CyBalls(圣誕擺設(shè))開源硬件

描述

介紹

這個 CyBalls 項目的動機是我們公司的年度活動，邀請員工的孩子到我們的辦公室做一些適合年齡的手工藝品，而我總是為 10 歲以上的孩子提供焊接課程。過去，我們確實焊接了從電子商店購買的基本電子套件，例如閃爍的 LED，例如圣誕樹 PCB 等。

隨著我們的孩子明顯變大，并且大多數(shù)人在過去幾年已經(jīng)積累了一些焊接經(jīng)驗，這次我喜歡做一些更令人興奮的運動，更復(fù)雜的項目，最后但并非最不重要的事情，這讓我們能夠可能在未來的一些兒童活動中進入軟件編程方向。

“CyBalls”項目 - 360° iIlluminated RGB 塑料球

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“CyBalls”項目

透明（首選蛋白石）塑料球一般在工藝品店都能買到。這個想法是將六個 LED 放入內(nèi)部以進行 360° 照明。使用微控制器可以實現(xiàn)一些效果，例如褪色或顏色變化和旋轉(zhuǎn)。

力學(xué)

最關(guān)鍵的問題是找出如何在透明塑料球的中心實現(xiàn) RGB 照明。最后，我決定 3D 打印一個與 WS2812B LED 條紋尺寸完全匹配的立方體 (60LEDs/m)，即 1.67cm x 1.67cm x 1.67cm。由于該結(jié)構(gòu)的重量仍然很輕，我在里面放了一個金屬球 (d=15mm)，這樣末端的 LED 立方體或多或少居中。

CyBall 立方體的構(gòu)造和組裝

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請注意，兩個 LED 燈條都需要進行電氣連接。必須將一根隔離線從第一個條紋的 Dout 焊接到第二個條紋的 Din>。此外，GND 和兩個 +5V 焊盤也必須通過電線連接。注意不要將 GND 和 +5V 短路！

最后把LED立方體放入透明的，首選蛋白石，塑料球。

成品球（尚未點亮）

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正如已經(jīng)提到的電子設(shè)備，尤其是當(dāng)前的軟件，最多可以驅(qū)動八個球。繼續(xù)……現(xiàn)在做更多的球！

電子產(chǎn)品

賽普拉斯的CY8CKIT-142 PSoC 4 BLE 模塊是該項目的核心。PSoC 提供了很多片上外設(shè)，適合這個項目：

• 用于驅(qū)動 WS2812 Neopixel LED 的 GPIO 和 UDB（通用數(shù)字模塊）
• 低功耗藍牙 (BLE)，例如通過智能手機進行遠程控制
• 計時器，例如生成顏色序列
• ADC、CapSense、PWM 等未使用（尚未）

因此，該項目的框圖看起來很簡單

CyBalls 框圖

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這也使完整的設(shè)置變得簡單明了：

概述硬件設(shè)置

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您可以輕松地將電源和 3 線連接手動連接到每個球。

由于該項目打算在兒童活動期間運行，因此我開發(fā)了一些簡單的 PCB，但這對項目來說不是強制性的，但可以為孩子們提供更多的焊接體驗。僅供參考，在這里找到 PCB：

可選：'CyBalls' PCB - 很高興擁有但不是必須的

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不要混淆，項目不使用按鈕（重置、用戶），但可能 PCB 將用于其他項目。

軟件

與賽普拉斯 PSoC4 微控制器一樣，該軟件是使用 PSoC Creator 開發(fā)的。抱歉，我會/不能在這里提供完整的課程。因此，如果您有專門的問題，尤其是當(dāng)您不熟悉 Cypress IDE 時，請隨時與我聯(lián)系。

附上完整的項目，詳細信息在下面的“開發(fā)人員和專家”部分中提供

運行與測試

僅硬件

根據(jù)所選輸出（P3.0 至 P3.7）對 CY8CKIT-142（例如使用 CY8CKIT-042-BLE 基板，或單獨的賽普拉斯 KitProg 或 MiniProg 編程器）進行編程后，光立方將顯示不同的顏色和/或效果。注意：在將燈球連接到另一個輸出之前，請關(guān)閉電源（拔下 USB 數(shù)據(jù)線）！

智能手機應(yīng)用程序

不幸的是，目前還沒有專門的智能手機應(yīng)用程序可用。您愿意開發(fā)一個嗎？

在這兩者之間，Cypress 的應(yīng)用程序“CySmart”（Android、Apple）也可用于控制 CyBall。

啟動時，從可見的 BLE 設(shè)備列表中選擇 CyBalls，然后會顯示可用的服務(wù)。RGB 服務(wù)允許靜態(tài)更改所有連接的 CyBall 的顏色。亮度也可以改變。

賽普拉斯 CySmart 應(yīng)用程序可直接控制 CyBalls

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CySmart 可以選擇哪個輸出在所有輸出通道上可見，而不是將燈球連接到專用輸出（如前所述）：

選擇“未知服務(wù)”，確認提示，然后再次選擇“未知服務(wù)”。

通過 Cypress CySmart App 直接寫入 BLE 特性

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使用 UUID [0003CBB8-0000-1000-8000-00805F9B0131] 輸入從“1”到“8”的十六進制值，將向所有硬件輸出輸出專用配色方案。例如，通常在輸出#3 可見的輸出配色方案可以路由到所有八個輸出。

輸入“0”將禁用此功能，并且原始配色方案在每個專用硬件輸出上可見。

賽普拉斯 CySmart 應(yīng)用程序更改開關(guān)所有輸出（此處為通道 3）

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享受具有給定顏色照明效果的 CyBalls。

如果您想編寫自己的輕型程序，請繼續(xù)閱讀...（同樣，您可能需要對賽普拉斯 PSoC4 和 PSoC Creator 有一些基本了解。如果您還不知道此類器件，請查看www.cypress 上的培訓(xùn)材料。 COM第一。）

對于開發(fā)人員和專家

希望您了解 PSoC4 和 PSoC Creator 的基礎(chǔ)知識，這里將僅提及主要主題，引導(dǎo)您修改項目，主要著重于更改每個 CyBall 的照明程序。

啟動 PSoC Creator 4.2 或更新版本并打開工作區(qū) CyBalls.cywrk。

包括兩個項目和一個庫：

• BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable 這是主要的 CyBalls 應(yīng)用程序。您可以在此處找到 CyBall0/1/2/3/4/5/6/7.c 文件。每個都描述了一個狀態(tài)機，您可以在其中修改和添加新狀態(tài)，如下所述。

用戶應(yīng)用程序位于“Bootloadable”項目中

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• BLE_OTA_FixedStack_Bootloader這個項目允許通過藍牙更新你的固件。請參閱下面的“通過 BLE OTA（無線）更新固件”部分。如果您想更改 BLE 設(shè)置，例如更改 BLE 設(shè)備，則只需觸摸此項目。

集成 BLE Bootloader 項目允許 OTA 更新

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有關(guān)所用引導(dǎo)加載程序的詳細信息，請參閱賽普拉斯的應(yīng)用說明 BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable.pdf 和A??N97060 。

• WS281xLib.cylib 感謝 Marc，這個很棒的 PSoC4 和 PSoC5 庫可以在頁面底部找到https://www.ihastings.com/ws2812-leds/ 。它使得通過 PSoC 微控制器驅(qū)動智能 WS2812/Neopixel 變得非常容易。您不必觸摸圖書館。它按原樣完美運行。

BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable / CyBalls#.c

在 CyBalls#.ca 狀態(tài)機中運行所需的照明，并且需要一些特殊的函數(shù)和變量來定義您自己的流程：

• SetCubeTargetColor (BALL, 0xFF, 0x00, 0x00);定義要在整個立方體上顯示的下一個顏色（R，G，B）。給定的示例將變?yōu)榧t色。
• SetCubeTargetColor3 (BALL, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF);定義立方體每 2 個面（0/5、1/2 和 3/4）要顯示的下一個顏色。給定的示例將在 0/5 側(cè)顯示紅色，在 1/2 側(cè)顯示綠色，在 3/4 側(cè)顯示藍色。
• u8LedMode [BALL] = Mode_Col2Col6Init ;新模式Mode_Col2Col6Init將啟動將顏色更改為給定值（參見上面的SetCubeTargetColor/SetCubeTargetColor6 ）
• u8LedMode [BALL] = Mode_DiscoRotateInit ;新模式Mode_DiscoRotateInit會將顏色從一側(cè)交換/轉(zhuǎn)換到另一側(cè)
• i32LedDiscoLoop [BALL] = 30；該值定義了由Mode_DiscoRotateInit 啟動的側(cè)轉(zhuǎn)換數(shù)。此外，標(biāo)志定義了方向。
• i32LedTimeChange [BALL] = LEDTIME(3000)；由Mode_Col2Col6Init模式使用，它以毫秒為單位定義了達到新目標(biāo)的時間。給定的示例將在 3000 毫秒內(nèi)將顏色更改為新目標(biāo)。由Mode_DiscoRotateInit模式使用，它定義以毫秒為單位的時間將顏色變?yōu)橄乱幻妗?/font>給定的示例將在 3000 毫秒內(nèi)交換側(cè)面顏色。完成時間取決于i32LedDiscoLoop。總時間 [ms] = i32LedDiscoLoop X i32LedTimeChange。
• HOLD (1000);如果你想凍結(jié)當(dāng)前的光照站，只需要定義時間，單位ms。
• WAITMODE該模式等待直到上一個給定的命令/模式完成。

通過 KitProg/MiniProg 更新固件

構(gòu)建“BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable”后，使用賽普拉斯 KitProg 或 MiniProg 編程器對 CY8CKIT-142 進行編程?；蛘撸梢酝ㄟ^藍牙 LE 更新固件（見下文）。

通過 BLE OTA（無線）更新固件

“BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable”已經(jīng)包含“BLE_OTA_FixedStack_Bootloader”（參見賽普拉斯的應(yīng)用筆記 BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable.pdf 和A??N97060 ）。這意味著 - 如果項目已由 KitProg/MiniProg 編程，則可以使用BLE 加密狗完成新更新。

為了啟動引導(dǎo)加載程序，必須再次使用 CySmart 應(yīng)用程序，但這次必須將值 0x99（而不是 0 到 8）寫入上述特征 UUID [0003CBB8-0000-1000-8000-00805F9B0131]。

輸入 0x99 啟動引導(dǎo)加載程序

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所有 LED 將變?yōu)樗{色，表明引導(dǎo)加載程序已啟動。斷開 BLE 并退出手機上的 CySmart 應(yīng)用程序。

將 BLE 加密狗輸入您的 PC，然后在您的 PC 上啟動 CySmart 應(yīng)用程序。

單擊 [ 開始掃描 ] 搜索 CyBalls 設(shè)備。

使用 PC 的 CySmart 應(yīng)用程序并開始掃描

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[ 停止掃描 ] 并單擊 CyBalls 設(shè)備以將其選中。

點擊【更新固件】

OTA 固件更新

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選擇新固件映像 (*.cyacd)，它位于您的項目文件夾 BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable.cydsn\CortexM0\ARM_GCC_541\Debug\BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable 中。氰酸

選擇 cyacd 固件鏡像

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然后單擊 [ 更新 ] 按鈕。

固件更新過程

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觀察綠色進度條。

固件更新成功

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新的應(yīng)用程序映像將自動啟動。享受！

好吧，我知道這是對賽普拉斯 OTA 固件更新的非常粗略的介紹。通常這應(yīng)該像這里描述的那樣直接工作。如果您遇到麻煩或想了解詳細信息，請查看上面提到的賽普拉斯網(wǎng)站上提到的應(yīng)用說明。

結(jié)束

好吧-就是這樣！

當(dāng)然，圣誕節(jié)已經(jīng)過去了，但CyBalls燈飾肯定也可以用于您的下一次派對……只需修改不同場合的燈效程序即可。

自己復(fù)制并享受！

問候，霍爾格

2019 年圣誕節(jié)，樹上有八個 CyBall

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