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基于 CH32V103R8 與 WS2812B 點陣顯示屏

基于 CH32V103R8 開發板與 WS2812B 點陣模塊實現的一個點陣顯示屏, 通過 CH343G 高速 USB 轉串口與電腦連接, 可以實時顯示上位機軟件 VideoPixelPicker 播放的視頻內容。 因為 WS2812B 不能發出黑色的光, 所以為了提高顯示屏的對比度, 在 WS2812B 顯示屏 的 LED 燈表面用雙面膠貼了一層正反面均打印成黑色的 A4 紙做簡單的處理, 這樣使 WS2812B 顯示屏的顯示效果提高了很多, 同時也降低了 WS2812B 的亮度, 讓眼睛看起來不 會那么刺眼。

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團隊介紹

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團隊成員

王志青 隊長

袁宏 成員

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項目簡介
基于 CH32V103R8 開發板與 WS2812B 點陣模塊實現的一個點陣顯示屏, 通過 CH343G 高速 USB 轉串口與電腦連接, 可以實時顯示上位機軟件 VideoPixelPicker 播放的視頻內容。 因為 WS2812B 不能發出黑色的光, 所以為了提高顯示屏的對比度, 在 WS2812B 顯示屏 的 LED 燈表面用雙面膠貼了一層正反面均打印成黑色的 A4 紙做簡單的處理, 這樣使 WS2812B 顯示屏的顯示效果提高了很多, 同時也降低了 WS2812B 的亮度, 讓眼睛看起來不 會那么刺眼。
硬件說明

       CH32V103RB 開發板+WS2812B+CH343G 高速 USB 轉串口, CH343G 高速 USB 轉串口的最
大波特率可以達到
6Mbps, WS2812B 組成的屏幕分辨率為 48*48, 這個傳輸帶寬可以顯示
一個低分辨率的視頻圖像。
??WS2812B 的連接方式: 首先由 8*8 LED 組成一個最小單元, 再由 3*3 個(8*8LED
單元組成一個中單元, 最后由 4 個中單元最后組成一個 48*48 的大單元。

軟件說明

CH32V103R8 軟件實現


1初始化串口 :
        串口使用
USAR1, 引腳為 PA9PA10 采用 DAM 的方式(DMA1_Channel5)接收上位機
軟件發送過來的數據。
波特率設置
1Mbps 8 N 1,傳輸速率為 100000Bytes/S, 48*48點陣屏一幀數據大小為 48*48*3
RGB888= 6912Bytes , 100000Bytes/S 的傳輸速度可以滿足播放視頻的最大幀率為
100000/6912>14 幀, 這個帶寬能夠把把視頻的幀率降為 14 幀以下播放。


2, 初始化定時器:
        WS2812B 采用定時器 PWM+DAM 的方式驅動顯示。 使用 TIM3DMA1_Channel3.
使 用 TIM3_CH1(PA6),TIM3_CH2(PA7),TIM3_CH3(PB0),TIM3_CH4(PB1) 來 分 別 驅 動
WS2812B 顯示屏的的四個中單元。


上位機播放軟件
VideoPixelPicker
        VideoPixelPicker 的功能是對視頻文件進行采樣, 將采樣后的像素數據發送到下位機進行顯
示。
        VideoPixelPicker 使用 C# WinForm 開發, 用 OpenCVSharp 解碼視頻文件, 使用指定采樣分辨
率和采樣間隔對視頻圖像進行采樣, 然后將采樣的
RGB 數據進行打包, 之后通過串口發送到下
位機進行處理顯示。 像素數據發送時分塊進行發送, 并且可以更改像素塊的發送順序。 方便下位
機將不同的像素塊發送到不同通道的
WS2812B 子屏上。
        VideoPixelPicker 與下位機傳輸的像素數據具有兩種格式 RGB888 RGB565。 使用 RGB565
有效降低幀數據量, 提高傳輸速度, 適應更高分辨率的
WS2812B 點陣屏。
VideoPixelPicker 可修改采樣分辨率, 以適應不同分辨率的 WS2812 點陣屏。 可修改幀率, 以
改變播放速度。 可修改串口波特率適應不同的傳輸速率。 在播放時可以顯示采樣點, 可以方便查
看, 對哪些位置進行采樣的。
        VideoPixelPicker 支持多種視頻格式文件, 并且支持 Gif 圖片文件播放

演示效果

其中 CH32V103R8 和 VideoPixelPicker 的代碼均已開源上傳到了 Gitee 倉庫中,
鏈接地址: 
https://gitee.com/happylion/ws2812b_array_display
顯示屏演示效果連接:https://www.bilibili.com/video/BV1W44y1E7jA/


演示視頻:


上位機播放軟件軟件 VideoPixelPicker 使用方法

1. 雙擊 VideoPixelPicker.exe 打開上位機軟件
2. 設置所使用的串口把鼠標指針移動到 VideoPixelPicker 串口中, 單擊鼠標右鍵, 選擇串口->COM(選擇自己使用的串口)。
image.png

3. 設置串口波特率為1Mbps。image.png4.設置視頻的播放幀率為10幀/S,注意這個幀率的大小和串口通信的波特率以及采樣分別率相關,這幾個參數的設置組合不能超過串口通信的最大傳輸帶寬。image.png

5.設置幀格式RGB888。image.png

6. 設置采樣分辨率行48,列48,采樣分辨率為屏幕的大小,是8*8的整數倍。VideoPixelPicke播放軟件會把打開的視頻或者GIF動畫按照設置的分辨率采樣并把數據發送給CH32V103R8開發板。

image.png

7. 設置數據塊的發送順序,數據塊以 8*8 LED 大小為一包數據發送。 數據塊的發送順序設置和 WS2812B 的接線順序有關。

image.png

8. 打開要播放的視頻, 視頻支持播放 MP4、FLVMKV 等格式。
9. 也可以打開需要播放的 GIF 動圖,GIF動圖可以循環播放。



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