Работа со светодиодной лентой

Документация для версий образа, начиная с 0.21. Для более ранних версий см. документацию для версии 0.20.

Адресуемая RGB-светодиодная лента типа ws281x, которая входит в наборы "Клевер", позволяет выставлять произвольные 24-битные цвета на каждый из отдельных светодиодов. Это позволяет сделать полет Клевера более ярким, а также визуально получать информацию о полетных режимах, этапе выполнения пользовательской программы и других событиях.

На образе для RPi предустановлены необходимые модули для работы с лентой. Они позволяют:

• управлять эффектами/анимациями на ленте;
• управлять лентой на низком уровне (переключением цветов отдельных светодиодов);
• настраивать реакцию ленты на полетные события.

Обратите внимание, что светодиодную ленту нужно питать от стабильного источника энергии. Если вы подключите питание напрямую к Raspberry, то это создаст слишком большую нагрузку на ваш микрокомпьютер. Для снятия нагрузки с Raspberry можно подключить питание к преобразователю BEC.

Высокоуровневое управление лентой

1. Для работы с лентой подключите ее к питанию +5v – 5v, земле GND – GND и сигнальному порту DIN – GPIO21. Обратитесь к инструкции по сборке для подробностей.

2. Включите поддержку LED-ленты в файле ~/catkin_ws/src/clover/clover/launch/clover.launch:

    <arg name="led" default="true"/>
   

3. Настройте параметры подключения ленты ws281x в файле ~/catkin_ws/src/clover/clover/launch/led.launch. Необходимо ввести верное количество светодиодов в ленте и GPIO-пин, использованный для подключения (если он отличается от GPIO21):

    <arg name="led_count" default="58"/> <!-- количество светодиодов в ленте -->
    <arg name="gpio_pin" default="21"/> <!-- GPIO-пин для подключения -->
   

Высокоуровневое управления лентой позволяет управлять текущим эффектом (анимацией) на ленте. Для этого используется ROS-сервис /led/set_effect. Параметры сервиса:

• effect – название необходимого эффекта.
• r, g, b – цвет эффекта в формате RGB. Значения изменяются от 0 до 255.

Список доступных эффектов:

• fill (или пустая строка) – залить всю ленту цветом;
• blink – мигание цветом;
• blink_fast – ускоренное мигание цветом;
• fade – плавное перетекание в цвет;
• wipe – "надвигание" нового цвета;
• flash – быстро мигнуть цветом 2 раза и вернуться к предыдущему эффекту;
• rainbow – переливание ленты цветами радуги;
• rainbow_fill – переливать заливку по цветам радуги.

Пример работы с сервисом из Python:

import rospy
from clover.srv import SetLEDEffect

rospy.init_node('flight')

set_effect = rospy.ServiceProxy('led/set_effect', SetLEDEffect)  # define proxy to ROS-service

set_effect(r=255, g=0, b=0)  # fill strip with red color
rospy.sleep(2)

set_effect(r=0, g=100, b=0)  # fill strip with green color
rospy.sleep(2)

set_effect(effect='fade', r=0, g=0, b=255)  # fade to blue color
rospy.sleep(2)

set_effect(effect='flash', r=255, g=0, b=0)  # flash twice with red color
rospy.sleep(5)

set_effect(effect='blink', r=255, g=255, b=255)  # blink with white color
rospy.sleep(5)

set_effect(effect='rainbow')  # show rainbow

Также лентой можно управлять из командной сроки (Bash):

rosservice call /led/set_effect "{effect: 'fade', r: 0, g: 0, b: 255}"

rosservice call /led/set_effect "{effect: 'rainbow'}"

Настройка реакции ленты на события

Клевер умеет показывать LED-лентой текущее состояние полетного контроллера и сигнализировать о событиях. Данная функция настраивается в файле ~/catkin_ws/src/clover/clover/launch/led.launch в разделе events effects table. Пример настройки:

startup: { r: 255, g: 255, b: 255 }
connected: { effect: rainbow }
disconnected: { effect: blink, r: 255, g: 50, b: 50 }
<!-- ... -->

В левой части таблицы указывается событие, на которая лента должна среагировать. В правой части указывается эффект (анимация), который необходимо включить при возникновении события.

Список поддерживаемых событий:

Для корректной работы сигнализации LED-лентой о низком заряде батареи необходимо корректная калибровка электропитания.

Для того, чтобы отключить реакцию светодиодной ленты на события, установите аргумент led_notify в файле ~/catkin_ws/src/clover/clover/launch/led.launch в значение false:

<arg name="led_notify" default="false"/>

Низкоуровневое управление лентой

Для управления отдельными светодиодами используется ROS-сервис /led/set_leds. В параметрах задается массив номеров и RGB-цветов светодиодов, которые необходимо переключить.

Пример работы с сервисом из Python:

import rospy
from led_msgs.srv import SetLEDs
from led_msgs.msg import LEDStateArray, LEDState

rospy.init_node('flight')

set_leds = rospy.ServiceProxy('led/set_leds', SetLEDs)  # define proxy to ROS service

# switch LEDs number 0, 1 and 2 to red, green and blue color:
set_leds([LEDState(0, 255, 0, 0), LEDState(1, 0, 255, 0), LEDState(2, 0, 0, 255)])

Сервис можно использовать из командной строки:

rosservice call /led/set_leds "leds:
- index: 0
  r: 50
  g: 100
  b: 200"

При использовании ленты в ROS-топике /led/state публикуется текущие цвета светодиодов. Просмотр топика из командной строки:

rostopic echo /led/state

Используя этот же топик можно получить общее выставленное в настройках количество светодиодов:

led_count = len(rospy.wait_for_message('led/state', LEDStateArray, timeout=10).leds)