HackerBox 0036: JumboTron: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

В этом месяце хакеры HackerBox исследуют гигантские светодиодные матричные дисплеи, однокристальные компьютеры ESP32 и элементы управления играми с помощью джойстика. Это руководство содержит информацию для начала работы с HackerBox # 0036, которую можно приобрести здесь, пока материалы есть в наличии. Кроме того, если вы хотите получать такой HackerBox каждый месяц прямо в свой почтовый ящик, пожалуйста, подпишитесь на HackerBoxes.com и присоединяйтесь к революции!

Темы и цели обучения для HackerBox 0036:

• Настройте IDE Arduino для программирования ESP32
• Интерфейсный джойстик и кнопочные управляющие входы
• Подключите данные и питание к светодиодным панелям JumboTron
• Программируйте различные приложения, используя матричные дисплеи

HackerBoxes - это ежемесячный абонентский ящик для электроники и компьютерной техники своими руками. Мы любители, творцы и экспериментаторы. Мы мечтатели мечты. ВЗЛОМАЙТЕ ПЛАНЕТУ!

Шаг 1: HackerBox 0036: Содержимое коробки

• Светодиодная матрица P3 RGB с разрешением 64x32 пикселей
• Совет по развитию ESP32
• Плата игрового контроллера с джойстиком
• Жгут питания для светодиодной матрицы
• Джемперы DuPont женские-женские 20см
• Эксклюзивные HackerBoxes Glider Koozie
• Эксклюзивная наклейка с фан-артом Atari в стиле ретро

Еще кое-что, что будет полезно:

• Источник питания 5 В постоянного тока (2-4 А)
• Паяльник, припой и основные паяльные инструменты
• Компьютер для работы программных средств

Самое главное, вам понадобится чувство приключений, хакерский дух, терпение и любопытство. Создание электроники и эксперименты с ней, хотя и приносят большие плоды, могут быть непростыми, сложными и временами даже разочаровывающими. Цель - прогресс, а не совершенство. Когда вы упорствуете и наслаждаетесь приключениями, это хобби может принести большое удовлетворение. Нам всем нравится изучать новые технологии и, надеюсь, создавать крутые проекты. Делайте каждый шаг медленно, помните о деталях и не бойтесь просить о помощи.

В FAQ по HackerBoxes есть масса информации для нынешних и потенциальных участников.

Планер - это узор, который перемещается по доске в «Игре жизни» Конвея. Он был принят в качестве эмблемы, представляющей хакерскую культуру, поскольку клеточный автомат Game of Life обращается к хакерам, а концепция планера родилась почти одновременно с Интернетом и Unix. Можете ли вы запрограммировать «Игру жизни» Конвея на светодиодной матрице 64x32?

Шаг 2: ESP32 и Arduino IDE

ESP32 - это однокристальный компьютер. Он отличается высокой степенью интеграции с Wi-Fi 2,4 ГГц и Bluetooth. ESP32 объединяет антенный переключатель, ВЧ балун, усилитель мощности, малошумящий усилитель приема, фильтры и модули управления питанием. Таким образом, все решение занимает минимальную площадь печатной платы (PCB).

Существует несколько типов плат для разработки ESP32. Используемый здесь вариант "DOIT ESP32 DevKit". Большинство контактов ввода / вывода выведены на разъемы с обеих сторон для облегчения взаимодействия. В модуль интегрированы микросхема интерфейса USB и регулятор напряжения. ESP32 поддерживается экосистемой Arduino и IDE, что является очень быстрым и простым способом работы с ESP32.

Репозиторий github Arduino ESP32 включает инструкции по установке для Linux, OSX и Windows. Щелкните эту ссылку и следуйте инструкциям, которые соответствуют операционной системе на вашем компьютере.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ СОВЕТА ПО РАЗВИТИЮ

Чтобы проверить правильность настройки IDE, прежде чем двигаться дальше, загрузите пример BLINK, чтобы замигал встроенный светодиод. Измените значения задержки, чтобы попробовать разные частоты мигания и убедиться, что код эффективно перезагружается на плату ESP32.

При программировании ESP32 нажмите и удерживайте кнопку «BOOT» на плате разработки ESP32 до нажатия кнопки загрузки в Arduino IDE. Как только в Arduino IDE появится сообщение «Connecting _ _ _…», вы можете отпустить кнопку «BOOT», и должно начаться программирование.

Шаг 3. Плата игрового контроллера с джойстиком

Эта «коммутационная плата» игрового контроллера включает аналоговый джойстик и четыре кнопки. Его размер и форма хорошо подходят для работы в ручном режиме.

Аналоговое управление положением основано на двух потенциометрах (один для x и один для y), которые подключены в стандартной конфигурации «делитель напряжения». Соответственно, OUTX и OUTY должны считываться как аналоговые значения и соответствующим образом масштабироваться, как показано в демонстрационном коде. OUTZ и четыре кнопки представляют собой простые цифровые переключатели включения / выключения, которые обычно открываются и замыкаются на GND при активации.

Плата может быть подключена к ESP32 с помощью перемычек DuPont на следующих контактах:

Игровой контроллер ESP32

GND GND 3V3 VCC 35 OUTX 34 OUTY 26 OUTZ 27 KEY1 32 KEY2 33 KEY3 25 KEY4

В этих назначениях контактов нет ничего особенного, но они используются в демонстрационном коде. Поскольку определенные контакты ввода-вывода на ESP32 являются только выходными, вы можете сделать это простым и просто использовать те же значения.

Шаг 4: Панель P3 со светодиодной подсветкой RGB 64x32

Эта матрица с 2048 полноцветными светодиодами RGB похожа на ваш собственный персональный мини-дисплей jumbotron. Эти панели фактически того же типа, что используются в больших светодиодных дисплеях, что вы, вероятно, можете сказать по жгуту питания промышленного класса. Светодиоды расположены на сетке с шагом 3 мм (отсюда и обозначение P3). Они работают со скоростью сканирования 1:16.

Мы будем использовать библиотеку PxMatrix для IDE Arduino. Идите и установите эту библиотеку сейчас. По этой ссылке также есть масса деталей теории эксплуатации, если вам интересно это проверить.

На задней панели светодиодной матричной панели есть три разъема. К ним относятся два 16-контактных двойных разъема (помечены IN и OUT), а также небольшой разъем питания. Есть три разных набора проводов для подключения к ним, как описано ниже.

FINE перемычки между DATA IN и DATA OUT

ВНЕ

R2 R1 G1 R2 G2 G1 B1 G2 B2 B1

ДЕВЯТЬ перемычек от ESP32 к DATA IN

ESP IN

13 R1 22 LAT 19 A 23 B 18 C 5 D 2 OE 14 CLK GND GND

Жгут питания

Прилагаемый жгут питания необходимо подключить к источнику питания 5 В постоянного тока. Если вы планируете зажечь все светодиоды на полную яркость, панель потребляет ток примерно до 4 А. Если у вас есть приличный «стендовый запас», это должно быть применимо для обеспечения 4А. Для типичной средней работы может хватить 2А. Например, мы протестировали USB-блок питания (аккумулятор) на 2,5 А, который работал нормально. Мы припаяли USB-разъем вместо винтов на жгуте проводов, что позволило подключить его к USB-блоку питания.

На жгуте питания есть два четырехконтактных разъема. Они предназначены для питания двух панелей. Один из разъемов можно снять, если вы хотите навести порядок, просто обязательно оберните обрезанные концы проводов (лентой или трубкой), чтобы предотвратить короткое замыкание источника питания.

Общий источник питания для светодиодной панели и ESP32

Отрежьте один конец джемпера DuPont. Зачистите и залудите провод, чтобы соединить его с красной линией ремня безопасности. Самый простой вариант - использовать одну из линий, на которой мы удалили дополнительный четырехконтактный разъем питания. Опять же, не забудьте обернуть силовые соединения, чтобы предотвратить короткое замыкание. После того, как ESP32 запрограммирован и USB-кабель отключен, гнездовой штекер DuPont на другом конце сращенного провода можно установить на вывод VIN (а не на вывод 3V3) платы ESP32. Он будет подавать питание на плату ESP32 и светодиодную матрицу от одного и того же источника 5 В, создавая компактную и портативную конфигурацию для работы от батареи.

Шаг 5: Матричная демонстрационная программа

Запрограммируйте прикрепленный эскиз jumbotrondemo.ino в ESP32.

Убедитесь, что установлена библиотека PxMatrix.

Четыре режима демонстрационной программы выбираются с помощью K1 - K4. Код должен быть достаточно понятным для расширения в ваши собственные проекты.

Шаг 6: 1 2 3 Вперед

Что вы собираетесь делать со своим цветным дисплеем 64x32 и игровым контроллером? Начните мозговой штурм, вдохновившись другими примерами проектов…

• Проект Morphing Digital Clock
• Ресурсы Adafruit Matrix Display
• Обучается с проектами светодиодных матриц
• Добавить элемент управления Android BLE
• Как насчет хорошей игры в тетрис?
• CHIP-8 Games (изначально для дисплеев 64x32)
• Библиотека для использования с ESP32 IDF (не Arduino)
• Десять великих электронных игр своими руками от WIRED

Отправьте ссылку на свой проект, чтобы мы могли поделиться ею с другими ниже:

• Игрушка с физикой от JeffG
• Змеиная игра от Коллин
• Играй быстро Поверни налево от ppervink
• Криптовалютный тикер от ananseMugen
• Рождественские часы обратного отсчета от rznazn

Шаг 7: ВЗЛОМ ПЛАНЕТУ

Если вам понравилась эта инструкция и вы хотите, чтобы на ваш почтовый ящик каждый месяц приходили крутые проекты в области электроники и компьютерных технологий, присоединяйтесь к революции, зайдя на сайт HackerBoxes.com и подпишитесь на нашу ежемесячную коробку с сюрпризами.

Сообщите о своем успехе в комментариях ниже или на странице HackerBoxes в Facebook. Обязательно дайте нам знать, если у вас возникнут какие-либо вопросы или вам понадобится помощь. Спасибо, что присоединились к HackerBoxes!