mirror of
https://github.com/CopterExpress/clover.git
synced 2026-06-06 17:49:32 +00:00
Add LED strip support layer (#168)
Co-authored-by: sfalexrog <sfalexrog@gmail.com>
This commit is contained in:
Oleg Kalachev
@@ -71,6 +71,7 @@
|
||||
* [Модуль ESP8266](esp8266_bridge.md)
|
||||
* [Сборка и модификация образа Клевера](image_building.md)
|
||||
* [Подключение регулятора 4 в 1](4in1.md)
|
||||
* [Светодиодная лента (legacy)](leds_old.md)
|
||||
* [Вклад в Клевер](contributing.md)
|
||||
* Мероприятия
|
||||
* [Олимпиада НТИ 2019](nti2019.md)
|
||||
|
||||
@@ -250,7 +250,7 @@
|
||||
## Подключение светодиодной ленты к Raspberry Pi
|
||||
|
||||
1. Питание для ленты берется от второго BEC. Подключите контакты *«-»* и *«+»* к *Ground* и *5v* на ленте соответственно.
|
||||
2. Контакт *D* можно подключить к любому свободному пину "GPIO" на Raspberry.
|
||||
2. Подключите контакт *D* к GPIO-пину на Raspberry. Рекомендуется использовать пин GPIO21.
|
||||
|
||||
<img src="../assets/4/31_1.png" width=300 class="zoom center border">
|
||||
|
||||
|
||||
203
docs/ru/leds.md
203
docs/ru/leds.md
@@ -1,125 +1,154 @@
|
||||
# Работа со светодиодной лентой на Raspberry 3
|
||||
# Работа со светодиодной лентой
|
||||
|
||||
## Подключение и определение типа ленты
|
||||
> **Note** Документация для версии образа, начиная с 0.18. Для более ранних версий см. [предыдущую версию статьи](leds_old.md).
|
||||
|
||||
> **Note** Документация для версии образа, начиная с 0.14. Для более ранних версий см. [документацию для версий 0.13](https://github.com/CopterExpress/clever/blob/v0.13/docs/leds.md)
|
||||
Адресуемая RGB-светодиодная лента типа *ws281x*, которая входит в наборы "Клевер", позволяет выставлять произвольные 24-битные цвета на каждый из отдельных светодиодов. Это позволяет сделать полет Клевера более ярким, а также визуально получать информацию о полетных режимах, этапе выполнения пользовательской программы и других событиях.
|
||||
|
||||
Подключите светодиодную ленту к питанию +5v - 5v, земле GND - GND и сигнальному порту DIN - GPIO30, GPIO21, GPIO18.
|
||||
<img src="../assets/clever-led.png" class="center" width=600>
|
||||
|
||||
<img src="../assets/led_connection.png" height="400px" alt="leds">
|
||||
На образе [для RPi](image.md) предустановлены необходимые модули для работы с лентой. Они позволяют:
|
||||
|
||||
> **Caution** Обратите внимание, что светодиодную ленту нужно питать от стабильного источника энергии. Если вы подключите питание напрямую к Raspberry, то это создаст слишком большую нагрузку на ваш микрокомпьютер. Для снятия нагрузки с Raspberry можно подключить питание к преобразователю `BEC`.
|
||||
* управлять эффектами/анимациями на ленте;
|
||||
* управлять лентой на низком уровне (переключением цветов отдельных светодиодов);
|
||||
* настраивать реакцию ленты на полетные события.
|
||||
|
||||
<!-- -->
|
||||
> **Caution** Обратите внимание, что светодиодную ленту нужно питать от стабильного источника энергии. Если вы подключите питание напрямую к Raspberry, то это создаст слишком большую нагрузку на ваш микрокомпьютер. Для снятия нагрузки с Raspberry можно подключить питание к преобразователю BEC.
|
||||
|
||||
> **Note** При работе с [GPIO](gpio.md) следует подключать ленту к пину GPIO21. В противном случае управление LED-лентой будет работать некорректно.
|
||||
## Высокоуровневое управление лентой
|
||||
|
||||
## Совместимость с ROS и Python
|
||||
1. Для работы с лентой подключите ее к питанию +5v – 5v, земле GND – GND и сигнальному порту DIN – GPIO21. Обратитесь [к инструкции по сборке](assemble_4.md#Подключение-светодиодной-ленты-к-Raspberry-Pi) для подробностей.
|
||||
2. Включите поддержку LED-ленты в файле `~/catkin_ws/src/clever/clever/launch/clever.launch`:
|
||||
|
||||
Чтобы корректно работать со светодиодной лентой вам нужно добавить в окружение необходимые пути к библиотекам Python и пакетам ROS, для этого необходимо добавить в файл `/etc/sudoers` следующие строки:
|
||||
```xml
|
||||
<arg name="led" default="true"/>
|
||||
```
|
||||
|
||||
```
|
||||
Defaults env_keep += "PYTHONPATH"
|
||||
Defaults env_keep += "PATH"
|
||||
Defaults env_keep += "ROS_ROOT"
|
||||
Defaults env_keep += "ROS_MASTER_URI"
|
||||
Defaults env_keep += "ROS_PACKAGE_PATH"
|
||||
Defaults env_keep += "ROS_LOCATIONS"
|
||||
Defaults env_keep += "ROS_HOME"
|
||||
Defaults env_keep += "ROS_LOG_DIR"
|
||||
```
|
||||
3. Настройте параметры подключения ленты *ws281x* в файле `~/catkin_ws/src/clever/clever/launch/led.launch`. Необходимо ввести верное количество светодиодов в ленте и GPIO-пин, использованный для подключения (если он отличается от *GPIO21*):
|
||||
|
||||
## Пример программы для светодиодной ленты на RPI3
|
||||
```xml
|
||||
<param name="led_count" value="30"/> <!-- количество светодиодов в ленте -->
|
||||
<param name="gpio_pin" value="21"/> <!-- GPIO-пин для подключения -->
|
||||
```
|
||||
|
||||
Для проверки работоспособности ленты можете использовать приведенный ниже код, данный код поочередно зажжет первые 10 диодов 3 цветами и в конце их погасит.
|
||||
Высокоуровневое управления лентой позволяет управлять текущим эффектом (анимацией) на ленте. Для этого используется ROS-сервис `/led/set_effect`. Параметры сервиса:
|
||||
|
||||
* `effect` – название необходимого эффекта.
|
||||
* `r`, `g`, `b` – цвет эффекта в формате [RGB](https://ru.wikipedia.org/wiki/RGB). Значения изменяются от 0 до 255.
|
||||
|
||||
Список доступных эффектов:
|
||||
|
||||
* `fill` (или пустая строка) – залить всю ленту цветом;
|
||||
* `blink` – мигание цветом;
|
||||
* `blink_fast` – ускоренное мигание цветом;
|
||||
* `fade` – плавное перетекание в цвет;
|
||||
* `wipe` – "надвигание" нового цвета;
|
||||
* `flash` – быстро мигнуть цветом 2 раза и вернуться к предыдущему эффекту;
|
||||
* `rainbow` – переливание ленты цветами радуги;
|
||||
* `rainbow_fill` – переливать заливку по цветам радуги.
|
||||
|
||||
Пример работы с сервисом из Python:
|
||||
|
||||
```python
|
||||
import time
|
||||
import rospy
|
||||
from clever.srv import SetLEDEffect
|
||||
|
||||
from rpi_ws281x import Adafruit_NeoPixel
|
||||
from rpi_ws281x import Color
|
||||
# ...
|
||||
|
||||
set_effect = rospy.ServiceProxy('led/set_effect', SetLEDEffect) # define proxy to ROS-service
|
||||
|
||||
LED_COUNT = 10 # Количество светодиодов в ленте
|
||||
LED_PIN = 21 # GPIO пин, к которому вы подсоединяете светодиодную ленту
|
||||
LED_FREQ_HZ = 800000 # Частота несущего сигнала (обычно 800 кГц)
|
||||
LED_DMA = 10 # DMA-канал для генерации сигнала (обычно 10)
|
||||
LED_BRIGHTNESS = 255 # Яркость: 0 - наименьшая, 255 - наибольшая
|
||||
LED_INVERT = False # True для инвертирования сигнала (для подключения через NPN транзистор)
|
||||
LED_CHANNEL = 0 # '1' для GPIO 13, 19, 41, 45 или 53
|
||||
# ..
|
||||
|
||||
strip = Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, LED_PIN, LED_FREQ_HZ, LED_DMA, LED_INVERT)
|
||||
set_effect(r=255, g=0, b=0) # fill strip with red color
|
||||
rospy.sleep(2)
|
||||
|
||||
strip.begin()
|
||||
set_effect(r=0, g=100, b=0) # fill strip with green color
|
||||
rospy.sleep(2)
|
||||
|
||||
set_effect(effect='fade', r=0, g=0, b=255) # fade to blue color
|
||||
rospy.sleep(2)
|
||||
|
||||
def colorWipe(strip, color, wait_ms=50):
|
||||
"""Заполнение ленты цветом по одному светодиоду."""
|
||||
for i in range(strip.numPixels()):
|
||||
strip.setPixelColor(i, color)
|
||||
strip.show()
|
||||
time.sleep(wait_ms/1000.0)
|
||||
set_effect(effect='flash', r=255, g=0, b=0) # flash twice with red color
|
||||
rospy.sleep(5)
|
||||
|
||||
set_effect(effect='blink', r=255, g=255, b=255) # blink with white color
|
||||
rospy.sleep(5)
|
||||
|
||||
print('Color wipe animations.')
|
||||
colorWipe(strip, Color(255, 0, 0), wait_ms=100) # Заполнение красным
|
||||
colorWipe(strip, Color(0, 255, 0), wait_ms=100) # Заполнение зелёным
|
||||
colorWipe(strip, Color(0, 0, 255), wait_ms=100) # Заполнение синим
|
||||
colorWipe(strip, Color(0, 0, 0), wait_ms=100) # Выключение ленты
|
||||
set_effect(effect='rainbow') # show rainbow
|
||||
```
|
||||
|
||||
> **Note** Вы так же можете использовать тестовый код разработчиков данного модуля. Вы можете его [скачать](https://github.com/rpi-ws281x/rpi-ws281x-python/tree/master/examples "Github разработчика") из репозитория разработчика.
|
||||
|
||||
Сохраните программу в ваш скрипт и запустите его используя права администратора:
|
||||
Также лентой можно управлять из командной сроки (Bash):
|
||||
|
||||
```bash
|
||||
sudo python YourScriptName.py
|
||||
rosservice call /led/set_effect "{effect: 'fade', r: 0, g: 0, b: 255}"
|
||||
```
|
||||
|
||||
## Основные функции используемые для работы со светодиодной лентой
|
||||
```bash
|
||||
rosservice call /led/set_effect "{effect: 'rainbow'}"
|
||||
```
|
||||
|
||||
Для подключения библиотеки и её корректной работы требуется подключить следующие модули: `Adafruit_NeoPixel` и `Color` - для работы ленты и `time` – для управления задержками.
|
||||
## Настройка реакции ленты на события
|
||||
|
||||
Клевер умеет показывать LED-лентой текущее состояние полетного контроллера и сигнализировать о событиях. Данная функция настраивается в файле `~/catkin_ws/src/clever/clever/launch/led.launch` в разделе *events effects table*. Пример настройки:
|
||||
|
||||
```xml
|
||||
startup: { r: 255, g: 255, b: 255 }
|
||||
connected: { effect: rainbow }
|
||||
disconnected: { effect: blink, r: 255, g: 50, b: 50 }
|
||||
<!-- ... -->
|
||||
```
|
||||
|
||||
В левой части таблицы указывается событие, на которая лента должна среагировать. В правой части указывается эффект (анимация), который необходимо включить при возникновении события. Список поддерживаемых событий:
|
||||
|
||||
* `startup` – запуск всех систем Клевера;
|
||||
* `connected` – успешное подключение к полетному контроллеру;
|
||||
* `disconnected` – разрыв связи с полетным контроллером;
|
||||
* `armed` – переключение полетного контроллера в состояние Armed;
|
||||
* `disarmed` – переключение полетного контроллера в состояние Disarmed;
|
||||
* `stabilized`, `acro`, `rattitude`, `altctl`, `posctl`, `offboard`, `mission`, `rtl`, `land` – переключение полетных режимов;
|
||||
* `error` – возникновение ошибки в ROS-нодах или полетном контроллере (*ERROR*-сообщение в топике `/rosout`);
|
||||
* `low_battery` – низкий заряд батареи (порог настраивается в параметре `threshold`).
|
||||
|
||||
> **Note** Для корректной работы сигнализации LED-лентой о низком заряде батареи необходимо корректная [калибровка электропитания](power.md#Калибровка-делителя-напряжения).
|
||||
|
||||
Для того, чтобы отключить реакцию светодиодной ленты на события, установите аргумент `led_notify` в файле `~/catkin_ws/src/clever/clever/launch/led.launch` в значение `false`:
|
||||
|
||||
```xml
|
||||
<arg name="led_notify" default="false"/>
|
||||
```
|
||||
|
||||
## Низкоуровневое управление лентой
|
||||
|
||||
Для управления отдельными светодиодами используется ROS-сервис `/led/set_leds`. В параметрах задается массив номеров и RGB-цветов светодиодов, которые необходимо переключить.
|
||||
|
||||
Пример работы с сервисом из Python:
|
||||
|
||||
```python
|
||||
from rpi_ws281x import Adafruit_NeoPixel
|
||||
from rpi_ws281x import Color
|
||||
import time
|
||||
import rospy
|
||||
from led_msgs.srv import SetLEDs
|
||||
from led_msgs.msg import LEDStateArray, LEDState
|
||||
|
||||
# ...
|
||||
|
||||
set_leds = rospy.ServiceProxy('led/set_leds', SetLEDs) # define proxy to ROS service
|
||||
|
||||
# ...
|
||||
|
||||
# switch LEDs number 0, 1 and 2 to red, green and blue color:
|
||||
set_leds([LEDState(0, 255, 0, 0), LEDState(1, 0, 255, 0), LEDState(2, 0, 0, 255)])
|
||||
```
|
||||
|
||||
Для работы с лентой необходимо создать объект типа `Adafruit_NeoPixel` и инициализировать библиотеку:
|
||||
Сервис можно использовать из командной строки:
|
||||
|
||||
```python
|
||||
# Создание объекта NeoPixel c заданной конфигурацией
|
||||
strip = Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, LED_PIN, LED_FREQ_HZ, LED_DMA, LED_INVERT)
|
||||
# Инициализация библиотеки, должна быть выполнена перед другими функциями
|
||||
strip.begin()
|
||||
```bash
|
||||
rosservice call /led/set_leds "leds:
|
||||
- index: 0
|
||||
r: 50
|
||||
g: 100
|
||||
b: 200"
|
||||
```
|
||||
|
||||
Основные функции, которые используются для управления лентой:
|
||||
При использовании ленты в ROS-топике `/led/state` публикуется текущие цвета светодиодов. Просмотр топика из командной строки:
|
||||
|
||||
+ `numPixels()` - возвращает количество пикселей в ленте. Удобно для цикличного управления всей лентой целиком.
|
||||
+ `setPixelColor(pos, color)` – устанавливает цвет пикселя в позиции `pos` в цвет `color`. Цвет должен быть 24 битным значением, где первые 8 бит - красный цвет \(red\), следующие 8 бит - зелёный цвет \(green\) и последние 8 бит - голубой \(blue\). Для получения значения `color` можно использовать функцию `Color(red, green, blue)`, которая составляет это значение из 3х компонент. Каждый компонент должен находиться в диапазоне 0-255, где 0 – отсутствие цвета, а 255 – наибольшая доступная яркость компонента в светодиодном модуле.
|
||||
+ `setPixelColorRGB(pos, red, green, blue)` – устанавливает цвет пикселя в позиции pos в цвет, состоящий из компонент `red`, `green`, `blue`. Каждый компонент должен находиться в диапазоне 0–255, где 0 – отсутствие цвета, а 255 – наибольшая доступная яркость компонента в светодиодном модуле.
|
||||
+ `show()` – обновляет состояние ленты. Только после её использования все программные изменения перемещаются на светодиодную ленту.
|
||||
|
||||
## Почему именно так и можно ли по-другому?
|
||||
|
||||
Основной тип ленты, который используется для Клевера 3 управляются по принципу: для массива светодиодов в ленте отправляется пакет данных по 24 бита на светодиод; каждый светодиод считывает первые 24 бита из пришедших к нему данных и устанавливает соответствующий цвет, остальные данные он отправляет следующему светодиоду в ленте. Нули и единицы задаются разными сочетаниями длительностей высокого и низкого уровня в импульсе.
|
||||
|
||||
Используемый тип ленты поддерживаются для управления библиотекой [rpi_ws281x](https://github.com/jgarff/rpi_ws281x), при этом для управления используется модуль DMA \(direct memory access\) процессора распберри и один из каналов передачи данных: PWM, PCM или SPI, что гарантирует отсутствие задержек в управлении \(а управляется всё на многозадачной операционке, это важно\).
|
||||
|
||||
Есть некоторые особенности работы с каналами, например при передаче данных с помощью PWM \(ШИМ\) перестаёт работать встроенная аудиосистема распберри, при передаче данных по PCM блокируется использование подключенных цифровых аудиоустройств \(при этом встроенная система работает\), а при использовании SPI \(кстати, требуется специальная настройка размера буфера и частоты GPU распберри для правильной работы\) лента блокирует все остальные устройства, подключенные по этому каналу.
|
||||
|
||||
Есть некоторые особенности выбора канала DMA для управления лентой: некоторые каналы используются системой, поэтому их использование может привести к неприятным последствиям, например использование 5 канала рушит файловую систему Raspberry, т.к. этот канал используется при чтении-записи на SD карту. Безопасный канал – 10, он же установлен по умолчанию в приведённой выше библиотеке.
|
||||
|
||||
Поэтому сценарии использования LED-ленты следующие:
|
||||
|
||||
1. Если нам не важна работоспособность встроенного аудио на распберри \(и мы его не используем, т. к. аудио и лента будут выдавать белиберду в этом случае\), то можно использовать PWM канал \(для этого требуется подключить вход ленты к одному из следующих GPIO портов распберри: 12, 18, 40, или 52 для PWM0 канала и 13, 19, 41, 45 или 53 для PWM1 канала\).
|
||||
2. Если нам не важно наличие на шине SPI других устройств, то можно управлять лентой по каналу SPI \(GPIO на распберри 10 или 38\).
|
||||
Здесь требуется произвести следующие настройки \(только для Raspberry Pi 3\):
|
||||
+ увеличить размер буфера передачи данных для поддержки длинных лент, добавив стройку `spidev.bufsiz=32768` в файл `/boot/cmdline.txt`;
|
||||
+ установить частоту GPU для правильной частоты работы SPI, добавив строку `core_freq=250` в файл `/boot/config.txt`.
|
||||
+ перезагрузить вашу Raspberry, используя команду `sudo reboot`
|
||||
3. Если нам важна и работа аудио, и подключение к SPI устройств кроме лед ленты, то можно управлять лентой по каналу PCM \(GPIO 21 или 31\). При этом никаких дополнительных манипуляций с Raspberry не требуется.
|
||||
|
||||
Исходя из вышеперечисленных способов управления лентой, наилучшим вариантом, позволяющим управлять лентой, сохранить работоспособность встроенной аудиосистемы и возможность подключения всяческих устройств и датчиков по SPI, является управление по каналу PCM \(GPIO 21\) с использованием 10 канала DMA.
|
||||
```bash
|
||||
rostopic echo /led/state
|
||||
```
|
||||
|
||||
125
docs/ru/leds_old.md
Normal file
125
docs/ru/leds_old.md
Normal file
@@ -0,0 +1,125 @@
|
||||
# Работа со светодиодной лентой на Raspberry 3
|
||||
|
||||
## Подключение и определение типа ленты
|
||||
|
||||
> **Note** Документация для версии образа, начиная с 0.14. Для более ранних версий см. [документацию для версий 0.13](https://github.com/CopterExpress/clever/blob/v0.13/docs/leds.md)
|
||||
|
||||
Подключите светодиодную ленту к питанию +5v - 5v, земле GND - GND и сигнальному порту DIN - GPIO30, GPIO21, GPIO18.
|
||||
|
||||
<img src="../assets/led_connection.png" height="400px" alt="leds">
|
||||
|
||||
> **Caution** Обратите внимание, что светодиодную ленту нужно питать от стабильного источника энергии. Если вы подключите питание напрямую к Raspberry, то это создаст слишком большую нагрузку на ваш микрокомпьютер. Для снятия нагрузки с Raspberry можно подключить питание к преобразователю `BEC`.
|
||||
|
||||
<!-- -->
|
||||
|
||||
> **Note** При работе с [GPIO](gpio.md) следует подключать ленту к пину GPIO21. В противном случае управление LED-лентой будет работать некорректно.
|
||||
|
||||
## Совместимость с ROS и Python
|
||||
|
||||
Чтобы корректно работать со светодиодной лентой вам нужно добавить в окружение необходимые пути к библиотекам Python и пакетам ROS, для этого необходимо добавить в файл `/etc/sudoers` следующие строки:
|
||||
|
||||
```
|
||||
Defaults env_keep += "PYTHONPATH"
|
||||
Defaults env_keep += "PATH"
|
||||
Defaults env_keep += "ROS_ROOT"
|
||||
Defaults env_keep += "ROS_MASTER_URI"
|
||||
Defaults env_keep += "ROS_PACKAGE_PATH"
|
||||
Defaults env_keep += "ROS_LOCATIONS"
|
||||
Defaults env_keep += "ROS_HOME"
|
||||
Defaults env_keep += "ROS_LOG_DIR"
|
||||
```
|
||||
|
||||
## Пример программы для светодиодной ленты на RPI3
|
||||
|
||||
Для проверки работоспособности ленты можете использовать приведенный ниже код, данный код поочередно зажжет первые 10 диодов 3 цветами и в конце их погасит.
|
||||
|
||||
```python
|
||||
import time
|
||||
|
||||
from rpi_ws281x import Adafruit_NeoPixel
|
||||
from rpi_ws281x import Color
|
||||
|
||||
|
||||
LED_COUNT = 10 # Количество светодиодов в ленте
|
||||
LED_PIN = 21 # GPIO пин, к которому вы подсоединяете светодиодную ленту
|
||||
LED_FREQ_HZ = 800000 # Частота несущего сигнала (обычно 800 кГц)
|
||||
LED_DMA = 10 # DMA-канал для генерации сигнала (обычно 10)
|
||||
LED_BRIGHTNESS = 255 # Яркость: 0 - наименьшая, 255 - наибольшая
|
||||
LED_INVERT = False # True для инвертирования сигнала (для подключения через NPN транзистор)
|
||||
LED_CHANNEL = 0 # '1' для GPIO 13, 19, 41, 45 или 53
|
||||
|
||||
strip = Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, LED_PIN, LED_FREQ_HZ, LED_DMA, LED_INVERT)
|
||||
|
||||
strip.begin()
|
||||
|
||||
|
||||
def colorWipe(strip, color, wait_ms=50):
|
||||
"""Заполнение ленты цветом по одному светодиоду."""
|
||||
for i in range(strip.numPixels()):
|
||||
strip.setPixelColor(i, color)
|
||||
strip.show()
|
||||
time.sleep(wait_ms/1000.0)
|
||||
|
||||
|
||||
print('Color wipe animations.')
|
||||
colorWipe(strip, Color(255, 0, 0), wait_ms=100) # Заполнение красным
|
||||
colorWipe(strip, Color(0, 255, 0), wait_ms=100) # Заполнение зелёным
|
||||
colorWipe(strip, Color(0, 0, 255), wait_ms=100) # Заполнение синим
|
||||
colorWipe(strip, Color(0, 0, 0), wait_ms=100) # Выключение ленты
|
||||
```
|
||||
|
||||
> **Note** Вы так же можете использовать тестовый код разработчиков данного модуля. Вы можете его [скачать](https://github.com/rpi-ws281x/rpi-ws281x-python/tree/master/examples "Github разработчика") из репозитория разработчика.
|
||||
|
||||
Сохраните программу в ваш скрипт и запустите его используя права администратора:
|
||||
|
||||
```bash
|
||||
sudo python YourScriptName.py
|
||||
```
|
||||
|
||||
## Основные функции используемые для работы со светодиодной лентой
|
||||
|
||||
Для подключения библиотеки и её корректной работы требуется подключить следующие модули: `Adafruit_NeoPixel` и `Color` - для работы ленты и `time` – для управления задержками.
|
||||
|
||||
```python
|
||||
from rpi_ws281x import Adafruit_NeoPixel
|
||||
from rpi_ws281x import Color
|
||||
import time
|
||||
```
|
||||
|
||||
Для работы с лентой необходимо создать объект типа `Adafruit_NeoPixel` и инициализировать библиотеку:
|
||||
|
||||
```python
|
||||
# Создание объекта NeoPixel c заданной конфигурацией
|
||||
strip = Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, LED_PIN, LED_FREQ_HZ, LED_DMA, LED_INVERT)
|
||||
# Инициализация библиотеки, должна быть выполнена перед другими функциями
|
||||
strip.begin()
|
||||
```
|
||||
|
||||
Основные функции, которые используются для управления лентой:
|
||||
|
||||
+ `numPixels()` - возвращает количество пикселей в ленте. Удобно для цикличного управления всей лентой целиком.
|
||||
+ `setPixelColor(pos, color)` – устанавливает цвет пикселя в позиции `pos` в цвет `color`. Цвет должен быть 24 битным значением, где первые 8 бит - красный цвет \(red\), следующие 8 бит - зелёный цвет \(green\) и последние 8 бит - голубой \(blue\). Для получения значения `color` можно использовать функцию `Color(red, green, blue)`, которая составляет это значение из 3х компонент. Каждый компонент должен находиться в диапазоне 0-255, где 0 – отсутствие цвета, а 255 – наибольшая доступная яркость компонента в светодиодном модуле.
|
||||
+ `setPixelColorRGB(pos, red, green, blue)` – устанавливает цвет пикселя в позиции pos в цвет, состоящий из компонент `red`, `green`, `blue`. Каждый компонент должен находиться в диапазоне 0–255, где 0 – отсутствие цвета, а 255 – наибольшая доступная яркость компонента в светодиодном модуле.
|
||||
+ `show()` – обновляет состояние ленты. Только после её использования все программные изменения перемещаются на светодиодную ленту.
|
||||
|
||||
## Почему именно так и можно ли по-другому?
|
||||
|
||||
Основной тип ленты, который используется для Клевера 3 управляются по принципу: для массива светодиодов в ленте отправляется пакет данных по 24 бита на светодиод; каждый светодиод считывает первые 24 бита из пришедших к нему данных и устанавливает соответствующий цвет, остальные данные он отправляет следующему светодиоду в ленте. Нули и единицы задаются разными сочетаниями длительностей высокого и низкого уровня в импульсе.
|
||||
|
||||
Используемый тип ленты поддерживаются для управления библиотекой [rpi_ws281x](https://github.com/jgarff/rpi_ws281x), при этом для управления используется модуль DMA \(direct memory access\) процессора распберри и один из каналов передачи данных: PWM, PCM или SPI, что гарантирует отсутствие задержек в управлении \(а управляется всё на многозадачной операционке, это важно\).
|
||||
|
||||
Есть некоторые особенности работы с каналами, например при передаче данных с помощью PWM \(ШИМ\) перестаёт работать встроенная аудиосистема распберри, при передаче данных по PCM блокируется использование подключенных цифровых аудиоустройств \(при этом встроенная система работает\), а при использовании SPI \(кстати, требуется специальная настройка размера буфера и частоты GPU распберри для правильной работы\) лента блокирует все остальные устройства, подключенные по этому каналу.
|
||||
|
||||
Есть некоторые особенности выбора канала DMA для управления лентой: некоторые каналы используются системой, поэтому их использование может привести к неприятным последствиям, например использование 5 канала рушит файловую систему Raspberry, т.к. этот канал используется при чтении-записи на SD карту. Безопасный канал – 10, он же установлен по умолчанию в приведённой выше библиотеке.
|
||||
|
||||
Поэтому сценарии использования LED-ленты следующие:
|
||||
|
||||
1. Если нам не важна работоспособность встроенного аудио на распберри \(и мы его не используем, т. к. аудио и лента будут выдавать белиберду в этом случае\), то можно использовать PWM канал \(для этого требуется подключить вход ленты к одному из следующих GPIO портов распберри: 12, 18, 40, или 52 для PWM0 канала и 13, 19, 41, 45 или 53 для PWM1 канала\).
|
||||
2. Если нам не важно наличие на шине SPI других устройств, то можно управлять лентой по каналу SPI \(GPIO на распберри 10 или 38\).
|
||||
Здесь требуется произвести следующие настройки \(только для Raspberry Pi 3\):
|
||||
+ увеличить размер буфера передачи данных для поддержки длинных лент, добавив стройку `spidev.bufsiz=32768` в файл `/boot/cmdline.txt`;
|
||||
+ установить частоту GPU для правильной частоты работы SPI, добавив строку `core_freq=250` в файл `/boot/config.txt`.
|
||||
+ перезагрузить вашу Raspberry, используя команду `sudo reboot`
|
||||
3. Если нам важна и работа аудио, и подключение к SPI устройств кроме лед ленты, то можно управлять лентой по каналу PCM \(GPIO 21 или 31\). При этом никаких дополнительных манипуляций с Raspberry не требуется.
|
||||
|
||||
Исходя из вышеперечисленных способов управления лентой, наилучшим вариантом, позволяющим управлять лентой, сохранить работоспособность встроенной аудиосистемы и возможность подключения всяческих устройств и датчиков по SPI, является управление по каналу PCM \(GPIO 21\) с использованием 10 канала DMA.
|
||||
Reference in New Issue
Block a user