Titelaufnahme

Titel
Erweiterung des 10x10x10 LED-Würfels um einen SD-Kartenleser und eine DMX-Ansteuerung
Weitere Titel
Enhancement of the 10x10x10 LED-Cube Implementation of an SD-card reader und DMX-control
AutorInnenRainer, Max
GutachterPaulis, Herbert ; Engelmann, Gerhard
Erschienen2019
Datum der AbgabeJanuar 2019
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Audio-Sample / Audio-Signalverarbeitung / Digitaler Filter / Digitale Signalverarbeitung / DAC / DMX / Dual Buffer / FatFs / HAL / LED-Würfel / Lichttechnik / RS485 / SD-Karte / SDIO / SPI / State Machine / STM32 CubeMX / STM32F407 / UART / Wave-File
Schlagwörter (EN)audio sample / sudio signal processing / digital filter / digital signal processing / DAC / DMX / Dual Buffer / FatFs / HAL / LED-Cube / light technics / RS485 / SD card / SDIO / SPI / state machine / STM32 CubeMX / STM32F407 / UART / Wave file
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Erweiterung eines aus 1000 LEDs bestehenden LED-Würfels. Zusätzlich zu der bereits vorhandenen Einlese- und Ausgabefunktion von Audiomaterial über einen ADC bzw. DAC, wurde eine SD-Karten-Lesefunktion implementiert. Sie ermöglicht es, Wave-Files der Reihe nach über die SDIO-Schnittstelle eines STM32F4 Discovery Boards einzulesen und über seinen DAC abzuspielen. Weiters werden die Samples in an einen von fünf verschiedenen DSP-Filter übergeben, deren Ausgangssignale im Anschluss per SPI an einen zweiten STM32F4 geschickt werden, der die LED-Matrix des Würfels in Abhängigkeit dieser Daten in einem von fünf möglichen Mustern ansteuert. Die Auswahl des Filters und des Musters erfolgt über ebenfalls auf der SD-Karte gespeicherte Text-Files. Um einen flüssigen Ablauf des Programms zu gewährleisten, wurde für die Einlese- und Ausgabefunktion der Audio-Files ein Dual-Buffer-System implementiert.

Der zweite Teil der Erweiterung betrifft die Ansteueuerung der LED-Matrix über das Lichtsteuerprotokoll DMX. Zu diesem Zweck werden die von einem USB-DMX-Interface kommenden RS485-Daten über eine RS485-Transceiver-Schaltung in UART-Signale umgewandelt, und in dieser Form dem für die LED-Ansteuerung zuständigen STM32 übermittelt. Die DMX-Werte werden mit Schwellenwerten einer virtuellen Abbildung des LED-Würfels verglichen und die entsprechenden LEDs aktiviert. Da der Würfel aus 1000 LEDs besteht, DMX aber 512 Adressen ansprechen kann, kann bei der Einzelansteuerung der LEDs zwischen zwei Sektoren (LED 1 – 500 und LED 501 – 1000) ausgewählt werden. Ein weiterer DMX-Modus erlaubt die Anwahl der bereits vorhandenen Muster und ihrer Positionen.

Zusammenfassung (Englisch)

This thesis deals with the enhancement of a LED-Cube consisting of 1000 LEDs. Additional to its already existing ability to read and play audio material with an ADC and a DAC an SD-card reading function has been implemented. It allows sequential reading of Wave-files using the SDIO-interface of an STM32F4 Discovery Board and outputting it with its DAC. Furthermore the samples are sent two one of five different DSP-filters whose output signals are transmitted per SPI to a second STM32F4, which triggers the Cube’s LED-matrix with one of five different patterns. The selection of the filter and pattern is done with text files saved on the SD card. To guarantee a fluent process of the programa dual buffer system was implemented for reading and output of the audio files.

The second part of the enhancement concerns controlling the LED-matrix with the lighting protocol DMX. Therefore RS485-data coming from a USB-DMX-interface are converted into UART-signals with an RS485-transceiver and in this format transmitted to the STM32 responsible for the LED-trigger. The DMX-values are compared to thresholds of a virtual representation of the LED-cube and the corresponding LEDs are activated. Since the cube consists of 1000 LEDs, however DMX can only manage 512 addresses, one can chose between two sectors (LED 1 - 500 and LED 501 – 1000) for the single-LED-control. Another DMX-mode permits the manipulation of the already existing patterns and their positions.