Arduino & Pi

Всем привет!
Прошу помощи в создании одной штуки.
Если надо - не безвозмездно.

ТЗ следующее:
В автомобиль, где напряжение бортсети достигает до 15 в (хотя в комментах подсказывают что будут всплески куда высокие, до 200в, но суть ясна), и эксплуатация от -30 до +30 градусов нужно установить "звездное небо" с 3-4 "кометами" в потолок.

"Звёздное небо" - оптоволоконные нити, в один торец которых стороны будут светить светодиоды, а другой будет заподлицо вмонтирован в тканевую обшивку потолка.
1 светодиод - пачка оптоволокна, и таких соответственно какое-то количество, пусть например 20 штук светодиодов на 800 оптоволокон.
Нужно будет эмпирическим методом подбирать предполагаю.
Минимальные эффекты - мерцание с высокой частотой, возможно плавная смена яркости.
Максимальные - по ситуации, может настройка цвета, яркости или какие-то другие программы.

"Кометы" - те же оптоволоконные нити, выстроенные в дугу-синусоиду-иное, и уже 1 светодиод = 1 нить.
Эффект - последовательное включение от первого до последнего светодиода, с плавным погасанием отключающихся светодиодов "комета с хвостом"
Минимальные эффекты - уметь делать этот эффект белым цветом.
Максимальные - по ситуации, может настройка цвета, яркости или какие-то другие программы.

Таких "Комет с хвостом" будет несколько штук, 2-4.
Время включения этих комет нужно будет сделать разным, и соответственно паузу между ними так же нужно иметь, а не так чтобы циклично каждые 2 секунды включались)

Так же нужно чтобы контроллер помнил последнее состояние/программу и запускался сразу после подачи питания.

Натыкивать оптику, крепить её к светодиодам, паять проводочки это без вопросов.

Но что выбрать по железу для реализации, и как-куда-на что писать программу - тут вообще никаких ничего не понимаю.

Насколько я понял, для создания такой вещи мне необходима адресная светодиодная лента, скорее всего с минимальным "пикселем" в 1 светодиод (это скорее всего микросхемка вмонтирована в сам светодиод будет)
Напряжением... в 12? вольт...
Протокол управления сказали что SPI будет приемлем.
DMX вроде как надежнее (не последовательное соединение), но его почему-то отвергли как более сложный вариант

И некая плата управления.

Мне порекомендовали посмотреть на платы ESP32
Т.к. к ним видимо можно писать программы, а так же эта плата имеет несколько выходов для SPI ленты.

Т.е. можно использовать:

1 выход на ленты с звездными небом
2 выход на комету 1
3 выход на комету 2
4 выход на комету 3

И т.д.

И для каждого выхода будет своя программа.

Ну и нужно подобрать какой-то стабилизатор питания для этого всего дела.

По управлению и настройкам конечно было бы здорово иметь какую нибудь программу на телефоне типа magic home pro или подобную, но эта хотелка не является обязательной.

Что скажете други?

источник

Raspberry pi 5, часть 1

Протестируем работу Raspberry pi 5, посмотрим особенности, а также проверим возможность удалённого управления интерфейсом. Тема нам интересна, ранее у нас были эксперименты с ARM, в начале канала описаны первые шаги.

Сразу отметим, что для полноценной работы rpi5 требуется мощный блок питания на 5А. В нашем случае на блоке питания на 3А rpi5 работала, но на рабочем столе всё время "сигналила". В реальности потребление было меньше, естественно, без подключения других компонент, только вентилятор:

(!) Для информации: на Али китайские коллеги часто продают абсолютно не подходящие по параметрам блоки питания, перед покупкой читайте комментарии.

По параметрам rpi5 превосходит rpi4 раза в 2: новый процессор, память, видео, поддержка быстрых дисков etc. Также есть приятные мелочи - кнопка включения; она работает так - при подключении питания rpi5 включается сама, далее выключить/включить можно с кнопки.

Нагревается rpi5 прилично, поэтому ставить радиатор+вентилятор обязательно, об этом мы говорили ранее:

Справедливости ради отметим, что управление охлаждением осуществляется автоматически, вентилятор включается сам при нагрузке, при простое он иногда выключается совсем. Это удобно, когда нужна нешумная плата.

Для проверки rpi-connect нужна десктопная версия системы:

После установки плата автоматически перезагружается несколько раз. Честно сказать, десктопной версией мы пользовались всего несколько раз. Тут ничего особенного нет. Советуем при запуске Raspberry PI Imager настроить:

• логин/пароль пользователя

• подключение к своей точке доступа, если нет кабельного подключения

• включить ssh-сервер

Для проверки rpi-connect нужно обновить пакеты, ОС и установить пакет с последующей перезагрузкой:

sudo apt install rpi-connect

Все действия по настройке rpi-connect сделать только через консоль не получится.

Регистрация на сайте нужна (им для учёта нас) для возможности удалённого входа по логину/паролю из любого браузера. Ресурс для входа будет вида:

https://connect.raspberrypi.com/devices/qwertyui-1234-5678-zxcv-1234567890qw

Производитель ПО утверждает, что соединение производится peer-to-peer. Мы при работе из браузера наблюдали торможение, "шлейф" при ресайзе окон, иногда при наборе текста.

Наши выводы:

• rpi5 - достаточно мощная плата, позже мы еще ещё постестируем её возможности

• охлаждение и блоки питания - важные составляющие, на этом экономить нельзя

• функция rpi-connect (beta) интересна, но пока притормаживает. Если нужно просто удалённо управлять платой с графической оболочкой - используйте. Нам пока хватает ssh

Ну что, дружище, надеюсь ты освоил первую часть моего лонгрида и уже запилил свою лампу Гайвера с блэкджеком и всем остальным? Тогда вперед, через тернии к звездам, гексагонам, кругам, гирляндам.

Во многих подобных конструкциях раскладка светодиодов не имеет строк и столбцов, а порой она и вовсе хаотичная. Да и и соединены диоды не рядами, а как было удобно для разводки платы.

Возьмем, к примеру, мою новогоднюю звезду . Диоды там уложены концентрическими звездами, да еще и змейкой.

Но отчаиваться не будем, попробуем мыслить логически. У каждого диода на звезде есть реальные координаты центра в миллиметрах, или координаты на картинке в пикселях.

Мы можем создать таблицу соответствия порядкового номера диода и его координат. Изменим наш цикл обхода диодов по координатам на обход по номерам.Перепишем функцию мэппинга так, чтобы она искала координаты по индексу диода в таблице и дело в шляпе.

uint16_t mapTable[][2] = {

{ 206, 340 },

{ 181, 354 },

{ 156, 369 },

{ 132, 383 },

{ 107, 398 },

{ 89, 404 },

{ 89, 385 },

{ 95, 357 },

{ 101, 329 },

{ 107, 301 },

{ 114, 273 },

... // и так далее, для всех 180 диодов

};

struct ledCoords {

uint16_t x;

uint16_t y;

};

ledCoords mapIdxToXY( byte index ) {

return { mapTable[index][0], mapTable[index][1] };

}

void loop() {

for ( byte i = 0; i < NUM_LEDS; i++ ) {

ledCoords lc = mapIdxToXY(i);

leds[i] = effectColorByCoords(lc.x, lc.y);

}

FastLED.show();

}

На практике это оказывается не очень удачным решением. Координаты - штука относительная. У кого-то линейка в дюймах, а у кого-то 4К картинка с четырехзначными координатами. Замучаешься подгонять масштаб анимации под каждое устройство. Чтобы избежать этого выполняют нормализацию координат.
Звучит страшно, но на практике это просто пересчет в некую фиксированную систему координат. Например, давай примем за правило, что минимальная координата по X среди всех диодов это 0 в нашей "нормализованной" системе, а максимальная - 1. И все остальные координаты пересчитаем пропорционально Xn = ( x - Xmin )/(Xmax - Xmin). Аналогично поступим с координатами Y.

Теперь у нас все координаты на любом устройстве лежат в пространстве 0..1
Такой подход используется в программируемых контроллерах Pixelblaze.

Казалось бы, можно закончить занудствовать на этом, но позволь еще немного помучать тебя.

• Во-первых все эти дробные координаты для контроллера являются числами с плавающей точкой (float) и он тебе не скажет спасибо за их использование. В отместку контроллер будет тратить кучу времени на расчеты даже простой арифметики, не говоря уж о корнях, степенях и тригонометрии.

• Во-вторых, некоторые алгоритмы эффектов требуют расчета по всей площади, а не только в точках расположения диодов. Например операция размытия (blur) требует значения цветов всех соседних точек в пределах радиуса размытия.

• Ну и в-третьих, тут уж мое личное мнение, куча дробных чисел в формулах снижает читабельность кода, а отладка такого кода вызывает у меня тихий ужас.

И тут ты подкидываешь наивную идею: "А можно как-то так чтобы координаты остались целыми, но не такими большими и более-менее схожей размерности на разных устройствах?"

Можно!

Потребуется всего лишь привести реальные координаты диодов к прямоугольной матрице низкого разрешения. Представь, что мы взяли листок бумаги в клеточку и положили поверх нашей звезды и пометили клетки в которые попали центры диодов.

Теперь у каждого диода есть простые координаты в координатной системе листочка в клеточку. И эти координаты гораздо более удобоваримые чем реальные. И если мы захотим посчитать наш эффект для каждой клеточки на этом листочке, то даже наш не супер-мощный контроллер это осилит. Попробуем записать результат в таблицу мэппинга.

byte mapTable[][2] = {

{ 12, 18 },

{ 11, 19 },

{ 9, 20 },

{ 7, 21 },

{ 6, 22 },

{ 5, 22 },

{ 5, 21 },

{ 5, 19 },

{ 6, 18 },

{ 6, 16 },

{ 6, 15 },

... // и так далее, для всех 180 диодов

}

Вроде неплохо получается.

А чтобы все алгоритмы были похожи на работу с обычной прямоугольной матрицей,можно развернуть мэппинг. Будем хранить в таблице не координаты, а индексы диодов для каждой ячейки нашей матрицы 27x23
Только как же быть с пустыми клеточками, ведь их нужно как-то пропустить при обработке? Да запиши в них просто какое-то значение индекса которое ты отловишь в цикле и пропустишь обработку. Например любое число большее общего количества диодов. И таблица примет такой вид:

byte mapTableIndex[23][27] = {

{ 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 27,

255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255 },

{ 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 26, 255,

28, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255 },

{ 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 25, 77,

29, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255 },

{ 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 78, 255,

76, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255 },

{ 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 24, 255, 255,

255, 30, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255 },

{ 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 23, 255, 79, 117,

75, 255, 31, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255 },

... // и еще 17 строк

}

Тогда функция мэппинга и рабочий цикл будут выглядеть как-то так:

byte mapXYtoIdx( byte x, byte y ) {

return mapTableIndex[y][x];

}

void loop() {

for ( byte y = 0; y < 23; y++ ) {

for ( byte x = 0; x < 27; x++ ) {

byte ledIndex = mapXYToIdx(x,y);

if ( ledIndex == 255 ) continue;

leds[ledIndex] = effectColorByCoords(x, y);

}

}

FastLED.show();

}

Конечно, хранить такие большие массивы с таблицами мэппинга в оперативной памяти не стоит, обычно их загоняют во flash используя PROGMEM.

Собираем все полученные знания в кучу и зажигаем)

(Продолжение следует, stay tuned)

Сразу скажу - я полный нуб в Ардуино. Задумал тут один проект, что-то типа баттон бокса. Только мне нужны кнопки с подсветкой. Вот такие:

Кнопки будут на 5V.

Есть ли какой-то способ подключить эти кнопки к плате, чтобы при включении загоралась зеленая подсветка? Или всё таки нужно мудрить через блок питания?