Farb Borg 3d

         

Farb Borg 3D Release status: stable [box doku]
Description	3D Farb Borg bestehend aus FPGA, Treiberplatine und LED's
Author(s)	Madex (Martin)
Last Version	0.2 ()
Platform	all
License	Copyright by Martin

Farb Borg 3D

Der 3D Farb Borg wurde gebaut von Madex und verbessert, erweitert von Philipp. Er besteht aus 5x5x5 ultrahelle RGB-LEDs, einzeln ansteuerbar in einem Würfel von ca. 25x25x25 cm. Jeder Farbkanal bietet 256 Helligkeitsstufen, die auch gammakorrigiert sind um dem Helligkeitsempfinden des menschlichen Auges entgegen zukommen. Die Ansteuerung läuft über einen FPGA mit zusätzlicher Treiberplatine der eine 75x5 Matrix ansteuert.

Auf dem FPGA haben wir die 32 Bit RISC CPU LatticeMico 32 (kurz lm32). Die Verilog Dateien sowie der ggc Port stehen unter GPL. Wir haben die CPU für XILINX und ALTERA FPGAs portiert. Außerdem ist noch ein komprimierter Bootloader, der von einer SD-Speicherkarte aus einem FAT Dateisystem die Firmware lädt. Man brauch so nur den Borg mit Spannung zu versorgen und er funktioniert.

Mit dem Farbborg-Animationsformat kann man Animationen in Form von Textdateien erstellen. Diese Animationsdateien werden ebenfalls von der Speicherkarte gelesen.

Aufbau

Der 3D Farb Borg besteht aus Schieberegisterplatine, FPGA und dem LED Gerüst. Das LED Gerüst besteht aus 5 Masse Ebenen und 75 Farb Ebenen. Die LED's sind mit Heißklebestiften ummantelt:

Schaltpläne

Hier ist der Schaltplan, dass Board kommt noch.

Schaltplan:

Datei:Borg3d schlatplan.tar.gz

Treiberplatine

Treiberplatine Top	Treiberplatine Bottom

Lochraster Ausführung

Anzahl	Bauteilbeschreibung	Reichelt Bestell-Nr.	Preis
1 x	Altera DE1 Entwicklungsboard		104 € + Versand
150 x	RGB LED diffuse mit gemeinsammer Kathode (Es empfiehlt sich eine Reserve von 25 Stück)		150 * 0,62 € = 115,00 €
10 x	Latch (Texas Instruments!)	74HCT574	0,24 €
10 x	Sockel D-Flipflops	GS 20P	0,24 €
3 x	Sockel D-Flipflops	GS 14P	0,19 €
100 x	Widerstände 39 Ohm	1/4W 39	0,019 €
3 x	Schieberegister	74HC164	0,25 €
13 x	Kondensator 100nF	KERKO 100N	0,06 €
5 x	Mosfet Transistor	BUZ11	0,42 €
2 x	Lochraster Platine 160x100	H25PR160	1,90 €
1 x	Widerstand 2200 Ohm	1/4W 2,2K	0,10 €
1 x	Kondensator 2200 uF	Elko 2200uF 16V	0,64 €
2 x	Stiftleiste	50pol. RM 2,54	0,27 €
2 x	10-pin Wannenstecker	WSL 10G	0,080 €

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Gesamt: 235 €

Zusätzlich

      5V/2A DC Netzteil
      Flachbandkabel
      Heißklebestifte
      Kupferlackdraht
      Silberdraht
      SD-Karte	(größe spielt keine Rolle 16 MB reicht völlig)

PCB SMD Ausführung

z.Zt. befindet sich eine SMD Version in Planung, die dann eine Professionell gefertigte Platine verwendet.

Spannungsversorgung

Die Spannungsversorgung des 3D Farbborgs beruht entweder auf einem 5V/2A DC Netzteil oder man baut extra eine Spannungsreglerplatine mit Sicherung. Da letzteres sicher sinvoller ist. Hier noch einmal der Bilder, Bauteile und Schaltplan(Datenblatt).

Bauteile

Anzahl	Bauteilbeschreibung	Reichelt Bestell-Nr.	Preis
1 x	3A Step-Down Wandler	LM 2576 T-ADJ	1,10€
1 x	100uH Spule 4.4A	L-PISG 100µ	0,86€
1 x	100uF Elko 100V	RAD 100/100	0,10€
1 x	1000uF Elko 25V	RAD 1.000/25	0,10€
1 x	Schottky Diode	SB 360	0,25€
1 x	Zener Diode	ZD 5,6	0,05€
1 x	Sicherung	FLINK 2,0A	0,29€
1 x	Widerstand	1/4W 2,0K	0,10€
? x	Widerstand für Ausgangspannung	---	siehe Datenblatt

LM2576 T-ADJ Datenblatt

Quellcode

Der Quellcode besteht aus zwei Teilen:

• Dem Verilog Quellcode für die FPGA Hardware. Also einer CPU, einem Speichercontroller, dem SD-Karten Interface, einer serieller Schnittstelle, und einem Matrix-Multiplexer, der die Treiberplatine ansteuert.
• Dem C Quelltext für die Animationen (firmware-Verzeichnis).

Der gesammte Quelltext [1]

Simulator

Es befindet sich im Verzeichnis fpga/farbborg/tools/farb-borg-3d-apiSimulator ein Simulator, der wie bei den anderen Borgs den Hardwareabhängigen Teil durch einen OpenGL Fenster simuliert. Das eigentliche Programm läuft dann zwar auf einer anderen Architektur und Betriebssystem, jedoch ist das bei c-Programmen nicht so tragisch.

Getting started

Linux

Unter Linux muss man glut bzw freeglut installieren.

Also z.B.

sudo atp-get install freeglut

Zum kompilieren einfach nur

make

Mac OSX

Auf dem Mac ist die glut bereits installiert. Man benötigt aber XCode damit man ein C Kompiler hat.

entweder

make -f Makefile.osx

oder

open osx/osx.xcodeproj

Also das vorbereitete XCode Projekt benutzen.

Windows

Es wird Code::Blocks [2] mit MinGW benötigt. In den Code::Blocks Ordner bzw. falls vorhanden in den Unterordner MinGW den Inhalt volgender Zip-Datei entpacken. Diese beinhaltet eine statisch linkende glut Bibliothek.

Anschließen die vorbereitet Projektdatei "win32_code_blocks.cbp" öffnen und auf rebuild klicken. Nun erhält man eine farbborgSim.exe.

Videos und Bilder

Videos

Video Auf youtube ansehen mirrors

Bilder

Eine einzelne Leuchtdiode

Ausstellungen

• HAR 2009
• 25c3
• Breakpoint 08
• 24c3
• Chaos Communication Camp 07
• Breakpoint 07 (Video in die Real Wild competition eingereicht. Platz 10 von 17.)
• 23C3