Método para enviar múltiples (16) canales de señal modulada de ciclo de trabajo sobre media-larga distancia

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Problema

¿Cuál es el mejor método o solución estándar de la industria para transmitir múltiples canales (13 señales, 3 en tierra) de señales moduladas cíclicamente en servicio hasta 25 pies? Los datos serán transmitidos por una computadora (BeagleBone Black) y recibidos por un panel LED a 5V y 800kHz y las señales de son moduladas por ciclo de trabajo , con un 0 que mide 250 ns de largo y un 1 que tiene 600 ns de largo, y 1250 ns entre bits. La comunicación es de una manera, desde el panel BeagleBone Black hasta el panel LED, y habrá 4 longitudes de ~ 25 pies. La solución propuesta debe leer la señal de 16 canales del cable de cinta BeagleBone Black, transmitir la señal ~ 25 pies y volver a convertir la señal en el cable de cinta de 16 canales para ser consumida por la placa LED.

Background

EstoyconstruyendounapantallaLEDconunBeagleBoneBlackqueejecutael software de fuente abierta LEDScape para que una escuela local lo use con fines educativos . Los paneles LED utilizan señales moduladas del ciclo de trabajo de 800 kHz . Actualmente, durante el desarrollo, el BeagleBone Black se comunica con el paneles LED (16 paneles) sobre cables de cinta de 16 pulgadas y 16 canales. Esto funciona muy bien para el desarrollo, pero necesito montar las pantallas LED en 4 ubicaciones diferentes alrededor de una habitación a un máximo de 25 pies de distancia del BeagleBone Black. La solución del cable plano no puede escalar a los 25 pies requeridos. (En cada una de las 4 ubicaciones, habrá cadenas de 4 paneles: las cadenas están lo suficientemente cerca para usar los cables de cinta de 6 pulgadas).

La imagen de abajo es el estado actual, pero los 4 conjuntos de 4 paneles deben distribuirse en las esquinas separadas de una habitación.

Leads

Enmiinvestigación,hedescubiertounaseriedepistasútilesdelacomunidad.Estosincluyen:

  • UsodecablesCAT5e/6:enciertasimplementacionesdelsoftwareLEDScape(conmenoscanalesdedatos),seutilizanvarioscablesdeEthernet.Megustaestaidea,perousanelchip MAX3040 . Usando este chip, el número de chips y pares trenzados se sumará rápidamente para transmitir los 16 canales.
  • Bus Buffers : Este artículo hackaday (si lo interpreto correctamente) sugiere usar un chip como el P82B96 para permitir una mayor capacitancia y un aumento de voltaje. Esto está en la parte superior de mi lista, pero me gustaría preguntar a la comunidad si hay chips populares que tienen más de 1 canal para reducir la complejidad y el precio. (Solo necesito transmitir datos, no recibir, de los paneles LED)
  • Tampones de bus diferenciales : El mismo artículo hackaday sugiere usar un chip como el PCA9615 para codificar los datos en pares diferenciales. La razón por la que no (aún) he seleccionado esta solución es el nivel de esfuerzo (y costo) que se requerirá para instalar 4 pares de chips de transceptor-receptor cada uno con 16 pares diferenciales (32 cables).

Restricciones

  • Debido a las especificaciones del panel LED, los datos deben transmitirse a 800 kHz.
  • Debido al proyecto del aficionado, me gustaría usar chips que están disponibles en formato DIP para poder usarlos con una placa de pruebas.
  • Debido a que este es un esfuerzo voluntario y puede reproducirse cuando publique las instrucciones de compilación, me gustaría que la solución priorice la asequibilidad (~ $ 100- $ 200). Menos es mejor.

Haré todo lo posible para responder cualquier pregunta, pero tenga en cuenta que mi experiencia es en software y que algunas preguntas de EE pueden pasar por alto mi cabeza. Gracias de antemano por cualquier ayuda.

    
pregunta Conor Retra

1 respuesta

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Veamos primero la terminología. Hay enlaces físicos entre dispositivos, es decir, líneas de comunicación. Y hay canales de comunicación lógicos . Un enlace físico (por ejemplo, el bus RS-485) puede admitir múltiples canales de comunicación, sin embargo compartirán el ancho de banda del enlace.

Lo que esto significa es que no puede transmitir datos diferentes a varios receptores simultáneamente. Y su aplicación particular no se adapta a la división de tiempo, ya que requiere bastante flujo de datos continuo para que PWM sea efectivo.

Entonces, si desea controlar todos sus paneles desde un solo escudo, la única opción es encontrar un enlace físico adecuado que pueda entregar 13 bits de datos paralelos a 800 KHz a lo largo de 25 pies. Los chips LVDS se pueden usar para esto, como sugirió @Umar. Algo como SN65LVDM1677 , que le proporciona 16 líneas diferenciales. CAT5e / 6 admite 4, por lo que necesita ejecutar 4 cables a cada panel. Un poco engorroso pero fácil de implementar con solo algunas partes.

Una segunda opción es serializar 13 bits de datos usando algo como DS92LV16 Y envíalos a través de un solo par trenzado. De esta manera solo necesita un cable CAT5e por panel LCD. De hecho, puede montar dos tomas RJ45 interconectadas en cada PCB serializador y conectar en cadena hasta 4 paneles con un solo cable, y cada panel recibe información de un par trenzado. En mi opinión, esta es la opción más sencilla.

Finalmente, un enfoque algo más complejo es crear canales de comunicación lógicos y, en lugar de transmitir una señal PWM de gran ancho de banda, solo transmite datos gráficos en formato RGB. Esto requiere que tenga MCU como su BeagleBone en cada ubicación del panel. La MCU se conectará al panel con un cable plano como en su configuración de desarrollo actual. Estas MCU se conectarán en red con la MCU "maestra" y les dirá qué mostrar.

Con BeagleBone tienes una amplia selección de opciones de red. Sugiero usar CAN integrado, pero también se pueden usar otras interfaces de bus con chips de extensión adecuados (como en los artículos de sus enlaces).

    
respondido por el Maple

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