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原型262,144 LED颜色组合和64像素

    我想分享创建8x8像素LED显示屏，262k颜色组合（18位），180 FPS的帧速率和USB连接的经验。我也准备倾听关于优化和完善的建议。将来，我计划使用最佳实践来创建家庭气象站的显示。

前言


    一切始于通过LPT端口对8个LED线进行最简单的控制。下一个版本是5x8的三色LED板，它也连接到LPT，实际上是由15个8位缓冲器组成的阵列，带有用于寻址的解码器。
    后来，在见到微控制器之后，我着手创建一个类似的显示器，但带有USB连接。最初预期仅使用8种颜色。随后，他找到了一种使用计时器类似于PWM的方法来控制每个二极管的亮度的方法，并在完成软件部分的处理后，将当前的设备变成了现实。从理论上讲，您可以使用1600万种颜色，但是就颜色再现性和可重复性而言，常规LED不适合该模式。此外，不同二极管的颜色问题在当前配置中已经很明显。

职位描述


    该器件基于PIC18F4550微控制器，其工作频率为48 MHz。使用一个内置的USB控制器和一个可用的现成库，该定时器库为8位模式下的Timer0，可实现动态指示。为了在一列中存储三种颜色，在74F374上使用了三个8位触发器。使用这样的缓冲器允许将一帧的显示时间减少三倍。注意：当我选择74F374缓冲器时，我并没有注意其支脚的布线，但是我仅在安装支架上才了解这一点，因此必须使电路板非常复杂。最好使用更方便的类似物。例如74HC574。
    LED通过ULN2803和UDN2982键连接。限流电阻仅在红色通道中，因为它们的电源电压低于蓝色和绿色。对于蓝色和绿色的电阻没有安装，因为按键上的压降足够大。注意：为了获得更准确的色彩还原，最好在每个通道中选择更准确的限流电阻。
    微控制器以无休止的周期轮询USB状态，并在到达数据包时根据命令启动/停止显示或准备显示数据。由于一个数据包的大小限制为64字节，每种颜色的数据都在一个单独的48字节数据包中传输-8列中的每列6字节，对列中每个LED的亮度进行编码。收到每个包装后，会将其从USB存储器复制到其颜色的阵列中。
    接收到指示启动命令后，MK会以8位模式激活计时器并将其除以128。该计时器将微控制器的工作频率用作时钟脉冲。定时器计数器每增加4小节就会增加一次。最小定时器周期为10.6μs（1/48 * 4 * 128），大约是中断处理时间的2.​​8倍（46个操作，需要128个定时器采样）。
    当定时器溢出时，将执行高向量中断。中断处理程序禁用该指示，更新缓冲区中的数据，根据光标从每个颜色数组中传输1个字节，然后打开该指示。从临时缓冲区向计时器输入新值，减少光标，移动计时器的临时缓冲区。如果定时器缓冲区超过最大值，即 如果移位超过5次，计时器缓冲区将重置为最小值，并且所选列的指针将移位。
结果，获得以下动态指示算法：
  1. 我们从三个数组中取出第一组3字节，并放入列中每种颜色的缓冲区中。
  2. 我们以最少128个滴答的延迟时间激活计时器。
  3. 我们从三个数组中取出下一组3个字节，并将其放入列中每种颜色的缓冲区中。
  4. 相对于上一步，我们以两倍的延迟激活了计时器。
  5. 再重复采样4次，每次延迟时间加倍。
  6. 我们重置计时器，并开始处理步骤1中的下一列。

    因此，我们可以为列中的每个二极管设置2 ^ 6 = 64个亮度选项。结合三种基本颜色的亮度，我们得到64 * 64 * 64 = 262144种颜色。一列的处理时间为（2 ^ 6-1）* 10.6μs= 672μs。8列的每帧时间为672 * 8 = 5.4ms，大约相当于每秒186帧。

使用的组件



方案


DSN格式的方案- 下载
图形


手续费


Lay6图纸- 下载
图形
1


2


( , , )





韧体


MPLABX X IDE v2.30中的源代码和已组装的HEX- 下载
主要代号
#ifndef MAIN_C
#define MAIN_C

// Local includes
#include "config.h"
#include "usb.h"
#include "HardwareProfile.h"
#include "usb_function_hid.h"
#include "genericHID.h"

#define UdnOn           LATA&=0b11111110
#define UdnOff          LATA|=0b00000001

#define UlnOn           LATD
#define UlnOff          LATD =0b00000000

#define LineBufer       LATB

#define WriteR          LATE|=0b00000001
#define WriteG          LATE|=0b00000010
#define WriteB          LATE|=0b00000100
#define WriteRst        LATE =0b00000000

#define Columns         8
#define BrightLevels    6
#define BlockSize       (Columns*BrightLevels)

#define MinBright       0b11111111

unsigned char cursor;
unsigned char bright;
unsigned char column;
unsigned char dataR[BlockSize];
unsigned char dataG[BlockSize];
unsigned char dataB[BlockSize];

void ProcessIO(void) {
    unsigned char temp = BlockSize + 1;

    // If we are not in the configured state just return
    if ((USBDeviceState < CONFIGURED_STATE) || (USBSuspendControl == 1)) return;

    //Check if data was received from the host.
    if (!HIDRxHandleBusy(USBOutHandle))
    {
        switch (ReceivedDataBuffer[0])
        {
            case 0x80: // get red packet
                while (--temp) dataR[temp-1] = ReceivedDataBuffer[temp];
                break;

            case 0x81: // get green packet
                while (--temp) dataG[temp-1] = ReceivedDataBuffer[temp];
                break;

            case 0x82: // get blue packet
                while (--temp) dataB[temp-1] = ReceivedDataBuffer[temp];
                break;

            case 0x90: // start
                column = 0b00000001;
                cursor = BlockSize;
                bright = MinBright;
                TMR0ON = 1;
                SWDTEN = 0;
                break;

            case 0x91: // stop
                UdnOff;
                UlnOff;
                TMR0ON = 0;
                SWDTEN = 0;
                break;

            case 0x92: // power off
                UdnOff;
                UlnOff;
                TMR0ON = 0;
                SWDTEN = 0;
                SLEEP();
                break;
        }

        // Re-arm the OUT endpoint for the next packet
        USBOutHandle = HIDRxPacket(HID_EP, (BYTE*) & ReceivedDataBuffer, 64);
    }
}

void main(void)
{
    // Set all port as digital input/output
    PCFG3   = 1;

    // Clear all ports
    //          76543210
    PORTA   = 0b00000000;
    PORTB   = 0b00000000;
    PORTC   = 0b00000000;
    PORTD   = 0b00000000;
    PORTE   = 0b00000000;

    // Configure ports (1 - inputs; 0 - outputs)
    //          76543210
    TRISA   = 0b00000000;
    TRISB   = 0b00000000;
    TRISC   = 0b00000000;
    TRISD   = 0b00000000;
    TRISE   = 0b00000000;

    // Configure interrupts for Timer0
    //          76543210
    INTCON  = 0b10100000;

    // Configure Timer0 as 8bit and 128 prescaler
    //          76543210
    T0CON   = 0b01000110;

    USBDeviceInit();

    while(1)
    {
        // Check bus status and service USB interrupts.
        USBDeviceTasks();

        // Application-specific tasks.
        ProcessIO();
    };
}

void interrupt tc_int() // High priority interrupt
{
    UdnOff;
    UlnOff;
    LineBufer = dataR[cursor-1]; WriteR;
    LineBufer = dataG[cursor-1]; WriteG;
    LineBufer = dataB[cursor-1]; WriteB;
    UdnOn;
    UlnOn = column;
    WriteRst;
    TMR0L = bright;

    if (!--cursor) cursor = BlockSize;

    bright <<= 1;
    asm("BTFSS _bright, 5, 0"); asm("RLNCF _column, 1, 0");
    asm("BTFSS _bright, 5, 0"); bright = MinBright;

    TMR0IF = 0;
}
#endif



设备正在运行


    为了进行控制，我使用基于C编写的Internet广播播放器，该播放器基于BASS.DLL库。暂停期间，整个可用调色板上的渐变演示都将起作用，帧（传输到设备的数据包）的刷新率为20 Hz。播放音乐时，可视化器使用BASS.DLL获得的FFT数组工作，在此模式下帧（发送到设备的数据包）的刷新率是29 Hz。

渐变色


可视化器

: Tape Five — Soulsalicious

: ( ) ( ). .. , .







  • ( UDN)
  • USB
  • smd
  • 74F374 74HC574,
  • 74F374
  • 74HC138,
  • 3 ULN, UDN

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN392815/

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