Zabawa adresowalnymi diodami LED [Część 2]

W poprzedniej części bloga opisałem mój plan zabawy z wyświetlaczem LED, który zbudowałem z macierzy adresowalnych diod LED o rozdzielczości 16×16. Planowałem podłączyć go do Arduino i wyświetlić na nim serduszko z pewnej popularnej kanciastej gry. Opisałem również wybór odpowiednich bibliotek oraz program ‘strandtest’, który wykorzystałem do sprawdzenia działania wyświetlacza. Oczywiście trzeba pamiętać o tym, że taka ilość diod pobiera już znaczną ilość prądu, co wymusiło posiadanie zewnętrznego źródła zasilania. Najlepszym rozwiązaniem byłoby użycie zewnętrznego zasilacza. Jednak zanim przeszedłem do podłączania, musiałem przygotować kable tak, by łatwiej się nimi sterowało. Przez cały czas miałem ciągły problem z wypadającym rezystorem z płytki Arduino. Przylutowanie rezystora na stałe do przewodów powinno rozwiązać ten problem raz na zawsze.

Żeby wszystko wyglądało estetyczniej, użyłem koszulek termokurczliwych.

Po przygotowaniu wszystkiego I wgraniu kodu podłączyłem arduino oraz macierz LEDów do zewnętrznego zasilacza I ustawiłem napięcie na 5V. Efekt można zobaczyć poniżej:

Mając już działający układ, mogę przystąpić do wyświetlenia ostatecznego wzoru. Jednak dokładniej przyglądając się, uświadomiłem sobie, że nie mam całkowitej pewności, jak dokładnie wyświetlić to serduszko. Rozbiłem więc całość na mniejsze kawałki. Pierwszym krokiem było wydobycie danych na temat każdego piksela obrazu serduszka. Musiałem przekonwertować obrazek na trzy tabele, które będą zawierać po 256 wartości dla kolorów zielonego, czerwonego i niebieskiego. Następnie użyję tych danych do zapalenia każdej diody LED w macierzy zgodnie z danymi wydobytymi z obrazka. Część druga wydaje się być trudniejsza, ponieważ nie udało mi się znaleźć funkcji, która zapaliłaby każdą diodę z osobna. Z pomocą chatu GPT napisałem poniższy program w Pythonie:

from PIL import Image
def extract_channels(image_path):
image = Image.open(image_path)
width, height = image.size
red_channel = []
green_channel = []
blue_channel = []
for y in range(height):
for x in range(width):
pixel = image.getpixel((x, y))
if len(pixel) == 4: # If there’s an alpha channel
r, g, b, a = pixel
if a == 0: # Treat transparent pixels as black
r, g, b = 0, 0, 0
else:
r, g, b = pixel
red_channel.append(r)
green_channel.append(g)
blue_channel.append(b)
return red_channel, green_channel, blue_channel
def write_to_txt(filename, data):
with open(filename, ‘w’) as f:
f.write(“char[] ” + filename.split(‘.’)[0] + ” = {\n”)
for i, val in enumerate(data):
f.write(f”0x{val:02X}, “)
if (i + 1) % 16 == 0:
f.write(“\n”)
f.write(“};\n”)
image_path = “/home/baniel/Desktop/Blog1/image.png”
red, green, blue = extract_channels(“/home/baniel/Desktop/Blog1/image.png”)
write_to_txt(“red.txt”, red)
write_to_txt(“green.txt”, green)
write_to_txt(“blue.txt”, blue)

Powyższy program ma za zadanie wydobyć wartości kanału zielonego, czerwonego, oraz niebieskiego I zapisać je do pliku txt w formacie który jest zrozumiały dla języka “C” Poniżej przykład takiej tabeli dla kanału czerwonego:

char[] red = {

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00, 0x00,

0x00, 0xE6, 0xFF, 0xFF, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00, 0x00, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00,

0x00, 0xE6, 0xFF, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00,

0x00, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00,

0x00, 0x00, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE6, 0xE6, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

};

Mimo że są to tylko wartości, można dostrzec w nich prześwitujący wzór serduszka, który ukazuje się przez inne litery i cyfry użyte do zapisania danych. Teraz, kiedy miałem już dane, pozostało mi nic innego jak wgrać je do macierzy LED. Jak wspomniałem wcześniej, przeglądając kod, nie znalazłem odpowiedniej funkcji. Potrzebowałem znaleźć funkcję, która przyjmie trzy kanały zapisane w pliku txt. W poszukiwaniu właściwej funkcji zauważyłem, że opcja sprawdzania definicji nie działa w Arduino IDE. Ta niedogodność sprawiła że chwilowo musiałem posłużyć się Visual Studio Code. Zainstalowałem więc VSCode. Pierwszym krokiem jest wybór folderu z moim projektem.

By VSCode współpracowało z arduino muszę zainstalować odpowiednie rozszerzenie.

W zakładce rozszerzenie muszę znaleźć rozszerzenie do arduino i zainstalować je Następnym krokiem jest wpisanie w konsoli komendy “Arduino: Initialize”. Zainicjuje ona VSCode jako projekt arduino. By wywołać konsole należy kliknąć ctrl+shift+p

Po zainicjowaniu VSCode zapyta się o nazwę pliku .ino, w moim przypadku będzie to “program.ino”. Prócz samego rozszerzenia do arduino VSCode zapytało się o zainstalowanie rozszerzenia C/C++. Kliknąłem więc zainstaluj. Po zainicjowaniu wszystko wyglądało jak poniżej

Następnym krokiem jest pobranie biblioteki z repozytorium NeoPixel Pobrałem I umieściłem bibliotekę w głównym folderze projektu:

Podobnie jak w arduino IDE musiałem wybrać programator oraz typ płytki. W moim przypadku będzie to ArdiuinoISP oraz Arduino UNO

Teraz przytrzymując Ctrl mogę kliknąć na

by zobaczyć definicję.

Jest to ficzer który nie do końca działa w obecnej wersji arduinoIDE, więc dla tego konkretnego zadania musiałem użyć innego edytora kodu. Od razu widzę funkcję która mnie interesuję. Najpierw muszę wywolać “begin()’ następnie “setPin(6)” (w moim przypadku podłaczone wszystko jest do pinu “6” A za pomocą “setPixelColor()” mogę wgrać pixele do macierzy LED. Mając w sumie wszystko co jest potrzebne do napisania programu mogłem coś w końcu napisać. Napisałem program widoczny poniżej:

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define LED_PIN 6

// How many NeoPixels are attached to the Arduino?

#define LED_COUNT 256

char blue[] = {

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

};

char green[] = {

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

};

char red[] = {

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00, 0x00,

0x00, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0x00, 0x00, 0xE6, 0xE6, 0xE6, 0xFF, 0xFF, 0xE6, 0x00,