ATTINY13A माइक्रोकंट्रोलर पर आधारित एक साधारण 4-रंग मल्टी-चैनल माला

जैसा कि लोग कहते हैं - गर्मियों में एक स्लेज तैयार करें ...
निश्चित रूप से नए साल के लिए हम क्रिसमस के पेड़ को सभी प्रकार की मालाओं से सजाते हैं, और सबसे अधिक संभावना है कि वे बहुत पहले अपने चमकती की एकरसता के साथ उबाऊ हो जाते हैं। मैं कुछ ऐसा करना चाहूंगा, ताकि पलक झपकते ही राजधानी के क्रिसमस पेड़ों की तरह झुलस जाए। या, चरम मामलों में, इसे खिड़की पर लटका दें ताकि यह सुंदरता सीधे शहर को 5 वीं मंजिल से रोशन करे।
लेकिन अफसोस, बिक्री पर ऐसी कोई माला नहीं है।

वास्तव में, यह ठीक यही समस्या थी जिसे दो साल पहले हल किया जाना था। इसके अलावा, कार्यान्वयन के विचार से आलस्य के कारण, 2 साल हमेशा की तरह बीत गए, और सब कुछ पिछले महीने में किया गया था। वास्तव में, आपके पास अधिक समय होगा (या मुझे मानव मनोविज्ञान में कुछ भी समझ में नहीं आता है, और नए साल से पहले पिछले 2 सप्ताह में सब कुछ ठीक वैसा ही किया जाएगा)।

परिणाम एल ई डी के साथ अलग-अलग मॉड्यूल का एक काफी सरल डिजाइन था, और एक सामान्य एक है जो कंप्यूटर से इन मॉड्यूल के नेटवर्क तक आदेश भेजता है।



मॉड्यूल के पहले संस्करण की कल्पना इस तरह से की गई थी कि वे दो तारों के माध्यम से नेटवर्क से जुड़े थे, ताकि कम भ्रम हो और सभी जो एक साथ न बढ़ें, परिणामस्वरूप, बहुत कम संख्या में मॉड्यूल की शक्ति को स्विच करने के लिए एक शक्तिशाली और तेज स्विच की आवश्यकता थी - डिजाइन की सादगी के लिए एक स्पष्ट बस्ट, इसलिए मैंने वरीयता दी। तीसरा तार इतना सुविधाजनक नहीं है, लेकिन डेटा ट्रांसमिशन चैनल को व्यवस्थित करना बहुत आसान है।

यह कैसे काम करता है।



विकसित नेटवर्क 254 स्लेव मॉड्यूल को संबोधित करने में सक्षम है, जिसे SLAVE कहा जाएगा - वे केवल 3 तारों से जुड़े होते हैं, जैसा कि आपने अनुमान लगाया होगा - दो तार + 12 वी शक्ति, सामान्य और तीसरे सिग्नल हैं।
उनके पास एक साधारण योजना है:

जैसा कि आप देख सकते हैं, यह 4 चैनलों - लाल, हरा, नीला और बैंगनी का समर्थन करता है।
सच है, व्यावहारिक परीक्षण के परिणामों के अनुसार, बैंगनी स्पष्ट रूप से केवल निकट पर दिखाई देता है लेकिन कैसे! इसके अलावा, इस तथ्य के कारण कि रंग एक दूसरे से बहुत दूर हैं, रंग मिश्रण केवल 10 मीटर से देखा जा सकता है, यदि आप आरजीबी एलईडी का उपयोग करते हैं, तो स्थिति थोड़ी बेहतर होगी।
डिजाइन को सरल बनाने के लिए, मुझे क्वार्ट्ज स्थिरीकरण को भी छोड़ना पड़ा - सबसे पहले, अतिरिक्त आउटपुट दूर ले जाता है और दूसरी बात, क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्र की लागत काफी ध्यान देने योग्य है और तीसरी बात - इसके लिए कोई तत्काल आवश्यकता नहीं है।
एक सुरक्षात्मक झरना ट्रांजिस्टर पर इकट्ठा किया जाता है ताकि नियंत्रक बंदरगाह स्थिर न हो जाए - लाइन अभी भी काफी लंबी हो सकती है, चरम मामले में केवल ट्रांजिस्टर को नुकसान होगा। कैस्केड को MicroCap में डिज़ाइन किया गया है और इसमें लगभग 7 वोल्ट की अनुमानित प्रतिक्रिया सीमा और तापमान पर थ्रेशोल्ड की कमजोर निर्भरता है।

स्वाभाविक रूप से, सबसे अच्छी परंपराओं में, सभी मॉड्यूल पता नंबर 255 पर प्रतिक्रिया देते हैं - इसलिए आप उन्हें एक बार में एक कमांड के साथ बंद कर सकते हैं।

मास्टर्स नामक एक मॉड्यूल भी नेटवर्क से जुड़ा हुआ है - यह एक पीसी और गुलाम स्लेव मॉड्यूल के नेटवर्क के बीच एक मध्यस्थ है। अन्य बातों के अलावा, यह उन में क्वार्ट्ज स्थिरीकरण की अनुपस्थिति में दास मॉड्यूल को सिंक्रनाइज़ करने के लिए अनुकरणीय समय का स्रोत है।

ड्राइविंग:


सर्किट में वैकल्पिक पोटेंशियोमीटर हैं - उन्हें वांछित मापदंडों के सुविधाजनक और त्वरित समायोजन के लिए एक पीसी प्रोग्राम में इस्तेमाल किया जा सकता है, फिलहाल यह केवल 4 टेस्टों में से किसी भी पोटेंशियोमीटर को असाइन करने की क्षमता के रूप में एक परीक्षण कार्यक्रम में लागू किया गया है। सर्किट एक FT232 चिप पर USB-UART इंटरफ़ेस कनवर्टर के माध्यम से एक पीसी से जुड़ा है।

पैकेट का एक उदाहरण नेटवर्क को जारी किया जा रहा है:


इसकी शुरुआत:


सिग्नल की विद्युत विशेषताएं: log.0 +9 ... 12 वी से मेल खाती है, और लॉग 1 0 ... 5 वी से मेल खाती है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, डेटा 4 बिट्स की निश्चित गति के साथ, क्रमिक रूप से प्रेषित होता है। यह डेटा रिसेप्शन दर में त्रुटि के लिए आवश्यक मार्जिन के कारण है - SLAVE मॉड्यूल में क्वार्ट्ज स्थिरीकरण नहीं है, और यह दृष्टिकोण डेटा रिसेप्शन की गारंटी देता है जब संचरण दर उन लोगों से अधिक +५% तक विचलित हो जाती है जो डेटा ट्रांसफर की शुरुआत में कैलिब्रेटेड अंतराल को मापने के आधार पर सॉफ़्टवेयर विधि द्वारा मुआवजा दिया जाता है जो एक और + -10% द्वारा संदर्भ आवृत्ति के प्रस्थान के लिए प्रतिरोध देता है।

दरअसल, मास्टर मॉड्यूल का एल्गोरिथ्म इतना दिलचस्प नहीं है (यह काफी सरल है - हम UART पर डेटा प्राप्त करते हैं और इसे दासों के एक नेटवर्क को अग्रेषित करते हैं), सभी सबसे दिलचस्प समाधान SLAVE मॉड्यूल में कार्यान्वित किए जाते हैं, जो वास्तव में आपको ट्रांसमिशन गति को समायोजित करने की अनुमति देते हैं।

मुख्य और सबसे महत्वपूर्ण एल्गोरिथ्म 4-चैनल 8-बिट पीडब्लूएम सॉफ़्टवेयर का कार्यान्वयन है जो आपको उनमें से प्रत्येक की चमक के 256 उन्नयन के साथ 4 एल ई डी को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। हार्डवेयर में इस एल्गोरिथ्म का कार्यान्वयन नेटवर्क में डेटा ट्रांसफर गति को भी निर्धारित करता है - सॉफ्टवेयर सुविधा के लिए, PWM ऑपरेशन के प्रत्येक चरण के लिए एक बिट प्रेषित किया जाता है। एल्गोरिथ्म के एक प्रारंभिक कार्यान्वयन से पता चला कि यह 44 चक्रों के लिए चलता है, इसलिए प्रत्येक 100 चक्रों को बाधित करने के लिए कॉन्फ़िगर किए गए टाइमर का उपयोग करने का निर्णय लिया गया था - इस तरह से रुकावट को अगले एक से पहले निष्पादित किया जाना चाहिए और मुख्य कार्य कोड का हिस्सा निष्पादित करना होगा।
4.8 मेगाहर्ट्ज के आंतरिक थरथरानवाला की चयनित घड़ी आवृत्ति पर, रुकावट 48 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति के साथ होती है - यह दासों के नेटवर्क की बिट दर है और पीडब्लूएम एक ही गति से भरा है - परिणामस्वरूप, पीडब्लूएम सिग्नल की आवृत्ति 187.5 हर्ट्ज है, जो एलईडी की चंचलता को नोटिस नहीं करने के लिए पर्याप्त है। इसके अलावा, बाधित हैंडलर में, PWM पीढ़ी के लिए जिम्मेदार एल्गोरिदम के निष्पादन के बाद, डेटा बस की स्थिति तय हो गई है - यह टाइमर अतिप्रवाह अंतराल के बीच में लगभग बाहर निकलता है, यह डेटा रिसेप्शन को सरल करता है। अगले 4-बिट पैकेट प्राप्त करने की शुरुआत में, टाइमर शून्य पर रीसेट हो जाता है, रिसेप्शन की गति के विचलन के लिए स्वागत और प्रतिरोध के अधिक सटीक सिंक्रनाइज़ेशन के लिए यह आवश्यक है।
परिणाम निम्न चित्र है:


संचरण की गति के लिए ट्यूनिंग एल्गोरिथ्म का एक दिलचस्प कार्यान्वयन। ट्रांसमिशन की शुरुआत में, मास्टर 4 लॉग की 4 बिट्स की अवधि के साथ एक पल्स उत्पन्न करता है, जिसके अनुसार सभी दास मॉड्यूल एक साधारण एल्गोरिथ्म का उपयोग करके आवश्यक रिसेप्शन गति निर्धारित करते हैं:

LDI tmp2, st_syn_delay DEC tmp2 ;<+ BREQ bad_sync ; | SBIC PINB, cmd_port; | RJMP PC-0x0003 ;-+ 

st_syn_delay = 60 - एक स्थिरांक जो स्टार्ट पल्स की अधिकतम अवधि निर्धारित करता है, जो नाममात्र मूल्य (विश्वसनीयता के लिए) से लगभग 2 गुना लिया जाता है

प्रयोगात्मक विधि tmp2 में परिणामी संख्या की निर्भरता को स्थापित करती है जब घड़ी की आवृत्ति नाममात्र मूल्य से विचलित हो जाती है:

4.3Mhz (-10%) 51 इकाइयां (0x33) नाममात्र को प्राप्त गति वापस करने के लिए 90 घड़ी की टिकियों से मेल खाती हैं
4.8Mhz (+ 00%) 43 इकाइयां (0x2B) - 100 टाइमर टिक (नाममात्र) से मेल खाती है
5.3Mhz (+ 10%) 35 इकाइयाँ (0x23) - नाममात्र की गति प्राप्त करने के लिए 110 घड़ी की टिकियों से मेल खाती है

इन आंकड़ों के आधार पर, टाइमर रुकावटों की अवधि के सुधार गुणांक की गणना की गई (यह है कि रिसेप्शन की गति नियंत्रक की उपलब्ध घड़ी आवृत्ति के लिए कैसे समायोजित की जाती है):

Y (x) = 110-x * 20/16
x = tmp2 - 35 = (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16)
Y (x) = (110, 108.75, 107.5, 106.25, 105, 103.75, 102.55, 100.2, 98.75, 97.5, 96.25, 95, 93.75, 92.5, 91.25, 90)

संख्याओं को निकटतम पूर्णांक पर गोल किया जाता है और EEPROM में प्रवेश किया जाता है।

यदि आप मॉड्यूल में वोल्टेज लागू करते समय तार्किक स्थिति "1" में रखते हैं, तो अंशांकन सबरूटीन चालू हो जाएगा, जो आवृत्ति मीटर या आस्टसीलस्कप को सुधार के बिना PWM सिग्नल की अवधि को मापने और माप के आधार पर नाममात्र एक से मॉड्यूल नियंत्रक घड़ी आवृत्ति के विचलन का आकलन करने की अनुमति देगा, जिसमें 15% से अधिक का एक मजबूत विचलन है। अंतर्निहित आरसी जनरेटर के अंशांकन निरंतर के सुधार की आवश्यकता हो सकती है। हालांकि निर्माता कारखाने में अंशांकन का वादा करता है और नाममात्र से विचलन 10% से अधिक नहीं है।

फिलहाल, डेल्फी पर एक कार्यक्रम विकसित किया गया है, जिसमें दिए गए गति के साथ 8 मॉड्यूल के लिए पहले से तैयार किए गए पैटर्न को पुन: पेश करने की अनुमति है। साथ ही एक अलग मॉड्यूल के साथ काम करने के लिए एक उपयोगिता (मॉड्यूल पते के पुन: असाइनमेंट सहित)।

फर्मवेयर।
SLAVE मॉड्यूल के लिए, फ़्यूज़ CKSEL1 = 0, और SUT0 = 0. को फ़्लैश करना आवश्यक है। बाकी को अखंड छोड़ दिया जाना चाहिए। RGBU-slave.eep फ़ाइल से EEPROM की सामग्री को फ़्लैश करें, यदि आवश्यक हो, तो आप तुरंत नेटवर्क पर वांछित मॉड्यूल पता सेट कर सकते हैं - EEPROM का 0 वां बाइट, डिफ़ॉल्ट रूप से $ FE = 254 के रूप में फ्लैश किया जाता है, पता 0x13 में नियंत्रक के अंतर्निहित RC जनरेटर का अंशांकन स्थिरांक होता है। 4.8 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर यह स्वचालित रूप से लोड नहीं होता है; इसलिए, फैक्ट्री कैलिब्रेशन वैल्यू को पढ़ना और प्रोग्रामर के रूप में इस सेल को लिखना आवश्यक है - यह मूल्य प्रत्येक नियंत्रक के लिए अलग-अलग है; यदि आवृत्ति नाममात्र मूल्य से विचलन करती है, तो कैलिब्रेशन को इस सेल के माध्यम से बदला जा सकता है। agivaya कारखाने मूल्यों।

मास्टर मॉड्यूल के लिए, फ़्यूज़ SUT0 = 0, BOOTSZ0 = 0, BOOTSZ1 = 0, CKOPT = 0. को फ़्लैश करना आवश्यक है। बाकी को अखंड नहीं छोड़ा जाना चाहिए।

अंत में, बालकनी पर स्थित एक माला का एक छोटा प्रदर्शन:


वास्तव में, माला की कार्यक्षमता पीसी पर कार्यक्रम द्वारा निर्धारित की जाती है - आप कमरे में रंगीन संगीत, स्टाइलिश इंद्रधनुषी प्रकाश व्यवस्था कर सकते हैं (यदि आप एलईडी ड्राइवर जोड़ते हैं और शक्तिशाली एल ई डी का उपयोग करते हैं) - आदि। मैं भविष्य में क्या करने की योजना बना रहा हूं। योजनाओं में 3-वाट आरजीबी एलईडी के साथ 12 मॉड्यूल का ग्रिड शामिल है, और 12-वोल्ट आरजीबी टेप के टुकड़ों के आधार पर कमरे की प्रकाश व्यवस्था (केवल फ़ील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर को टेप को 3 मॉड्यूल या 4 के लिए स्विच करने की आवश्यकता होती है, यदि आप बैंगनी टेप का एक टुकड़ा जोड़ते हैं) मूल नहीं होगा)।

नेटवर्क को प्रबंधित करने के लिए, आप अपना स्वयं का कार्यक्रम लिख सकते हैं, यहां तक ​​कि मूल रूप में - मुख्य रूप से चयनित प्रोग्रामिंग भाषा जो करना चाहिए वह है कि वे COM पोर्ट से कनेक्ट कर सकते हैं और अपने मापदंडों को कॉन्फ़िगर कर सकते हैं। USB इंटरफ़ेस के बजाय, आप RS232 के साथ एक एडाप्टर का उपयोग कर सकते हैं - यह प्रकाश उपकरणों के एक विस्तृत श्रृंखला से प्रकाश प्रभाव को नियंत्रित करने की क्षमता देता है जो आमतौर पर प्रोग्राम किया जा सकता है।
मास्टर डिवाइस के साथ आदान-प्रदान करने के लिए प्रोटोकॉल काफी सरल है - हम एक कमांड भेजते हैं और इसकी सफलता या विफलता के बारे में जवाब की उम्मीद करते हैं, अगर कुछ मिलीसेकंड से अधिक का कोई जवाब नहीं है - मास्टर डिवाइस के कनेक्शन या संचालन के साथ समस्याएं हैं, तो उस स्थिति में पुन: संयोजन प्रक्रिया को पूरा करना आवश्यक है।

वर्तमान में निम्न आदेश उपलब्ध हैं:

0x54; प्रतीक "टी" - कमांड "टेस्ट" - कनेक्शन का परीक्षण करें, प्रतिक्रिया 0x2B होनी चाहिए।
0x40; "@" प्रतीक अपलोड और ट्रांसफर कमांड है। आदेश देने के बाद आपको उत्तर की प्रतीक्षा करने की आवश्यकता है "?" 6 बाइट्स डेटा के बाद:
+0: ​​दास का पता 0..255
+1: डिवाइस कमांड
0x21 - बाइट्स 2 ... 5 में उन चैनलों पर चमक होती है जिन्हें तुरंत लागू किया जाना चाहिए।
0x14 - एक टाइमआउट सेट करें जिसके बाद सभी चैनलों पर चमक होगी
यदि इस दौरान कोई कमांड नहीं आती है, तो 0 पर रीसेट करें। टाइमआउट मान लाल चैनल सेल में है, अर्थात एक बाइट में +2 की ऑफसेट के साथ। मान 0-255 डिफ़ॉल्ट रूप से 0-25.5 सेकंड के टाइमआउट से मेल खाता है, टाइमआउट = 5 सेकंड (फर्मवेयर के दौरान EEPROM में दर्ज किया गया है, इसे +1 की ऑफसेट के साथ बाइट में भी बदला जा सकता है)।
0x5A - डिवाइस पता बदलें।
विश्वसनीयता के लिए पता बदलने की प्रक्रिया को तीन बार किया जाना चाहिए - उसके बाद ही नया पता लागू किया जाएगा और EEPROM में पंजीकृत किया जाएगा। इस मामले में, एक को सावधान रहना चाहिए - यदि आप एक ही पते के साथ दो उपकरणों को पंजीकृत करते हैं, तो वे समकालिक रूप से जवाब देंगे, और वे केवल नेटवर्क से अतिरिक्त मॉड्यूल को डिस्कनेक्ट करके और शेष एक के पते को बदलकर या प्रोग्रामर द्वारा "विभाजित" हो सकते हैं। नए पते का मान लाल चैनल सेल में प्रेषित होता है - अर्थात एक बाइट में +2 की ऑफसेट के साथ।

+2: लाल चमक 0 ... 255
+3: हरी चमक 0 ... 255
+4: नीला चमक 0 ... 255
+5: बैंगनी चमक 0 ... 255

0x3D; प्रतीक "=" "ADC" कमांड है। आदेश देने के बाद आपको उत्तर की प्रतीक्षा करने की आवश्यकता है "?" फिर 1 बाइट को स्थानांतरित किया जाना चाहिए - बाइनरी फॉर्म में एडीसी चैनल नंबर 0..7 (एएससीआईआई अंक 0..9 इस गुणवत्ता में भी उपयुक्त हैं, क्योंकि सबसे महत्वपूर्ण 4 बिट्स की अनदेखी की जाती है)।
जवाब में, कमांड माप के परिणाम के 2 बाइट्स 0 0 श्रेणी में देता है ... 1023

आदेशों के लिए संभावित प्रतिक्रियाएं:
0x3F; चरित्र "?" - डेटा प्रविष्टि के लिए तत्परता, इसका मतलब है कि डिवाइस कमांड तर्क प्राप्त करने के लिए तैयार है
0x2B; प्रतीक "+" उत्तर - कमांड पूरा हुआ
0x2D; चरित्र "-" उत्तर - कमांड परिभाषित या गलत नहीं है

अधिक जानकारी गीथूब पर स्थित स्रोतों से प्राप्त की जा सकती है, तैयार फर्मवेयर के नवीनतम संस्करण भी वहां स्थित हैं: github.com/Alexeyslav/RGBU_light