這個(gè)項(xiàng)目使用的一個(gè)定制的天花板屏幕，能夠使用 Raspberry Pi 和基于 Web 的 GUI 播放視頻、顏色選擇器和色溫。

　　概述

　　該項(xiàng)目包括一個(gè)由 4，661 個(gè)由多個(gè) 5V 電源供電的 NeoPixel LED、10 個(gè) Fadecandy NeoPixel 驅(qū)動(dòng)板和一個(gè) Raspberry Pi 3 Model B+ 組成的天花板支架。這款 LED 吊裝能夠播放視頻，并顯示顏色選擇器上選擇的顏色。開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)應(yīng)用程序，以便用戶可以選擇要在天花板安裝顯示器中顯示的視頻或顏色。數(shù)據(jù)通過(guò) WiFi 從用戶瀏覽器發(fā)送到 LED 吊裝支架，然后再發(fā)送到托管 ROSWWW 服務(wù)器的 Raspberry pi。我們?cè)谶@個(gè)項(xiàng)目中使用了 ROS 框架來(lái)管理多個(gè)節(jié)點(diǎn)并在 Raspberry Pi 和 Web 應(yīng)用程序之間建立通信。

　　技術(shù)規(guī)格

　　成分

　　樹(shù)莓派 3 型號(hào) B+ - x 1

　　Fadecandy NeoPixel 驅(qū)動(dòng)板 – x 10

　　NeoPixel LED 燈條 （WS2812b） - 160 米（約）

　　Multi TT USB 驅(qū)動(dòng)程序 – x 4

　　5V 電源 – x 5

　　2芯線——1200米（電源線）

　　Cat-6 電纜 – 500 米（數(shù)據(jù)線）

　　膠合木底座 - 直徑 2.9 米

　　電容器 – 1000μf – 6.3V

　　終端連接器 – 85 個(gè)。

　　木板 – 6 塊。

　　母線 – 36 個(gè)。

　　3 芯線 – 5 米

　　3 針插頭 – 3 個(gè)。

　　電纜扎帶 - 500

　　工具

　　優(yōu)質(zhì)烙鐵

　　焊錫鉛（無(wú)鉛）

　　焊芯

　　剝線機(jī)

　　鋼絲鉗

　　螺絲刀

　　測(cè)試儀

　　切割播放器

　　數(shù)控機(jī)床

　　電鉆機(jī)

　　膠帶

　　743單組份瞬間粘接膠

　　彈性膠水

　　真空吸塵器

　　木工工具（鋸、銼）

　　彈簧線

　　外科口罩和手套

　　軟件

　　樹(shù)莓派 stretch

　　ROS框架

　　Open CV

　　Fadecandy 服務(wù)器

　　GL服務(wù)器

　　計(jì)劃

　　我們的項(xiàng)目包括一個(gè)膠合木框架，呈圓形，靠近框架底部有一個(gè)空心圓。框架的設(shè)計(jì)方式使其適合天花板上的巴黎石膏層。使用大型安裝螺釘直接進(jìn)入混凝土層進(jìn)行安裝。

　　我們使用了 30 個(gè) LED/m 的靈活 NeoPixel 燈條。由于框架的形狀是圓形的，因此放置一整條 LED 并不是一個(gè)可行的選擇。我們應(yīng)用了一些簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式來(lái)生成一個(gè)文件，該文件將幫助我們確定每次切割條帶所需的 LED 數(shù)量。

　　最初的挑戰(zhàn)

　　映射 LED，在播放視頻或運(yùn)行顏色選擇器時(shí)實(shí)現(xiàn)接近 85 x 85 的分辨率。圓直徑為 2.9 m，因此我們最多可以容納 85 個(gè) LED，

　　根據(jù)框架的設(shè)計(jì)，找出增加和減少條帶長(zhǎng)度的解決方案，并將數(shù)據(jù)線和電源線拉到正確的點(diǎn)。

　　將電源線分開(kāi)到 LED 燈條，以便均勻分配電源，而不會(huì)造成過(guò)載或 LED 閃爍。

　　要找到這些問(wèn)題的解決方案，了解框架的布局非常重要。

　　考慮一個(gè) 85x85 的圖形，圓的中心位于網(wǎng)格 （0， 42.5） 上。要將 LED 安裝在框架的圓形圖案中，我們必須在某些邊緣添加和移除 LED，這是我們面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)。

　　來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。我們使用 python 設(shè)計(jì)了一個(gè)文本文件。該文本文件由 （x， y） 坐標(biāo)組成，有助于放置 LED。為了映射 LED 以用于視頻播放和顏色選擇，我們使用相同的文本文件使用 （x， y） 坐標(biāo)生成元組，并將這些值存儲(chǔ)在 pickle 文件中。

　　因?yàn)椋覀兪褂?Fadecandy 驅(qū)動(dòng)程序來(lái)完成這個(gè)項(xiàng)目。每個(gè) Fadecandy 最多可支持 512 個(gè) LED，這意味著在單個(gè) Fadecandy 驅(qū)動(dòng)器的每個(gè)端口上最多可支持 64 個(gè) LED。但是，由于 raspberry pi 造成了每個(gè)通道全部 64 個(gè) LED 的問(wèn)題，我們只使用了 90% 的吞吐量，因此我們決定將每個(gè)端口的 LED 數(shù)量保持在 60 個(gè)左右。

　　由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)，LED燈帶的起點(diǎn)在我們項(xiàng)目的不同地方有所不同。因此，我們生成了一個(gè)文件作為標(biāo)記系統(tǒng)，以便我們跟蹤我們將為 LED 拉電源線和數(shù)據(jù)線的點(diǎn)。

　　代碼將附在本文下方

　　我們?cè)谶@個(gè)項(xiàng)目中使用了 4，661 個(gè) LED。為它們供電尤其具有挑戰(zhàn)性。在電源波動(dòng)、低電壓期間，LED 有可能劣化，因此我們?cè)跒?LED 供電時(shí)必須小心并采取預(yù)防措施。我們使用了 5、5V 60A 電源。我們的目標(biāo)是讓每個(gè)電源支持大約 950 個(gè) LED。有關(guān)這方面的更多信息將在電源拓?fù)洳糠趾?jiǎn)要介紹。

　　數(shù)據(jù)拓?fù)?/p>

　　在我們的項(xiàng)目中，我們使用 2 個(gè)多 TT USB 將 10 個(gè) Fadecandy 驅(qū)動(dòng)程序連接到 Raspberry PI 3 B+。每個(gè) Multi-TT 最多可支持 4 個(gè) Fadecandy 驅(qū)動(dòng)程序，另外 2 個(gè) Fadecandy 驅(qū)動(dòng)程序直接連接到 Raspberry PI。Turbo - 4 端口 USB 集線器專為多個(gè)設(shè)備之間的高效連接而設(shè)計(jì)。它使用 mtt（多事務(wù)翻譯技術(shù)），保證每個(gè)端口 12 mbps 的速度。這使所有 4 個(gè)設(shè)備能夠同時(shí)以 100% 的效率運(yùn)行。Fadecandy 的每個(gè)端口傳輸 12mbps 至關(guān)重要，因?yàn)槲覀冊(cè)?Fadecandy 中播放視頻，高傳輸速率對(duì)我們來(lái)說(shuō)很重要。

　　在 Raspberry PI 中，我們使用 ROS 框架的 ROSWWWW 將服務(wù)器托管在本地網(wǎng)絡(luò)中。我們創(chuàng)建了一個(gè)響應(yīng)式 HTML 頁(yè)面，為其提供移動(dòng) Web 應(yīng)用程序 UX。我們使用網(wǎng)頁(yè)中的 ROSJS 庫(kù)與樹(shù)莓派中的 ROS 服務(wù)器進(jìn)行通信。因?yàn)?，ROSJS 能夠通過(guò)套接字協(xié)議發(fā)送消息。我們利用這個(gè)優(yōu)勢(shì)將消息從網(wǎng)頁(yè)（瀏覽器）發(fā)送到 Raspberry pi。樹(shù)莓派根據(jù)發(fā)送的socket消息發(fā)送Fadecandy指令來(lái)執(zhí)行。下面將解釋用于執(zhí)行 Fadecandy 操作的代碼片段。

　　電源拓?fù)?/p>

　　將功率均勻分配到多個(gè) LED 燈條，包含 4，661 個(gè) LED。我們使用了 5 個(gè)電源，每個(gè)電源包含大約 950 個(gè) LED。每個(gè)電源由6個(gè)母線、3個(gè)+Ve和3個(gè)-Ve組成。從我們小心地連接到母線的 LED 燈條上拉出的電源線。

　　我們還創(chuàng)建了一個(gè)公共接地來(lái)連接 Fadecandy 和電源的接地。

　　視頻功能.py：

　　import opc

import cv2
import pickle
From PIL import Image
def video_function(video_name):
pix = list()
# Locate and add the video file
vidcap = cv2.VideoCapture(video_name)
success,image = vidcap.read()
success = True
client = opc.Client('127.0.0.1:7890')
#ADDED MAPPED PIXEL
mapped_pixel = list()
with open('mapped_pixel.pickle', 'rb') as handle:
mapped_pixel = pickle.load(handle)
Try:
while success:
success,image = vidcap.read()
image = cv2.cvtColor(image,cv2.COLOR_BGR2RGB)
pix = []
im = Image.fromarray(image)
im = im.resize((85,85), Image.ANTIALIAS)
# Only want RGB, not RGBA
for i in range(0,4661):
pix.append(im.getpixel((mapped_pixel[i][0],mapped_pixel[i][1]))[:3])?
client.put_pixels(pix)
time.sleep(1/60) ? ? ? ??
except:
print "Video terminated unexpectedly!!"