किया गया है और इसे कैसे बनाएं।
प्रयोगों के दौरान, एक अप्रिय तथ्य की खोज की गई थी - विंडोज क्षेत्रों से डेटा का अनुरोध कर सकता है। ऐसा क्यों किया जाता है यह स्पष्ट नहीं है, लेकिन यह मक्खी पर छवि के गठन को जटिल बनाता है, क्योंकि यह आवश्यक है लेकिन सेक्टर संख्या की गणना करने के लिए - इस समय डेटा का कौन सा टुकड़ा अनुरोध किया जा रहा है। एक और समस्या यह है कि बीएमपी फाइलों में लाइनें नीचे से ऊपर जाती हैं, जो आगे की स्थिति की गणना को जटिल बनाती हैं।
पाठ प्रदर्शित करने के लिए, मैंने mcufont लाइब्रेरी का उपयोग किया । यह सुविधाजनक है कि यह आपको संपीड़ित फोंट का उपयोग करने की अनुमति देता है, जो फ्लैश मेमोरी के उपयोग को काफी कम कर देता है। चूंकि मैंने बड़े फोंट का उपयोग किया है, इसलिए यह सुविधा काफी महत्वपूर्ण है।
यह लाइब्रेरी सीधे जनरेट की गई मेमोरी को मेमोरी में लिखती है, इसलिए लाइब्रेरी को काम करने के लिए, आपको रैम में एक अलग एरे आवंटित करना होगा।
मैंने नियंत्रक मेमोरी से छवियों के प्रतिपादन को भी लागू किया। पाठ की तरह सभी चित्र, काले और सफेद रंग में प्रदर्शित किए जाते हैं, जिसके कारण छवि के एक बाइट में 8 पिक्सेल संग्रहीत किए जा सकते हैं। साधारण छवियों को एक परियोजना से जोड़ने के लिए उपयुक्त दृश्य में परिवर्तित करने के लिए, एलसीडी सहायक कार्यक्रम का उपयोग किया गया था ।

परिणामस्वरूप, कनेक्टेड USB ड्राइव पर निम्न फ़ॉर्म की एक छवि बनती है:

शीर्षक

STM32F4DISCOVERY पर कार्यक्रम का परीक्षण करने के बाद, मैंने डिवाइस को स्वयं बनाया, जो कि एक माइक्रोकंट्रोलर है जिसमें ईएसपी 8266 पर एक वाईफाई मॉड्यूल जुड़ा हुआ है। उपयुक्त लोगों में से, मेरे पास केवल STM32F107RCT7 नियंत्रक था।
परिणामी डिवाइस का सर्किट काफी सरल निकला: लेकिन बोर्ड आकार पर प्रतिबंध के कारण - 17x36 मिमी (मैंने इसे समाप्त मामले में स्थापित करने की योजना बनाई) और नियंत्रक के बड़े आकार, मुद्रित सर्किट बोर्ड दोनों पक्षों पर घुड़सवार भागों के साथ, दो तरफा निर्माण करने के लिए सबसे आसान नहीं था। उसी समय, कुछ बिजली लाइनों को एक तार के साथ बनाया जाना था। परिणामी बोर्ड का दृश्य (ESP-01 मॉड्यूल के साथ डिबगिंग के दौरान):




संकेतित बोर्ड आकारों के साथ, वाईफाई मॉड्यूल ईएसपी -03 सबसे उपयुक्त था। यह वही है जिसके परिणामस्वरूप बोर्ड पहले से स्थापित मॉड्यूल के साथ दिखता है: और नियंत्रक पक्ष से: प्रयोगों के दौरान, यह पता चला कि सिरेमिक एंटीना की संवेदनशीलता स्पष्ट रूप से पर्याप्त नहीं थी - मॉड्यूल शायद ही राउटर से जुड़ा हो। तार के 31 मिमी के टुकड़े को WIFI_ANT पिन से जोड़ने के बाद, संवेदनशीलता में उल्लेखनीय सुधार हुआ और ESP-01 की संवेदनशीलता के समान हो गया। जिस स्थान पर फोटो फ्रेम स्थायी रूप से स्थापित है, वह राउटर से कुछ मीटर की दूरी पर है, और मॉड्यूल का मूल एंटीना भी सामान्य रूप से काम करता है, इसलिए फोटो में कोई अतिरिक्त एंटीना नहीं है।





चूंकि निरंतर संचालन के दौरान ESP8266 काफी गर्म था, इसलिए मैंने इसे केवल सूचना अनुरोधों के दौरान चालू करने का निर्णय लिया। CH_PD मॉड्यूल के आउटपुट का उपयोग करके पावर प्रबंधन किया जा सकता है। इस पिन को 0 पर सेट करने से ESP8266 कम पावर मोड में जाता है।
ESP8266 के संचालन का परीक्षण करने के लिए इसे और अधिक सुविधाजनक बनाने के लिए, मैंने USB-UART ब्रिज को लागू करने वाले माइक्रोकंट्रोलर के लिए एक अलग फर्मवेयर लिखा। यह इसके माध्यम से है कि मॉड्यूल को राउटर के साथ काम करने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है, ताकि चालू होने के बाद, ईएसपी 8266 स्वचालित रूप से इससे जुड़ जाए।

परिणामी डिवाइस के संचालन का सिद्धांत काफी सरल है - हर 10 मिनट में नियंत्रक सर्वर से डेटा का अनुरोध करने की कोशिश करता है, और यदि यह सफल होता है, तो यह मौसम डेटा को अपडेट करता है। वर्तमान तापमान और अग्रिम में 3 दिन के लिए पूर्वानुमान पर डेटा openweathermap.org वेबसाइट से लिया जाता है, बाहर का तापमान पर और अंदर जानकारी बालकनी है से लिया घर का परिचालक सर्वर। उसी समय, फोटो फ्रेम हर 6 सेकंड में एक छवि का अनुरोध करता है, जबकि वर्तमान जानकारी प्रदर्शित करता है। चूंकि दोनों प्रक्रियाएं एक साथ हो सकती हैं, डीएमए का उपयोग ईएसपी 8266 से डेटा प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

परिणामस्वरूप, फोटो फ्रेम पर निम्न छवि प्रदर्शित होती है: परियोजना का स्रोत कोड: github.com/iliasam/USB_Photoframe

Source: https://habr.com/ru/post/hi384177/