CyBalls(圣诞摆设)开源硬件

描述

介绍

这个 CyBalls 项目的动机是我们公司的年度活动，邀请员工的孩子到我们的办公室做一些适合年龄的手工艺品，而我总是为 10 岁以上的孩子提供焊接课程。过去，我们确实焊接了从电子商店购买的基本电子套件，例如闪烁的 LED，例如圣诞树 PCB 等。

随着我们的孩子明显变大，并且大多数人在过去几年已经积累了一些焊接经验，这次我喜欢做一些更令人兴奋的运动，更复杂的项目，最后但并非最不重要的事情，这让我们能够可能在未来的一些儿童活动中进入软件编程方向。

“CyBalls”项目

透明（首选蛋白石）塑料球一般在工艺品店都能买到。这个想法是将六个 LED 放入内部以进行 360° 照明。使用微控制器可以实现一些效果，例如褪色或颜色变化和旋转。

力学

最关键的问题是找出如何在透明塑料球的中心实现 RGB 照明。最后，我决定 3D 打印一个与 WS2812B LED 条纹尺寸完全匹配的立方体 (60LEDs/m)，即 1.67cm x 1.67cm x 1.67cm。由于该结构的重量仍然很轻，我在里面放了一个金属球 (d=15mm)，这样末端的 LED 立方体或多或少居中。

请注意，两个 LED 灯条都需要进行电气连接。必须将一根隔离线从第一个条纹的 Dout 焊接到第二个条纹的 Din>。此外，GND 和两个 +5V 焊盘也必须通过电线连接。注意不要将 GND 和 +5V 短路！

最后把LED立方体放入透明的，首选蛋白石，塑料球。

正如已经提到的电子设备，尤其是当前的软件，最多可以驱动八个球。继续……现在做更多的球！

电子产品

赛普拉斯的CY8CKIT-142 PSoC 4 BLE 模块是该项目的核心。PSoC 提供了很多片上外设，适合这个项目：

• 用于驱动 WS2812 Neopixel LED 的 GPIO 和 UDB（通用数字模块）
• 低功耗蓝牙 (BLE)，例如通过智能手机进行远程控制
• 计时器，例如生成颜色序列
• ADC、CapSense、PWM 等未使用（尚未）

因此，该项目的框图看起来很简单

这也使完整的设置变得简单明了：

您可以轻松地将电源和 3 线连接手动连接到每个球。

由于该项目打算在儿童活动期间运行，因此我开发了一些简单的 PCB，但这对项目来说不是强制性的，但可以为孩子们提供更多的焊接体验。仅供参考，在这里找到 PCB：

不要混淆，项目不使用按钮（重置、用户），但可能 PCB 将用于其他项目。

软件

与赛普拉斯 PSoC4 微控制器一样，该软件是使用 PSoC Creator 开发的。抱歉，我会/不能在这里提供完整的课程。因此，如果您有专门的问题，尤其是当您不熟悉 Cypress IDE 时，请随时与我联系。

附上完整的项目，详细信息在下面的“开发人员和专家”部分中提供

运行与测试

仅硬件

根据所选输出（P3.0 至 P3.7）对 CY8CKIT-142（例如使用 CY8CKIT-042-BLE 基板，或单独的赛普拉斯 KitProg 或 MiniProg 编程器）进行编程后，光立方将显示不同的颜色和/或效果。注意：在将灯球连接到另一个输出之前，请关闭电源（拔下 USB 数据线）！

智能手机应用程序

不幸的是，目前还没有专门的智能手机应用程序可用。您愿意开发一个吗？

在这两者之间，Cypress 的应用程序“CySmart”（Android、Apple）也可用于控制 CyBall。

启动时，从可见的 BLE 设备列表中选择 CyBalls，然后会显示可用的服务。RGB 服务允许静态更改所有连接的 CyBall 的颜色。亮度也可以改变。

CySmart 可以选择哪个输出在所有输出通道上可见，而不是将灯球连接到专用输出（如前所述）：

选择“未知服务”，确认提示，然后再次选择“未知服务”。

使用 UUID [0003CBB8-0000-1000-8000-00805F9B0131] 输入从“1”到“8”的十六进制值，将向所有硬件输出输出专用配色方案。例如，通常在输出#3 可见的输出配色方案可以路由到所有八个输出。

输入“0”将禁用此功能，并且原始配色方案在每个专用硬件输出上可见。

享受具有给定颜色照明效果的 CyBalls。

如果您想编写自己的轻型程序，请继续阅读...（同样，您可能需要对赛普拉斯 PSoC4 和 PSoC Creator 有一些基本了解。如果您还不知道此类器件，请查看www.cypress 上的培训材料。 COM第一。）

对于开发人员和专家

希望您了解 PSoC4 和 PSoC Creator 的基础知识，这里将仅提及主要主题，引导您修改项目，主要着重于更改每个 CyBall 的照明程序。

启动 PSoC Creator 4.2 或更新版本并打开工作区 CyBalls.cywrk。

包括两个项目和一个库：

• BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable 这是主要的 CyBalls 应用程序。您可以在此处找到 CyBall0/1/2/3/4/5/6/7.c 文件。每个都描述了一个状态机，您可以在其中修改和添加新状态，如下所述。

• BLE_OTA_FixedStack_Bootloader这个项目允许通过蓝牙更新你的固件。请参阅下面的“通过 BLE OTA（无线）更新固件”部分。如果您想更改 BLE 设置，例如更改 BLE 设备，则只需触摸此项目。

有关所用引导加载程序的详细信息，请参阅赛普拉斯的应用说明 BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable.pdf 和A​​N97060 。

• WS281xLib.cylib 感谢 Marc，这个很棒的 PSoC4 和 PSoC5 库可以在页面底部找到https://www.ihastings.com/ws2812-leds/ 。它使得通过 PSoC 微控制器驱动智能 WS2812/Neopixel 变得非常容易。您不必触摸图书馆。它按原样完美运行。

BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable / CyBalls#.c

在 CyBalls#.ca 状态机中运行所需的照明，并且需要一些特殊的函数和变量来定义您自己的流程：

• SetCubeTargetColor (BALL, 0xFF, 0x00, 0x00);定义要在整个立方体上显示的下一个颜色（R，G，B）。给定的示例将变为红色。
• SetCubeTargetColor3 (BALL, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF);定义立方体每 2 个面（0/5、1/2 和 3/4）要显示的下一个颜色。给定的示例将在 0/5 侧显示红色，在 1/2 侧显示绿色，在 3/4 侧显示蓝色。
• u8LedMode [BALL] = Mode_Col2Col6Init ;新模式Mode_Col2Col6Init将启动将颜色更改为给定值（参见上面的SetCubeTargetColor/SetCubeTargetColor6 ）
• u8LedMode [BALL] = Mode_DiscoRotateInit ;新模式Mode_DiscoRotateInit会将颜色从一侧交换/转换到另一侧
• i32LedDiscoLoop [BALL] = 30；该值定义了由Mode_DiscoRotateInit 启动的侧转换数。此外，标志定义了方向。
• i32LedTimeChange [BALL] = LEDTIME(3000)；由Mode_Col2Col6Init模式使用，它以毫秒为单位定义了达到新目标的时间。给定的示例将在 3000 毫秒内将颜色更改为新目标。由Mode_DiscoRotateInit模式使用，它定义以毫秒为单位的时间将颜色变为下一面。给定的示例将在 3000 毫秒内交换侧面颜色。完成时间取决于i32LedDiscoLoop。总时间 [ms] = i32LedDiscoLoop X i32LedTimeChange。
• HOLD (1000);如果你想冻结当前的光照站，只需要定义时间，单位ms。
• WAITMODE该模式等待直到上一个给定的命令/模式完成。

通过 KitProg/MiniProg 更新固件

构建“BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable”后，使用赛普拉斯 KitProg 或 MiniProg 编程器对 CY8CKIT-142 进行编程。或者，可以通过蓝牙 LE 更新固件（见下文）。

通过 BLE OTA（无线）更新固件

“BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable”已经包含“BLE_OTA_FixedStack_Bootloader”（参见赛普拉斯的应用笔记 BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable.pdf 和A​​N97060 ）。这意味着 - 如果项目已由 KitProg/MiniProg 编程，则可以使用BLE 加密狗完成新更新。

为了启动引导加载程序，必须再次使用 CySmart 应用程序，但这次必须将值 0x99（而不是 0 到 8）写入上述特征 UUID [0003CBB8-0000-1000-8000-00805F9B0131]。

所有 LED 将变为蓝色，表明引导加载程序已启动。断开 BLE 并退出手机上的 CySmart 应用程序。

将 BLE 加密狗输入您的 PC，然后在您的 PC 上启动 CySmart 应用程序。

单击 [ 开始扫描 ] 搜索 CyBalls 设备。

[ 停止扫描 ] 并单击 CyBalls 设备以将其选中。

点击【更新固件】

选择新固件映像 (*.cyacd)，它位于您的项目文件夹 BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable.cydsn\CortexM0\ARM_GCC_541\Debug\BLE_OTA_FixedStack_Bootloadable 中。氰酸

然后单击 [ 更新 ] 按钮。

观察绿色进度条。

新的应用程序映像将自动启动。享受！

好吧，我知道这是对赛普拉斯 OTA 固件更新的非常粗略的介绍。通常这应该像这里描述的那样直接工作。如果您遇到麻烦或想了解详细信息，请查看上面提到的赛普拉斯网站上提到的应用说明。

结束

好吧-就是这样！

当然，圣诞节已经过去了，但CyBalls灯饰肯定也可以用于您的下一次派对……只需修改不同场合的灯效程序即可。

自己复制并享受！

问候，霍尔格