Клон Ambilight на связке Raspberry Pi3, Arduino и ленте WS2812B

К написанию данного опуса меня сподвигло не сколько желание похвастаться красивостью, сколько описать новый гайд для желающих повторить данную конструкцию без «фигурных танцев по граблям».

Проблемма заключается в том, что все существующие гайды и мануалы датируются в лучшем случае 2014-м годом и, в связи с шагнувшими вперед технологиями и переделанными интерфейсами основных програмных продуктов, неприменимы. Пытаемся, к примеру настроить Kodi (libreelec, OpenElec). Вбиваем в Putty sudo ap-get..., а оболочка отбивает ответ в формате «не, ну вы ж тут под рутом уже и так зашли, такшо давайте без этих формальностей. Фыркаешь, забиваешь уже напрямую apt-get install. И шо? Говорят „не, ну то вы под дебианом/убунтой так можете, а тут у нас своя атмосфера“. Пытаешься достать шо-либо с репозитория через wget — N wget — ругается, говорит „параметра такого не знаю“. Повторяешь команду с длиннющей ссылкой на github — а ответ 404. Переместили, или вообще проект накрылся. Не, ну не свинство?
Итак:
вводные задачи:
Делаем Медиаприставку/медиасервер на Raspberry Pi3 под управлением системы (оболочки, операционки) на базе Kodi ( я использовалOpenElec 8.0.4, а самые свежие гайды — говорили, шо работают с версией 4.0 и конфликтуют с 5.0). Захват экрана выполняет демон (програмная надстройка) Hyperion (с Boblight не сложилось вообще) и отдается управление на ленту WS2812B.

За основу был взят мануал от Christian Moser, опубликованный на techtalk под названием »How to build your own Ambilight TV with Raspberry Pi and XBMC" и датируемыйFebruary 20, 2014 (почти 5 лет назад, шо в условиях современных реалий — ОЧЕНЬ много).

Продолжаем.
Список необходимостей недурственно описан в гайде вверху, только с небольшими изменениями. Блок питания на 5-7ампер только для ленты в принципе неплохо иметь, но чересчур. Для ленты, которую я применил ( Ссылка на Али Куплена за кровные свои, 5метровый рулон без защиты ) с плотностью 60 модулей/метр (при 30 на метр — неравномерная засветка, а 144/метр меня бы разорила и по БП и по деньгам) — потребление тока при 5,15В питающего и 172 штуках светодиодов в итоге на старый Samsung LE37A656 составило чуть более 2А при полной яркости белого свечения


Камера в телефоне слегка краснит



Собственно потребление 172 штук модулей на максимальной яркости в режиме белого света


при красном свечении только по бокам


Потребление 0,6А

Сборка/приклейка/пайка — осталась за кадром.
Фотки готового решения с неудобных ракурсов:







Провода лучше применять в силиконовой изоляции (их можно купить в авиа/коптерном модельном магазине) — они мягкие как по изоляции, так и по жилам. Мной использованы провода 28-го калибра. По углам провода дополнительно застраховал кусочками каптонового скотча.

За скобками данного опуса оставлю страдания с неработающими устаревшими решениями. Методы с переназначением 12-го пина (GPIO18) с режима SPI в режим PWM с отключением аудиовыхода — не работает по причине изменений в оболочках.
Предполагается, что человек, который будет это повторять — априори не пугается Ардуино и паяльника. Также предполагается, что Raspberry уже сконфигурирована в качестве медиаплеера и подключена по HDMI к телевизору.
Перехожу к собственно методу решения загвоздок с адаптивной подсветкой.

Берем Ардуино Нано. У меня вот такая Куплена тоже за свои для другого проекта, но пришлось пересаддить сюда. (мануалы говорят, что лучше Мега/Уно, но практика показала, что 172 модуля для Нано по зубам). Ардуино Про не пойдет — нам нужен USB вход для связи между Hyperion и Arduino, которая, в свою очередь, управляет лентой из WS2812.

Скетч, который заливаем в Ардуину имеет вид:

#include "FastLED.h"
 
// How many leds in your strip?
#define NUM_LEDS 172
 
// For led chips like Neopixels, which have a data line, ground, and power, you just
// need to define DATA_PIN.  For led chipsets that are SPI based (four wires - data, clock,
// ground, and power), like the LPD8806 define both DATA_PIN and CLOCK_PIN
#define DATA_PIN 2
//#define CLOCK_PIN 13
 
#define COLOR_ORDER BRG
 
// Adalight sends a "Magic Word" (defined in /etc/boblight.conf) before sending the pixel data
uint8_t prefix[] = {'A', 'd', 'a'}, hi, lo, chk, i;
 
// Baudrate, higher rate allows faster refresh rate and more LEDs (defined in /etc/boblight.conf)
#define serialRate 500000
 
// Define the array of leds
CRGB leds[NUM_LEDS];
 
void setup() {
      // Uncomment/edit one of the following lines for your leds arrangement.
      // FastLED.addLeds<TM1803, DATA_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
      // FastLED.addLeds<TM1804, DATA_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
      // FastLED.addLeds<TM1809, DATA_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
      // FastLED.addLeds<WS2811, DATA_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
      // FastLED.addLeds<WS2812, DATA_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
         FastLED.addLeds<WS2812B, DATA_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
      // FastLED.addLeds<NEOPIXEL, DATA_PIN>(leds, NUM_LEDS);
      // FastLED.addLeds<UCS1903, DATA_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
      // FastLED.addLeds<UCS1903B, DATA_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
      // FastLED.addLeds<GW6205, DATA_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
      // FastLED.addLeds<GW6205_400, DATA_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
     
      // FastLED.addLeds<WS2801, RGB>(leds, NUM_LEDS);
      // FastLED.addLeds<SM16716, RGB>(leds, NUM_LEDS);
      // FastLED.addLeds<LPD8806, RGB>(leds, NUM_LEDS);
 
      // FastLED.addLeds<WS2801, DATA_PIN, CLOCK_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
      // FastLED.addLeds<SM16716, DATA_PIN, CLOCK_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
      // FastLED.addLeds<LPD8806, DATA_PIN, CLOCK_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
     
        // initial RGB flash
        LEDS.showColor(CRGB(255, 0, 0));
        delay(500);
        LEDS.showColor(CRGB(0, 255, 0));
        delay(500);
        LEDS.showColor(CRGB(0, 0, 255));
        delay(500);
        LEDS.showColor(CRGB(0, 0, 0));
       
        Serial.begin(serialRate);
        Serial.print("Ada\n"); // Send "Magic Word" string to host
 
}
 
void loop() {
  // wait for first byte of Magic Word
  for(i = 0; i < sizeof prefix; ++i) {
    waitLoop: while (!Serial.available()) ;;
    // Check next byte in Magic Word
    if(prefix[i] == Serial.read()) continue;
    // otherwise, start over
    i = 0;
    goto waitLoop;
  }
 
  // Hi, Lo, Checksum
 
  while (!Serial.available()) ;;
  hi=Serial.read();
  while (!Serial.available()) ;;
  lo=Serial.read();
  while (!Serial.available()) ;;
  chk=Serial.read();
 
  // if checksum does not match go back to wait
  if (chk != (hi ^ lo ^ 0x55))
  {
    i=0;
    goto waitLoop;
  }
 
  memset(leds, 0, NUM_LEDS * sizeof(struct CRGB));
  // read the transmission data and set LED values
  for (uint8_t i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
    byte r, g, b;    
    while(!Serial.available());
    r = Serial.read();
    while(!Serial.available());
    g = Serial.read();
    while(!Serial.available());
    b = Serial.read();
    leds[i].r = r;
    leds[i].g = g;
    leds[i].b = b;
  }
  // shows new values
 FastLED.show();
}

Для корректной работы необходимо иметь установленную библиотеку FastLED.
В строке #define NUM_LEDS — указываем итоговое количество светодиодов в проекте
Строка #define DATA_PIN — указывает к какому цифровому выходу платы будет подключен первый модуль.
#define serialRate 500000 — важный момент колдунства. Очень важный. Случайно обнаружен на немецком форуме. Только после обьявления данной скорости все завертелось!
В секции
void setup() {
// Uncomment/edit one of the following lines for your leds arrangement.
// FastLED.addLeds<TM1803, DATA_PIN, RGB>(leds, NUM_LEDS);
снимаем комментарий (два прямых слэша) с строки, соответствующей применяемым модулям.
Компилируем, заливаем. При запуске ардуинки или после перезагрузки — вся лента приветственно переливается цветами. Запоминаем порядок следования цветов ( Видео запуска —

после перебора цветов Ардуиной идет запуск Гипериона и его приветственная радуга). Мы на половине пути к счастью!
Подключаем Ардуинку подходящим кабелем к свободному порту Малины.
Включаем все компоненты
Далее скачиваем на компьютер HyperCon.jar и запускаем его.



На экране появится окно конфигурации нашей адаптивной подсветки. Наступает второй этап сильного колдунства.

Итак:
Строка Configuration name — указываем приятное нам имя, на работоспособность не влияет никак.
Строка Type — в выпадающем меню выбираем Adalight. Данная строка указывает, что наша конструкция управляется внешним устройством с библиотекой Adafruit, которую мы залили в Ардуинку.
Строка Output (этап очень мощного колдунства) — выбираем /dev/ttyUSB0 Конкретно ваш случай может отдичаться от данного перимера — поэтому подсмотрите через консоль Putty командами lsusb и ls /dev где у вас присутствует Ардуина. Некоторые (как у меня — дают ответ типа «СН430...» — имя контроллера порта)
Строка Baudrate — вбиваем 500 000 (чтобы Гиперион и Ардуина общались на одной скорости). Скорости, отличные от 500 000 — НЕ РАБОТАЮТ!..
Строка RGB byte order — GRB (порядок адресации цветов в модулях 2812В и подсмотренные при запуске скетча на ардуине)

Дальнейшие действия — обьявление количества светодиодов и их конфигурация на плоскости, нулевой (начальный) светодиод, глубина захвата, создание файла конфигурации, установка Hyperion через SSH и отправка конфигурационного .json-файла не отличаются от всех известных мне гайдов в Сети.

После перезапуска Гипериона (команды в вкладке SSH — сначала Stop потом Start) — лента должна ожить сначала скетчем ( сначала перебор 3х основных цветов, потом инициализируется Hyperion и выдает вращающуюся радугу).

Вуаля!

Коротенькое видео работы данного решения: