控制 WS2812 矩陣

這玩具原先計畫是做照明用, 但是發現一些特性覺得不適合就沒採用
不過既然硬體都做出來了, 就乾脆軟體也弄一弄

這是這次用的燈條

買一公尺燈條回來切割, 分成六段, 每段 20 顆, 共 120 顆 LED

背面：

接到前篇 用 AVR atmega16u2 連接 USB 中的 WT-13
由於原先是照明計畫, 所以一開始是先測試亮度
找來了幾顆變壓器串上電壓電流錶進行測試


首先是對岸的變壓器

這是出差大陸時在路邊攤買的變壓器, 15 元人民幣
我把顏色設為每燈 RGB 都等於 255, 結果變黃色
看電壓電流錶就發現電壓早已掉到剩一半, 電流只有 0.9A


接著把 RGB 都設為 40, 它就正常了, 變白色
看電壓電流錶實際輸出只有 0.7A, 所以這貨輸出是有灌水的XD

沒實際量測都沒注意過, 這要特別作記號XD

接著拿去壓榨台廠產品附的變壓器, 忘記是平板還是手機附的 2A 變壓器

RGB 約可設到 150 附近, 實際輸出比標示的多
這些變壓器也是大陸做的, 附在產品中在台灣出貨, 手邊幾顆 2A 的都差不多這樣
上圖那顆貼紙寫東莞生產, 和上上一張出生地相同, 品質和開規格的人很有關XD
最大輸出電流在 2.3~2.6A 附近, 其中有一顆石頭店的規格比較嚴

它只要電壓低於 5V 就斷電不給用, 應該是短路保護
不過這也抓太嚴了吧！定電流輸出不就好了, 應該電壓掉多一點再斷
這樣可用性比較高啊, 不要這麼小氣好嗎?XD
短路保護啟動就熄燈, 然後變壓器會嘗試再送電
斷電重開後 LED 燈 reset 為 RGB = 0, 負載下降就重新送電

這是台灣製的變壓器, 地下街買的, 一顆一百台幣附近很便宜, 拿來壓榨看看


雖然超便宜但兩顆都有大於等於規格的輸出, 標 2.4A 的輸出 2.4A, 標 1A 的輸出 1.2A
1A 那顆電壓低於 4V 附近啟動短路保護, 比石頭店的寬鬆, 這個好！

上面那幾顆都沒法設 RGB=255, 都在到 255 之前就掉電壓
於是我就找來更給力的變壓器看看最高功耗是多少

這是工業用變壓器, 最大輸出 5V 7A, 可以看到電壓電流錶顯示 4.46A
不過如果設定成這樣, LED 顏色會偏藍, 反而不像白色
而且溫度會上升很快, 變得很燙！ 超燙！！ 大...(ry
所以就算有辦法全功率輸出也不建議這樣做
應視需求設定亮度, 並注意散熱, 如果要高亮度, 散熱就要做好

如果把這玩具附近放白紙去照射就會像這樣

可以發現左邊偏藍右邊偏綠
這和 LED 方向有關, 它的三色發光體水平排列成直線
發光體四周有像盤子一樣的塑料包圍, 因此從側面看

特定角度時三個發光體會有一個因為塑料反光而顏色強度增加
紅色發光體在中間沒得反光, 而兩側藍綠就有機會增強


拿個霧面的透光物體可以改善這現象但效果有限, 而且亮度會降低
所以這就只能如同其規格當顯示器或是變色燈條來用, 不適合照明
接著我們用軟體做進一步設定

WT-13 韌體 + PC 端 python 腳本：ws2812-matrix.tar.gz

裡面有兩目錄, usb-led 是 WT-13 韌體, host-app 是 ubuntu 上用的軟體
WT-13 韌體改為 6 線輸出, 記憶體不太夠一次只能傳一列
原先是改傳輸協議第一個 byte 指定哪條線, 然後 0-5 共六條
第一次上電正常, 但是第一次把 RGB 全設 255, 兩隻 AVR 接腳就廢了^^b
不知道發生什麼事, GPIO 電壓只剩 2.5V, 無法點亮 WS2812
但是其他四隻接腳一直都正常, 到現在全部測完都沒事, 可能是焊接問題吧我猜
所以 ubuntu 上的軟體要 remap 接腳, 改成奇怪的順序

韌體用法請參考前篇, 不再重複, host-app 部份有三隻
cled.c 和 clde.py 功能相等, 以 cled.py 來說
執行 cled.py /dev/ttyACM0 1 2 3
這樣會透過 ttyACM0 發送命令, 將所有 LED 燈設為 R=1 G=2 B=3
這就是前面那些測試在用的軟體, 接著以這程式為基礎
加上幾百行程式就變成 cled-ui.py
cled-ui.py 有兩種模式, 若不加任何參數就是 UI 模式
這腳本沒有 native code, 不用編譯直接執行
需依賴 python3-serial 來存取 serial, python3-pil 處理影像, Gtk 來做 UI
執行起來像這樣：

滑鼠按住方塊陣列可拖拉, 可縮放, 每個方塊代表一個 LED 燈
滑鼠不動點一下方塊可選擇顏色：


可載入圖檔或是將當前圖檔儲存, 例如載入一張 20x6 的 PNG 檔

載入超過尺寸的影像只會讀留左上角一小塊 20x6 的像素, 其餘資料都捨棄
儲存圖檔時會依據副檔名選擇格式, 用戶系統的 PIL 支援哪些就可以存哪些
通常我們存 PNG 檔

接著點選連線, 假設是 ttyACM0

連線成功後即可發送影像, 顏色輸出除數是讀出影像後在發給 WT-13 前
將 RGB 都除以設定的數再送出, 這是調整亮度用
結果：

燈數不多顯示文字效果不好

接著試試漸層, 這是用 GIMP 做的圖


結果：

可以注意到左下角有個綠色, 那是因為除到小數字剛好只剩綠色有值其他都 0
所以變綠色, 雖然和螢幕同樣是 RGB888, 應該要像在電腦 UI 上那樣很暗才是
但實際上並不同, 我想這和像素大小以及觀看距離有關, 也可能和輸入數字對應的亮度有關
印象中看過書籍說人眼看到的亮度和實際光的亮度對應, 畫出的對應線是非線性的
從這顏色表現看起來可能做的是線性對應, 不過我拿到的 datasheet 並沒有對這說明
詳細不清楚, 總之不要期望會和螢幕上看到的相同, 儘管顏色深度都是 888




在 GIMP 上這漸層的名字是深海, 但是用 LED 顯示後很明顯沒有深海的感覺XD
在源碼包中 host-app/image 目錄下有一些圖檔可供測試

若圖片調整好了, 確定顯示參數後可以改用本程式的第二模式：文字模式
文字模式就是把參數設好, 我的程式直接讀取後發送, 不顯示 UI 操作
可讀取多張圖檔中間設延遲, 做成動畫模式
操作方法：

f=`ls ranbow-loop/*.png`
./cled-ui.py /dev/ttyACM0 8 0.03 10 $f

第一行列出 ranbow-loop 目錄下所有 png 檔
在源碼包中 host-app/ranbow-loop 目錄下, 有八張圖檔
第二行執行顯示, ttyACM0 是輸出 port, 8 是前面 UI 上的顏色輸出除數
0.03 則是每張圖間隔時間, 單位是秒, 10 是迴圈次數, 八張圖輸出完算一次
最後 $f 則是所有圖檔的路徑, 執行結果：MAH03600.mp4
這色彩看起來很甲, 洞窟探險麼? 有點臭(?)

這次進了兩條, 一條短的想說先驗, 長的到貨後直接上
結果短的測完發現不能用, 長的就只能庫存了, 哭哭！



寬間距版, 一捲 5 公尺, 超多庫存...先收起來以後再想怎麼玩

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2017.08.08 更新：

不重要的東西XD
跟網路賣家買東西, 裡面附了應該是德文的廣告單當緩衝材
無聊拿起來看...

看不懂德文, 但是右下角有個東西我光看外型就知道那是啥XD


哇喔～ 彩色 LED 燈條耶XD
5M 附控制器賣 18 歐元? 挺便宜的耶, 而且是賣場就賣喔? 這麼便利XD