Farb Borg 3d: Unterschied zwischen den Versionen

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|description = 3D Farb Borg bestehend aus FPGA, Treiberplatine und LED's
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|author      = Madex
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== Farb Borg 3D ==
= Farb Borg 3D =
Der 3D Farb Borg wurde gebaut von Madex und verbessert, erweitert von Philipp. Er besteht aus 5x5x5 ultrahellen RGB-LEDs, die einzeln ansteuerbar in einem Würfel von ca. 25x25x25 cm angeordnet sind. 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.


Der 3D Farb Borg wurde gebaut von Madex und verbessert, erweitert von Philipp.
Auf dem FPGA haben wir die 32 Bit RISC CPU LatticeMico 32 (kurz lm32) eingesetzt. Die Verilog Dateien sowie der ggc Port stehen unter der GPL. Wir haben die CPU für XILINX und ALTERA FPGAs portiert. Außerdem ist noch ein komprimierter Bootloader dabei, der von einer SD-Speicherkarte aus einem FAT Dateisystem heraus die Firmware lädt. Man braucht so nur den Borg mit Spannung zu versorgen und er funktioniert.
Er besteht aus 5x5x5 ultrahelle RGB-LEDs, einzeln ansteuerbar in einem Würfel von ca. 25x25x25 cm.
Jeder Farbkanal bietet 256 Helligkeitsstrufen, 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.


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


 
Auf den Labortagen 09 lief ein [[farbborgcontest|Animations Contest]].
== Schaltpläne ==
Außerdem gab es eine Präsentation zum Farborg.
 
[http://www.das-labor.org/files/madex/Farbborg3d_Labortag09.pdf Folien]
Endlich gibt es einen Schaltplan!




= 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:




== Treiberplatine ==
{| {{prettytable}}
!Treiberplatine Top
!Treiberplatine Bottom
|-
|[[Bild:lochraster_farbborg_top.JPG|300px]]
|[[Bild:lochraster_farbborg_bottom.JPG|300px]]
|}




= 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 [https://www.das-labor.org/trac/browser/fpga/farbborg]


= 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.


== Bauteilliste ==
Also z.B.


Lochraster Ausführung:
sudo apt-get install freeglut


1 x  Altera DE1 Entwicklungsboard      104 € + Versand
Zum kompilieren einfach nur
150 x [[http://www.leds24.com/led-leuchtdioden-leds/RGB-LEDs/RGB-LEDs---steuerbar/ultrahelle-5mm-3Chip-RGB-4pin-LED-diffus-60----RGB-LEDs-steuerbar.html?XTCsid=5a6892f3ed40d3a36649feddafda5678 RGB LED diffuse mit gemeinsammer Kathode]] 0,62 € = 115,00 € (Ich empfehle eine Reserve von 25 Stück)
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 €
1 x 
-------------------------------------------------------
Gesamt:                                        235 €


make


PCB-SMD Ausführung:
=== Mac OSX  ===


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


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


== Aufbau ==
make -f Makefile.osx


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


== Quellcode ==
open osx/osx.xcodeproj
Also das vorbereitete XCode Projekt benutzen.


Der Quellcode besteht aus zwei Teilen:
=== Windows  ===


* 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.
Es wird Code::Blocks [http://www.codeblocks.org/] mit MinGW benötigt.
* Dem C Quelltext für die Animationen (''firmware''-Verzeichnis).
In den Code::Blocks Ordner bzw. falls vorhanden in den Unterordner MinGW den Inhalt volgender [http://www.das-labor.org/files/madex/glut.3.7.6_mingw_codeblocks.zip Zip-Datei] entpacken.
Diese beinhaltet eine statisch linkende glut Bibliothek.


Der gesammte Quelltext [https://www.das-labor.org/trac/browser/fpga/farbborg]
Anschließen die vorbereitet Projektdatei  "win32_code_blocks.cbp" öffnen und auf rebuild klicken.
Nun erhält man eine farbborgSim.exe.


== Videos und Bilder ==
= Videos und Bilder =
=== Videos ===


* Videos:
<youtube>4MGKhFIujM4</youtube>


[http://www.das-labor.org/download/borg3d_color_bettermovie.avi Video]
[http://www.youtube.com/watch?v=4MGKhFIujM4 Auf youtube ansehen]
[http://www.scene.org/file.php?file=%2Fparties%2F2007%2Fbreakpoint07%2Fwild%2Fdas_labor_farbborg3d.zip&fileinfo mirrors]
[http://www.scene.org/file.php?file=%2Fparties%2F2007%2Fbreakpoint07%2Fwild%2Fdas_labor_farbborg3d.zip&fileinfo mirrors]


* Bilder:
=== Bilder ===
[[Bild:labor_farbborg_led.JPG|200px|thumb|none|Eine einzelne Leuchtdiode]]


== Ausstellungen ==


= Ausstellungen =
* HAR 2009
* HAR 2009
* 25c3
* 25c3

Aktuelle Version vom 6. November 2012, 02:41 Uhr

         
Farb Borg 3D

Release status: stable [box doku]

Borg3dColor-1.jpg
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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der 3D Farb Borg wurde gebaut von Madex und verbessert, erweitert von Philipp. Er besteht aus 5x5x5 ultrahellen RGB-LEDs, die einzeln ansteuerbar in einem Würfel von ca. 25x25x25 cm angeordnet sind. 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) eingesetzt. Die Verilog Dateien sowie der ggc Port stehen unter der GPL. Wir haben die CPU für XILINX und ALTERA FPGAs portiert. Außerdem ist noch ein komprimierter Bootloader dabei, der von einer SD-Speicherkarte aus einem FAT Dateisystem heraus die Firmware lädt. Man braucht 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.

farbborgcontest[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Auf den Labortagen 09 lief ein Animations Contest. Außerdem gab es eine Präsentation zum Farborg. Folien


Aufbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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:


Treiberplatine[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Treiberplatine Top Treiberplatine Bottom
Lochraster farbborg top.JPG Lochraster farbborg bottom.JPG


Quellcode[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Linux[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Unter Linux muss man glut bzw freeglut installieren.

Also z.B.

sudo apt-get install freeglut

Zum kompilieren einfach nur 

make

Mac OSX[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Videos[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Video laden
YouTube

mirrors

Bilder[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Eine einzelne Leuchtdiode


Ausstellungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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