LED Wall

Autor Markus Hoffmann (mar3kus)

Erste funktionierende Pixel

Bestückte Platinen der Pixel

Bei diesem Projekt geht es um eine modular zusammenstellbare LED Wall, also eine Art leuchtende Wand. Schön ist dabei, dass ich jeden Modul dieser 'Wand' einzeln ansprechen lässt uns somit eine eigene Farbe bekommen kann. Bedingt druch das Busprotokoll lassen sich bis zu 254 Module ansteuern und an einem Bus verwalten. Jedes Modul oder eben jeder Pixel ist mit einer RGB-LED ausgestattet die mittels PWM von einem ATtiny2313 gedimmt wird. Fertigen Varianten gibt es z.B. von Martin, die LC oder LC Plus Serien http://www.martin.com/productgroup/productgroup.asp?psg=leddisplaysystems&selgroup=93

Pixel

Schaltplan Pixel

Layout Pixel

Fertiger Pixel der LED Wall

Diese Version der LED Wall besteht aus Pixeln die ihre ganze "intelligenz" selber mitbringen. Jeder Pixel hat einen eigenen ATtiny2313 der die Kommunikation über einen MAX415-Bustreiber managed und die PWM-Signale für die RGB LED generiert.

LED Wall Busverteiler

Mit dem Direkt-Toner-Verfahren hergestellte Platine

Technische Daten:

• Spannung: 5V
• Stromverbaucht: Standby 24mA, alle Farben volle Helligkeit 61mA
  

Bauteilliste:

Bestellnummer und Preise

Bestückungsplan des Pixels

Reichelt Bestnr.	Bezeichung	Part	Value	Preis
SMD ELKO 100/6,3	SMD-Chip Elko, 100µF/6,3Volt	C1	100u	0,19 €
X7R-G1206 100N	SMD-Vielschicht-Keramikkondensator 100N, 10%	C2	100n	0,06 €
NPO-G1206 22P	SMD-Vielschicht-Keramikkondensator 22P, 5%	C3	22p	0,06 €
NPO-G1206 22P	SMD-Vielschicht-Keramikkondensator 22P, 5%	C4	22p	0,06 €
ULN 2003 AD SMD	ULN 2003 AD SMD	IC1	ULN2003AD	0,28 €
SN 75176BD	IC-Schaltung, SO-8	IC3	MAX481CSA	0,26 €
ATTINY 2313 SO	Atmel AVR-RISC-Controller	IC5	ATTINY2313SOIC20	1,05 €
SL 2X40G 2,54	2x40pol.-Stiftleiste, gerade, RM 2,54	JP1	AVR-ISP-6	0,03 €
WSL 10G	Wannenstecker, 10-polig, gerade	JP2	JP5Q	0,08 €
LATB G66B	OSRAM 6-lead MultiLED, amber, true green, blau	LED1	LATB G66B	0,49 €
14,7456-HC49-SMD	SMD-Quarz, Grundton, 14,745600 MHz	Q2	14,7456 MHz	0,26 €
SMD 1/4W 43	SMD-Chip-Widerstand, Bauform 1206, 43 Ohm	R1	42,9 Ohm	0,10 €
SMD 1/4W 51	SMD-Chip-Widerstand, Bauform 1206, 51 Ohm	R2	50,0 Ohm	0,10 €
SMD 1/4W 47	SMD-Chip-Widerstand, Bauform 1206, 47 Ohm	R3	46,7 Ohm	0,10 €
SMD 1/4W 10K	SMD-Chip-Widerstand, Bauform 1206, 10 K-Ohm	R4	10k Ohm	0,10 €
			Preis pro Pixel	3,22 €

Kommunikation

10 poliges Flachbandkabel für Versorgung mit Strom und Daten

Jeder Pixel hat einen MAX415-Bustreiber, welcher für eine Bidirektionale Kommunikation genutzt wird. Im Normalfall stehen alle Pixel auf empfang, nur wenn vom "Master" Daten angefordert werden, schlatet der entsprechende Pixel auf Senden um.

Auf dem Bus werden serielle Singale mit einer Geschwindugkeit von 115200Baud/s übertragen. Das Protokoll ist folgendermaßen aufgebaut:

Busprotokoll

Prinzipieller Aufbau eines Frames (x steht für einen variabelen Wert)

Busprotokoll	higher byte	lower byte
START	1111	1111
ADDRESS	xxxx	xxxx
COMMAND	xxxx	0000
DATA1	0000	xxxx
DATA2	0000	xxxx
DATA3	0000	xxxx
...

Mögliche Werte für das ADDRESS-Byte

ADDRESS-Byte	binär	dezimal	Bemerkungen
1	0000 0001	1	Modul 1
2	0000 0010	2	Modul 2
...	...	...	Modul ...
commonaddr	?	?	alle Module reagieren

Mögliche Werte für das COMMAND-Byte

COMMAND-Byte	binär	dezimal	Bemerkungen
rgbvalue	1111 0000	240	einzeln und mit commonaddr nutzbar
rvalue	0011 0000	48	einzeln und mit commonaddr nutzbar
gvalue	0101 0000	80	einzeln und mit commonaddr nutzbar
bvalue	1001 0000	144	einzeln und mit commonaddr nutzbar
brightness	0001 0000	16	nur mit commonaddr nutzbar
info	1110 0000	224	nur einzeln nutzbar
status	0110 0000	96	nur einzeln nutzbar
newaddr	1000 0000	128	nur mit commonaddr nutzbar Vorsicht: alle am Bus hängenden Module bekommen dann diese Adresse!
start	1111 1111	255	einzeln und mit commonaddr nutzbar

Beispielhafter Frame für die Übertragung eines RGB-Farbwertes an den Pixel mit der 1 als Adresse

	binär	dezimal	Bemerkung
START	1111 1111	255	Start-Byte
ADDRESS	0000 0001	1	Modul 1 fühlt sich angesprochen
COMMAND	1111 0000	240	Modul wartet auf RGB-Wert
DATA1	0000 1111	15	LOWER-Byte des Rot-Wertes
DATA2	0000 1111	15	HIGHER-Byte des Rot-Wertes
DATA3	0000 1111	15	LOWER-Byte des Grün-Wertes
DATA4	0000 1111	15	HIGHER-Byte des Grün-Wertes
DATA5	0000 1111	15	LOWER-Byte des Blau-Wertes
DATA6	0000 1111	15	HIGHER-Byte des Blau-Wertes

Interfaces

Nachdem die zusammengebauten und mit Strom versorgten Pixel ohne Daten wenig tun, gibt es die folgenden Möglichkeiten den kleinen Leben einzuhauchen.

PC-Interface

Schaltplan PC-Interface

Datei:PC-Interface Board.png

Layout PC-Interface

Dieses Interface dient zur einfachen Ansteuerung der LED Wall. Es stellt lediglich die Kommunikation zwischen PC und Wall her. Ein Stand-Alone Betrieb ist somit nicht möglich.

Partlist

Testprogramm

Funktionen:

• einfacher LED-Wall Test
• Adressvergabe an Pixel
• Pixel Einzeltest
• Auslesen von Pixel-Statusinformaionen

Beschreibung Software Download

Anbindung an DMXControl

Konfigurationsdialog des LED Wall Ausgabeplugins

Der Datenaustausch zwischen User und Interface findet über ein PlugIn für DMXControl statt. Das PlugIn fungiert als Ausgabeplugin und muss in den DMXControl-Programmordner kopiert werden.

Nutzung der DMX-Kanäle

DMX Kanal	Funktion	Bemerkung
1	Allgemeine Helligkeit für alle Pixel	dieser Wert wird invertiert übertragen
2	Rot-Wert für alle Pixel
3	Grün-Wert für alle pixel
4	Blau-Wert für alle Pixel
5	Rot-Wert 1.Modul
6	Grün-Wert 1.Modul
7	Blau-Wert 1.Modul
8	Rot-Wert 2.Modul
9	...

Der 1. Kanal wird immer durch die Einstellung im Konfig-Dialog des PlugIns bestimmt. Das Ausgabeplugin nutzt dann eingeschlossen diesen ersten Kanals die folgenden 4 + (3 * Anzahl der Pixel)

• Download: LED Wall Ausgabeplugin v1.4 15.08.2009 (Datei leider nicht verfügbar)
  

Anmerkung: Nach dem Klick auf Gewähltes PlugIn konfiguerieren können durchaus 5 bis 30 Sekunden vergehen. bis der Dialog tatsächlich auftaucht. Grund: Das PlugIn sucht nach allen verfügbaren COM-Port und bietet anschließend in der Konfiguraion nur noch tatsächlich existierende an.

Anbindung an ArtNet

Beschreibung Software Download

Stand-alone Interface

Schaltplan stand-alone Interface

Board stand-alone Interface

Funktionen:

• Einlesen einer Fernbedienung
• USB-Schmittstelle für PC-Kommunikation
• 4 direkt dimmbare Ausgänge
• Schalten der Stromversorgung der LED-Wall (Interface kann LED-Wall ausschalten, wenn keine Pixel mehr an sind)

Partlist Software