Komplexe Applikationen aus modularen High-Power-LED-Matrices

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Die Anforderungen der Pixelplatine

Ein Lichttechnikprojekt lässt sich im Wesentlichen über die Anzahl und den Funktionsumfang der Mikrocontrollermodule und die zur Ansteuerung der LEDs verwendeten Algorithmen differenzieren. Die Schlüsselkomponenten auf der Pixelplatine sind die Hochleistungs-RGB-LEDs und der Controller.

Das auf einzelnen Pixelplatinen basierende Konzept wurde gewählt, um die Applikation auf möglichst einfache Weise erweitern zu können. Jede einzelne Platine lässt sich mit vier weiteren Pixelplatinen verschalten. So lässt sich eine größere Matrix realisieren.

Der Controller steuert die LED wahlweise mit Daten an, die er über das Netzwerk empfangen hat oder die in seinem internen Flashspeicher abgelegt sind. Der Algorithmus für die Farbwahl nutzt für die Anzeige der gewünschten Farbe einen PWM und A/D-Module.

Je nach Endapplikation können Anforderungen und Grenzen der Entwicklung stark variieren. Eine allgemeine Liste wichtiger Anforderungen an die Pixelplatine und einige Vorschläge für deren Umsetzung sind nachfolgend aufgeführt:

Wie die Hardware aufgebaut ist - Der Controller

Dieser Abschnitt geht auf die Realisierung der Hardware für die Pixelplatine ein. Um das Ganze besser zu erklären, wollen wir die Hardware für die Pixelplatine in vier unterschiedliche Funktionsteile aufbrechen:

Der für diese Applikation eingesetzte Controller sollte über eine serielle Hochgeschwindigkeitsschnittstelle verfügen, um eine zügige Kommunikation zwischen den Knoten des Netzwerks zu gewährleisten. Darüber hinaus benötigen wir ein Präzisions-A/D-Modul sowie ein PWM-Modul, um den Farbtonalgorithmus umzusetzen.

Für die Controllerfunktion der Pixelplatine fiel die Wahl auf den Digitalen Signal Controller MC56F8006 von Freescale. Neben einem auf einer Zweifach-Harvard-Architektur basierenden 56800E-Rechenkern verfügt der Chip über eine Vielzahl von Peripheriefunktionen, mit denen alle Anforderungen der Applikation erfüllt und zukünftige Erweiterungsmöglichkeiten gewährleistet sind.

Das Bauteil wird mit 3,3 V betrieben und verfügt über einen internen 8-MHz-Relaxationsoszillator, mit dem das PLL-Modul angesteuert wird, um die höheren, von der seriellen Kommunikationsschnittstelle benötigten Frequenzen zu generieren. Die Verwendung einer externen Taktreferenz ist daher optional.

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