Farb Borg 3D
| Farb Borg 3D Release status: stable [box doku] | |
|---|---|
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| 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 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
Auf den Labortagen 09 lief ein Animations Contest. Außerdem gab es eine Präsentation zum Farborg. Folien
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.
Alter Schaltplan:
Datei:Borg3d schlatplan.sch.gz
Treiberplatine
| Treiberplatine Top | Treiberplatine Bottom |
|---|---|
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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 € |
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
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