LED Tetris - Versionsgeschichte

Yannick Schmidt: /* Gesamtkomponententest */

2022-01-11T12:12:31Z

Gesamtkomponententest

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2022, 12:12 Uhr
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	! style="font-weight: bold;" \| Testperson		! style="font-weight: bold;" \| Testperson
	! style="font-weight: bold;" \| Datum		! style="font-weight: bold;" \| Datum
	\|+ style = "text-align: left"\|Tabelle ~~...~~: Testbericht für den Einzelkomponententest		\|+ style = "text-align: left"\|Tabelle 2: Testbericht für den Einzelkomponententest
	\|-		\|-
	\| 1		\| 1
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	\| 9.1.2022		\| 9.1.2022
	\|}		\|}


	== Ergebnis ==		== Ergebnis ==

Yannick Schmidt: /* Einzelkomponententest */

2022-01-11T12:12:04Z

Einzelkomponententest

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2022, 12:12 Uhr
Zeile 929:		Zeile 929:
	! style="font-weight: bold;" \| Testperson		! style="font-weight: bold;" \| Testperson
	! style="font-weight: bold;" \| Datum		! style="font-weight: bold;" \| Datum
	\|+ style = "text-align: left"\|Tabelle ~~...~~: Testbericht für den Einzelkomponententest		\|+ style = "text-align: left"\|Tabelle 1: Testbericht für den Einzelkomponententest
	\|-		\|-
	\| 1		\| 1

Yannick Schmidt: /* Umsetzung (HW/SW) */

2022-01-11T10:08:03Z

Umsetzung (HW/SW)

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2022, 10:08 Uhr
Zeile 122:		Zeile 122:

	===== Bodenplatte =====		===== Bodenplatte =====
	[[Datei:LED-Tetris-Zeichnung-Bodenplatte.jpg\|200px\|right\|mini\|Abb~~...~~Bodenplatte]]		[[Datei:LED-Tetris-Zeichnung-Bodenplatte.jpg\|200px\|right\|mini\|Abb 1: Bodenplatte]]

	Die in der Abbildung ~~...~~ zu sehende Zeichnung zeigt die Bodenplatte. <br>		Die in der Abbildung 1 zu sehende Zeichnung zeigt die Bodenplatte. <br>
	Sie besteht aus einer 3mm Holzplatte, die auf '''196mm Breite''' und '''500mm Höhe''' zugeschnitten.<br>		Sie besteht aus einer 3mm Holzplatte, die auf '''196mm Breite''' und '''500mm Höhe''' zugeschnitten.<br>
	Es wurden die 6 Bohrlöcher des Gitters übertragen und der Ausschnitt des LCD-Displays ausgeschnitten.		Es wurden die 6 Bohrlöcher des Gitters übertragen und der Ausschnitt des LCD-Displays ausgeschnitten.
	<br clear=all>		<br clear=all>
	===== LED-Matrix =====		===== LED-Matrix =====
	[[Datei:LED-Tetris-Zeichnung-Matrix.jpg\|200px\|right\|mini\|Abb~~...~~LED-Matrix]]		[[Datei:LED-Tetris-Zeichnung-Matrix.jpg\|200px\|right\|mini\|Abb 2: LED-Matrix]]

	Der in der Abbildung ~~...~~ zu sehende Ausschnitt einer Zeichnung zeigt die LED-Matrix.<br>		Der in der Abbildung 2 zu sehende Ausschnitt einer Zeichnung zeigt die LED-Matrix.<br>
	Sie besteht aus einem WS2812B Eco LED-Stripe, der auf '''10 Abschnitte mit je 20 LEDs''' gekürzt wurde.<br>		Sie besteht aus einem WS2812B Eco LED-Stripe, der auf '''10 Abschnitte mit je 20 LEDs''' gekürzt wurde.<br>
	Hierbei war beim kleben zu beachten, dass die Streifen genau '''parallel mit 16,67mm Abstand''' liegen.		Hierbei war beim kleben zu beachten, dass die Streifen genau '''parallel mit 16,67mm Abstand''' liegen.
	<br clear=all>		<br clear=all>
	===== Gitter =====		===== Gitter =====
	[[Datei:Tetris-Gitter.jpg\|500px\|right\|mini\|Abb~~...~~LED-Matrix]]		[[Datei:Tetris-Gitter.jpg\|500px\|right\|mini\|Abb 4: LED-Matrix]]
	Das auf Abbildung ~~...~~ zu sehende Gitter ist als 3D Druck entworfen. <br>		Das auf Abbildung 4 zu sehende Gitter ist als 3D Druck entworfen. <br>
	Jedes Loch sitzt über einer LED, wodurch sich ebenfalls ein Abstand von 16,67mm ergibt. <br>		Jedes Loch sitzt über einer LED, wodurch sich ebenfalls ein Abstand von 16,67mm ergibt. <br>
	Das Gitter musst auf die Bodenplatte passen, wodurch sich eine '''Breite von 196mm''' ergibt. <br>		Das Gitter musst auf die Bodenplatte passen, wodurch sich eine '''Breite von 196mm''' ergibt. <br>
Zeile 150:		Zeile 150:

	==== Controller ====		==== Controller ====
	[[Datei:Tetris-Controller.jpg\|200px\|right\|mini\|Abb~~...~~Controller]]		[[Datei:Tetris-Controller.jpg\|200px\|right\|mini\|Abb 5: Controller]]
	Der in Abbildung ~~...~~ zu sehende Controller ist optische dem SNES-Controller nachempfunden.		Der in Abbildung 5 zu sehende Controller ist optische dem SNES-Controller nachempfunden.

	Anforderungen an den Controller waren, dass er zum einen das Controller-Board umfasst und aus zwei Teilen besteht, wobei diese ohne Schauben befestigt werden sollen.<br>		Anforderungen an den Controller waren, dass er zum einen das Controller-Board umfasst und aus zwei Teilen besteht, wobei diese ohne Schauben befestigt werden sollen.<br>
Zeile 164:		Zeile 164:
	----		----
	==== Elektronik ====		==== Elektronik ====
	[[Datei:Tetris-Fritzing.png\|500px\|right\|mini\|Abb~~...~~Schaltung]]		[[Datei:Tetris-Fritzing.png\|500px\|right\|mini\|Abb 6: Elektrische Schaltung]]
	Die Abbildung ~~...~~ zeigt die Elektrische Schaltung.		Die Abbildung 6 zeigt die Elektrische Schaltung.

	Die Stromquelle stellt eine USB 5V Quelle(Netzteil oder Powerbank) dar.		Die Stromquelle stellt eine USB 5V Quelle(Netzteil oder Powerbank) dar.

Yannick Schmidt: /* Ergebnis */

2022-01-11T10:06:29Z

Ergebnis

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2022, 10:06 Uhr
Zeile 1.015:		Zeile 1.015:

	== Ergebnis ==		== Ergebnis ==
			Alle festen Anforderungen an das Projekt konnten zufriedenstellend umgesetzt werden. Die optionale Anforderung des Staufachs wurde aufgrund von Zeitmangel wieder verworfen.
			Verbesserungswürdig sind die elektrische Bauteile, die durch eine Leiterplatte ersetzt werden könnten.

	== Zusammenfassung ==		== Zusammenfassung ==

Yannick Schmidt: /* Projektdurchführung */

2022-01-11T10:02:29Z

Projektdurchführung

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2022, 10:02 Uhr
Zeile 1.042:		Zeile 1.042:

	=== Projektdurchführung ===		=== Projektdurchführung ===
			Nach Festlegung des Projektes wurde begonnen erste Pläne zu machen. Nach Klärung des groben Aufbaus konnte die Teile beschafft werden.
			Dabei wurde dann parallel ein eigenes Wiki für die Hardware- und Softwarespezifikationen angelegt und stetig erweitert.

			Zunächst wurde die Hardware vollständig in CAD designt und anschließend erste Prototypen im 3D Drucker gebaut. Dabei wurden unterschiedliche Designs ausprobiert.
			So sollte beispielsweise in der ursprünglichen Version die Scheibe in eine Nut des Gitters eingefügt werden, was jedoch aufgrund von Fehlern beim Druck wieder verworfen wurde.

			Nach Eintreffen der Komponenten wurden diese dem Einzelkomponententest unterzogen.

			Die finalen Bauteildesigns wurden nun umgesetzt und konnten zusammengesetzt werden. Anschließend wurden die Prototype-Boards gelötet und angeschlossen.

			Die Software konnte nun auf die Hardware angepasst werden und den Gesamtkomponententest durchlaufen

	== YouTube Video ==		== YouTube Video ==

Yannick Schmidt: /* Lessons Learned */

2022-01-11T09:47:26Z

Lessons Learned

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2022, 09:47 Uhr
Zeile 1.018:		Zeile 1.018:
	== Zusammenfassung ==		== Zusammenfassung ==
	=== Lessons Learned ===		=== Lessons Learned ===
			Das Team hat die folgenden Kompetenzen erlernt:
			* Projektplanung und Zeitmanagement
			* CAD Konstruktion für 3D Druck
			* 3D Druck
			* Löten
			* Ansteuerung von WS2812 LEDs

	=== Besondere Herausforderungen ===		=== Besondere Herausforderungen ===
	Die erste Herausforderung stellte der 3D Druck dar. Ohne Vorkenntnisse mussten sich zunächst die Grundlagen angeeignet werden. Das Design des Gitters musste mehrfach angepasst werden, um typische Druckprobleme, wie Stringing, Fading und verlaufende Überhänge, zu beheben.		Die erste Herausforderung stellte der 3D Druck dar. Ohne Vorkenntnisse mussten sich zunächst die Grundlagen angeeignet werden. Das Design des Gitters musste mehrfach angepasst werden, um typische Druckprobleme, wie Stringing, Fading und verlaufende Überhänge, zu beheben.

Yannick Schmidt: /* Besondere Herausforderungen */

2022-01-11T09:40:23Z

Besondere Herausforderungen

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2022, 09:40 Uhr
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	=== Lessons Learned ===		=== Lessons Learned ===
	=== Besondere Herausforderungen ===		=== Besondere Herausforderungen ===
			Die erste Herausforderung stellte der 3D Druck dar. Ohne Vorkenntnisse mussten sich zunächst die Grundlagen angeeignet werden. Das Design des Gitters musste mehrfach angepasst werden, um typische Druckprobleme, wie Stringing, Fading und verlaufende Überhänge, zu beheben.

	Auf gleich mehrere besondere Probleme sind wir im Zusammenhang mit dem LED Streifen gestoßen.<br>		Auf gleich mehrere besondere Probleme sind wir im Zusammenhang mit dem LED Streifen gestoßen.<br>
	Zu Beginn zeigte sich, dass trotz einwandfreier Funktion des LED-Streifens und des Arduinos keinerlei Ausgabe in der Matrix zu erkennen war. Mehrfache Tests des Streifens und des Microcontrollers konnten keinerlei Aufschluss bringen, denn sobald das vollständige Programm auf den Arduino geladen wurde bleiben die LEDs dunkel, obwohl das Programm lief und über die serielle Schnittstelle eine Ausgabe auf dem PC möglich war. Durch das Auskommentieren scheinbar beliebiger Funktionen lies sich das Problem zwar lösen, aber das Programm war nicht mehr lauffähig.<br>		Zu Beginn zeigte sich, dass trotz einwandfreier Funktion des LED-Streifens und des Arduinos keinerlei Ausgabe in der Matrix zu erkennen war. Mehrfache Tests des Streifens und des Microcontrollers konnten keinerlei Aufschluss bringen, denn sobald das vollständige Programm auf den Arduino geladen wurde bleiben die LEDs dunkel, obwohl das Programm lief und über die serielle Schnittstelle eine Ausgabe auf dem PC möglich war. Durch das Auskommentieren scheinbar beliebiger Funktionen lies sich das Problem zwar lösen, aber das Programm war nicht mehr lauffähig.<br>

	Die Ursache konnte deshalb im Speicher des Arduinos ausgemacht werden. Durch eine global verfügbares Grid, welches für jeden Pixel des Grids die Farbe in einem long (4 Byte) speichert, werden bereits vor Programmstart alleine 800 der 2048 Byte RAM des Arduinos belegt. Die Gesamtauslastung des RAM, nur durch globale Variablen, lag bei etwa 80%, was die Ausgabe für den Arduino scheinbar unmöglich machte.<br>		Die Ursache konnte deshalb im Speicher des Arduinos ausgemacht werden. Durch eine global verfügbares Grid, welches für jeden Pixel des Grids die Farbe in einem long (4 Byte) speichert, werden bereits vor Programmstart alleine 800 der 2048 Byte RAM des Arduinos belegt. Die Gesamtauslastung des RAM, nur durch globale Variablen, lag bei etwa 80%, was die Ausgabe für den Arduino scheinbar unmöglich machte.<br>
	Das Problem wurde gelöst, indem im Grid nicht mehr die Farbinformationen zu jedem Pixel gespeichert wurden, sondern nur ein Byte, das die Position der Farbe im Farbarray angab somit konnten hier 600 der 800 Byte für das Grid eingespart werden. Auch für andere Variablen wurde auf kleinere Datentypen zurückgegriffen, um möglichst viel Arbeitsspeicher zu sparen. Die Auslastung durch globale Variablen ließ sich somit auf etwa 60% reduzieren. Außerdem wurden die Debug-Funktionen über #ifdef Befehle so modifiziert, dass sie nur im Testfall kompiliert werden und somit weitere 8% RAM eingespart werden können. Das Problem war hiermit behoben und die ersten Pixel wurden sichtbar.<br>		Das Problem wurde gelöst, indem im Grid nicht mehr die Farbinformationen zu jedem Pixel gespeichert wurden, sondern nur ein Byte, das die Position der Farbe im Farbarray angab somit konnten hier 600 der 800 Byte für das Grid eingespart werden. Auch für andere Variablen wurde auf kleinere Datentypen zurückgegriffen, um möglichst viel Arbeitsspeicher zu sparen. Die Auslastung durch globale Variablen ließ sich somit auf etwa 60% reduzieren. Außerdem wurden die Debug-Funktionen über #ifdef Befehle so modifiziert, dass sie nur im Testfall kompiliert werden und somit weitere 8% RAM eingespart werden können. Das Problem war hiermit behoben und die ersten Pixel wurden sichtbar.<br>

	Das nächste Problem trat bei der Darstellung mehrerer Pixel auf einmal auf. Der Arduino stürzte plötzlich ab und startete neu. Dies war auf eine zu geringe Stromversorgung durch den USB-Port des PC zu erklären. Durch anschließen eines zusätzlichen Stromkabels konnte hier schnell Abhilfe geschaffen werden.<br>		Das nächste Problem trat bei der Darstellung mehrerer Pixel auf einmal auf. Der Arduino stürzte plötzlich ab und startete neu. Dies war auf eine zu geringe Stromversorgung durch den USB-Port des PC zu erklären. Durch anschließen eines zusätzlichen Stromkabels konnte hier schnell Abhilfe geschaffen werden.<br>
	Trotz neuer Stromversorgung war aber noch immer deutlich zu erkennen, dass das LCD mit zunehmender Pixelzahl auf dem LED-Streifen immer dunkler wurde, bis gegen Ende des Spiels kaum noch etwas zu erkennen war. Deshalb wurde ein weiteres Upgrade der Stromversorgung durchgeführt und auf ein Netzteil, welches bei 5 V 3 A liefert, zurückgegriffen. Es wurde direkt mit dem Power-Board verbunden und kann somit den Arduino und alle angeschlossenen Komponenten direkt speisen. Hierbei stellte sich dann noch heraus, dass das benutzte Lightning-Kabel intern falsch verdrahtet war und Masse und Vcc vertauscht wurden. Nachdem auch dieses Problem gelöst war, funktionierte die Ausgabe einwandfrei.		Trotz neuer Stromversorgung war aber noch immer deutlich zu erkennen, dass das LCD mit zunehmender Pixelzahl auf dem LED-Streifen immer dunkler wurde, bis gegen Ende des Spiels kaum noch etwas zu erkennen war. Deshalb wurde ein weiteres Upgrade der Stromversorgung durchgeführt und auf ein Netzteil, welches bei 5 V 3 A liefert, zurückgegriffen. Es wurde direkt mit dem Power-Board verbunden und kann somit den Arduino und alle angeschlossenen Komponenten direkt speisen. Hierbei stellte sich dann noch heraus, dass das benutzte Lightning-Kabel intern falsch verdrahtet war und Masse und Vcc vertauscht wurden. Nachdem auch dieses Problem gelöst war, funktionierte die Ausgabe einwandfrei.

Yannick Schmidt am 11. Januar 2022 um 09:27 Uhr

2022-01-11T09:27:56Z

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2022, 09:27 Uhr
Zeile 79:		Zeile 79:
	== Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf ==		== Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf ==

	[[Datei:LED-Tetris_Funktionaler_Aufbau.png\|800px]]		[[Datei:LED-Tetris_Funktionaler_Aufbau.png\|800px\|mini\|left\|Systementwurf]]
	[[Datei:LED-Tetris_Technischer_Aufbau_Ausgabe.jpg\|800px]]		[[Datei:LED-Tetris_Technischer_Aufbau_Ausgabe.jpg\|800px\|mini\|left\|Technischer Aufbau]]
			<br clear=all>
	<!-- Füllen Sie Ihre Projektskizze bis hierher aus. Fügen Sie einen Projektplan unten ein. -->		<!-- Füllen Sie Ihre Projektskizze bis hierher aus. Fügen Sie einen Projektplan unten ein. -->

Yannick Schmidt: /* YouTube Video */

2022-01-11T01:28:08Z

YouTube Video

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2022, 01:28 Uhr
Zeile 1.033:		Zeile 1.033:
	== YouTube Video ==		== YouTube Video ==
	{{#ev:youtube\|https://youtu.be/RTTAe8rWgR0\|450px\|left}}		{{#ev:youtube\|https://youtu.be/RTTAe8rWgR0\|450px\|left}}
			<br clear=all>

	== Weblinks ==		== Weblinks ==

Yannick Schmidt: /* YouTube Video */

2022-01-11T01:27:58Z

YouTube Video

← Nächstältere Version		Version vom 11. Januar 2022, 01:27 Uhr
Zeile 1.032:		Zeile 1.032:

	== YouTube Video ==		== YouTube Video ==
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	== Weblinks ==		== Weblinks ==