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无线LED爱心开源项目
孙成红
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描述
描述
当两颗心相遇时，他们开始跳动。两颗心都需要打开并且在一定范围内才能闪烁。如果您关闭任何一个心脏或超出范围，它们将停止闪烁。
我把这个项目分为两部分：
- 电子产品
- 集会
- 软件
让我们开始吧！
电子产品：
- nRF24L01+
nRF24L01+芯片是该项目的关键部件。它使用 2.4Ghz 频段进行通信，还具有 AutoACK、睡眠模式和 IRQ 等功能。此外，它还有一个板载天线，可以节省空间。
我使用芯片的 SMD 版本而不是主模块，因为它体积小且体积小，事实上，我得到了更好的 ~40-50m 范围。
SMD 版本的唯一缺点是焊盘很小，因此您需要使用分线板或将电线直接焊接到板上。
- 新像素 LED
这次我选择了 Neopixels，因为第一，你可以在小尺寸中获得 RGB，第二，它有内置的微控制器，所以你不需要外部驱动电路，这样可以节省空间。我为这个项目制作了定制 PCB。
- 电源
我使用 1000 mAh Lipo 为所有设备供电。Pololu 升压转换器将 Lipo的3.7v 升压至 Arduino 和 Neopixel PCB 的 5v。nRF 芯片使用 3.3v 进行操作，由降压转换器供电，降压转换器从升压器获取 5v 并提供 3.3v。升压器可以将电压从 ~1v 提高到 5v，这样您就可以充分利用电池的能量。
整个电路运行时的电流消耗约为800 mAh。当断电时，它会达到约 20 mAh，这仍然很多，这是因为即使 Neopixels 关闭，它们也有 1mA 的静态电流消耗，所以这是 12 mAh + 其他组件，如升压/降压转换器。您还可以添加一个 MOSFET 来打开/关闭 Neopixels。
nRF 有一个睡眠模式，当进入该模式时，它仅消耗 900nA，但这取决于软件实现。因为如果你使用 IRQ 检查数据可用性，你不能让芯片进入睡眠状态，待机电流约为 15mAh。我们将进入软件部分的优化/节能部分。
集会
对于这个项目，我使用了圣诞/派对装饰塑料心形盒。它结构紧凑，适合手掌大小，但也有足够的空间容纳其中的所有电路。我使用的盒子尺寸为 80x75x50mm。
- 我使用切割成心形模板的泡沫芯板来固定组件。该板很容易切穿，并且具有承受大量重量而不会弯曲的强度。
在泡沫芯的底部，我粘上了 Lipo，然后粘上了 nRF 芯片。降压转换器粘在 Lipo 附近，使 3.3v 系统与 5v 导轨分开。
在顶部，Arduino 和 5v 助推器彼此粘得很近，我直接将 neopixel PCB 粘在上面。我把所有东西都塞进了盒子的底部，以便尽可能地保持 PCB 和盖子之间的自由空间，让光线均匀传播。
我将容器的底座分为两部分：nRF 芯片 + Lipo 电池 + 底部的降压转换器和顶部的 Arduino + 升压转换器 + Neopixel PCB。
这使 nRF 芯片与其他组件保持分离，以免阻塞其天线影响其范围。
为了更多地漫射光线，我用白色喷漆喷涂了它们。这是他们以前的样子。正如您在透明盖子上看到的那样，光线根本不会扩散。
软件
对于 nRF 芯片，我使用了最新的RF24库，对于 Neopixels，我使用了FastLED 。
为了在两颗心之间进行交流，我制作了一颗心 Tx 和另一颗 Rx。nRF 的好处在于，它具有自动确认功能，因此您无需连续更改 Tx<-->Rx 模式，芯片会自动为您完成。autoACK 可用于双向通信。此外，它还提供 IRQ 来中断 MCU 以检查数据。
模块之间有多种通信方式。您可以每 N 秒轮询一次以检查数据是否可用或使用 IRQ 将 MCU 从睡眠中唤醒。
轮询时，可以让nRF休眠N秒，让MCU唤醒。但是当使用 IRQ 时，你需要让 nRF 芯片保持待机状态，这会连续消耗 ~15 mAh。
第三种方式是让MCU和nRF都进入休眠状态，让Watchdog Timer中断MCU进入休眠状态。这种方式在功耗方面最有效，但建立连接需要更多时间，因为您需要同时启动和运行两个模块。看门狗定时器的伪代码为：
发送端：
1) Transmit for N seconds
2) if we recieve ACK
then blink LEDs for N seconds
3) put MCU and NRF in sleep
4) Watchdog timer would wake up MCU after N seconds
5) goto 1
接收方：
1) Either poll every N seconds or use IRQs to get data
2) if we receive packet:
send ACK back
Blink LEDs for N seconds
4) If not using IRQs
put both MCU and NRF to sleep
Watchdog timer would wake up MCU after N seconds
5) If using IRQs
set Interrupt
put MCU to sleep
read data
您可以在代码部分找到轮询和看门狗中断示例。
就是这样。_ 感谢阅读，情人节快乐！_ _
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