PROPUESTA DE ESTUDIO (febrero 2004 marzo 2005) TÍTULO: SISTEMA DE DESPLIEGUE PANORÁMICO EN TRESCOLORES PARA TEXTO Y ANIMACIONES. Registro asignado por CGPI: 20040678 CENTRO: CENTRO DE INNOVACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO EN CÓMPUTO Director de la propuesta: AGUSTÍN CRUZ CONTRERAS
SISTEMA DE DESPLIEGUE PANORÁMICO EN TRES COLORES PARA TEXTO Y ANIMACIONES. RESUMEN: En este documento se describe el diseño e implementación de un prototipo de tarjeta (hardware), para un sistema modular de despliegue panorámico en interiores, empleando LEDs bicolor (rojo y verde), se despliega texto y animaciones en cualquier formato, se desarrolla a la par el manejador del sistema y el entorno de usuario (software). 1.-INTRODUCCIÓN: Los avances tecnológicos en la fabricación de LEDs, durante la década de los 90s, ha permitido la obtención de una gama completa de colores, como son: rojo, verde, azul, naranja, infrarrojo, ultravioleta, amarillo. El rojo, verde y azul, son los colores primarios, combinando las tonalidades de éstos se puede obtener la luz blanca y toda la gama de colores del espectro. Una elevada vida útil, elevado brillo, alta eficiencia lumínica y bajo precio, son cualidades que los insertan cada vez más en aplicaciones de uso cotidiano. Las pantallas panorámicas tienen una creciente variedad de aplicaciones como son: marcadores deportivos, mensajeros publicitarios, salidas y llegadas de transporte, reportes de producción etc., éstas se comercializan en color real, monocolor y tricolor, para exteriores e interiores. En este trabajo se aborda el diseño e implementación de pantallas modulares de tres colores para interiores. 2.-PUERTO PARALELO EN MODO EPP (Enhanced Parallel Port). El puerto paralelo es la interfaz más común y sencilla de usar en las PC, se utiliza para la conexión de diversos periféricos como son: impresoras, cámaras digitales, scanners, etc., por su sencillez se utiliza ampliamente en aplicaciones propias, en este caso se utiliza para transferir la información de despliegue a la pantalla tricolor. Actualmente el puerto paralelo se desempeña en tres modos: SPP(Standard Parallel Port), EPP, ECP (Extended Capabilities Port), se escogió el modo EPP por que mantiene la sencillez del modo Standard y ofrece ciclos de lectura y escritura similares a los del extinto bus ISA., logrando una 2
velocidad de transferencia de 500KB/S a 2MB/S, la Fig. 1 muestra una tabla comparativa entre las señales del SPP y el EPP. Fig.1 Señales del SPP y el EPP El modo EPP maneja ciclos de lectura y escritura en datos y direcciones, a través del ciclo de escritura de datos se envía la información del verde y con el de direcciones la del rojo, la señal de respuesta (Wait) se genera con un inversor en las señales de Strobe. En la Fig. 2 se muestra el diagrama de tiempos del ciclo de escritura para datos, el de direcciones es totalmente similar. 3
Fig.2 Ciclo de escritura para datos 3.- MÓDULO DE DESPLIEGUE. La pantalla se integra con tarjetas de despliegue de 16x16 pixels y tamaño de 25cmx25cm (Fig.3), de esta forma se pueden armar pantallas de cualquier tamaño múltiplo de 25cm, vertical u horizontalmente. Cada tarjeta forma 16 líneas en rojo y 16 en verde, la conexión entre tarjetas se realiza por la parte posterior empleando cable plano. Para retener y propagar la información de cada pixel se emplea el registro 74HC595, éste es un registro de corrimiento de 8 bits, con entrada serial, salida serial y paralela, la salida paralela cuenta con registro de retención. En la Fig. 4 se muestra la estructura y señales del 74HC595. 4
Fig. 3 Tarjeta de despliegue. Fig. 4 Diagrama del 74HC595 5
Para formar una línea de datos de 16 bits se requieren dos circuitos integrados (C.I.), por color (rojo y verde), 4 en total, para 16 líneas de datos (tarjeta completa) se requieren 4x16=64 C.I. Las entradas de datos para las 32 líneas (16 por color) quedan disponibles a través de dos conectores, 16 por conector, de igual manera 32 salidas están disponibles en otros dos conectores (Fig. 5), de esta manera los datos que entran a una primer tarjeta se propagan a una segunda y así hasta completar el todo el módulo. Fig.5 Vista posterior tarjeta de despliegue El esquema de interconexión para un módulo de 1mx1.5 (4x6 tarjetas) se muestra en la Fig. 6. La imagen a desplegar se transmite en forma serial, leyendo su información de derecha a izquierda y de abajo hacia arriba, para que en el módulo de despliegue quede en su posición normal. 6
PC Fig.6 Interconexión de tarjetas Una vez transmitida la información se pasa a los registros de retención para su despliegue, el proceso de transmisión y despliegue se repite consecutivamente para dar la sensación del movimiento. Para el caso de imágenes fijas y animaciones la velocidad de transmisión del puerto paralelo resulta satisfactoria, se debe considerar que entre más grande sea la pantalla, la cantidad de datos a transmitir aumenta, por lo tanto el número de cuadros por segundo se reduce, por ejemplo; para una pantalla de 4mx1.5m, con un total de 96 tarjetas, se requiere enviar 6.14KB por cuadro. 4.- TEXTO Y ANIMACIONES La información a desplegar en la pantalla se integra por dos imágenes binarias sin formato, una verde y otra roja, al traslaparse en el despliegue forman la imagen tricolor. Para la creación del texto o animaciones a desplegar se requiere de aplicaciones de software con este propósito, las aplicaciones comerciales generan sus propios formatos (AVI, BMP, DOC, etc.), lo cual impide aprovecharlas, a menos que se tenga la información para su decodificación y se realice el programa para con este propósito. 7
El método usado en este trabajo permite utilizar cualquier aplicación comercial sin la necesidad de afrontar su decodificación, la idea es la siguiente: La información presente en el monitor se encuentra en la memoria de video, para representar la información de cada pixel se emplean tres bytes, uno por color (Rojo, Verde y Azul), en la memoria de video las aplicaciones de software presentan la información sin codificación, por lo tanto, lo que se hace, es leer la información del área de memoria de video y enviarla a la pantalla tricolor a través del puerto paralelo. Las tarjetas de video a 32 bits, permiten leer los valores de RGB (Rojo,Verde y Azul) de cada pixel, en un solo acceso a memoria, de estos 8 bytes, los dos más significativos no contienen información, los seis restantes contienen el RGB. Se configuró una resolución de 1024 x 768 y 16 millones de colores. La dirección inicial del área de video se puede conocer accediendo la opción de recursos en las propiedades del adaptador gráfico (Fig. 7) Fig. 7 Direcciones de memoria de video 8
5.- ENTORNO DE USUARIO (SOFTWARE) ACCESO REMOTO. En este sistema se hace uso de una conexión por RED para acceder la computadora interna, esto a través del programa PC ANYWHERE, este programa se debe instalar en la computadora interna (ya está preinstalado) y la o las computadoras externas conectadas por red desde las cuales se desee operar la pantalla tricolor. Instalación del programa PC ANYWHERE: Ventana de instalación; Escoger la opción Install pcanywhere 10.5. 9
En esta ventana puede escoger la opción pcanywhere for the Individual o Remote Only, dado que el computador externa será el que haga el acceso al interno. Los siguientes pasos de la instalación los puede determinar a su criterio el usuario. Para cualquier duda sobre el programa pcanywhere, se puede consultar el manual del fabricante incluido en el mismo C.D. 10
Uso del programa: En la ventana principal se selecciona Remotes, para poder trabajar de manera remota, escoger el modo de conexión, si es por red, escoger NETWORK, CABLE, DSL, si es una conexión directa, escoger DIRECT. 11
Después de escoger el modo de conexión, seleccionar propiedades con el botón derecho del mouse, de la lista de dispositivos seleccionar NetBios y dar click en aceptar. 12
Dar doble click en el modo escogido (DIRECT, en este caso), esto nos lleva a la siguiente ventana. Esta ventana nos muestra los dispositivos con los que nos podemos conectar ( pantalla tricolor). Se selecciona Pantalla Tricol y OK. A continuación se abre la siguiente ventana, en ésta se proporciona el nombre de usuario y la palabra de acceso: Username: Password: Después de esto se tiene el escritorio del computador interno. 13
OPERACIÓN DEL SISTEMA. Ventana principal: La ventana principal nos muestra en la parte central, un rectángulo negro, al cual llamaremos pantalla virtual, éste representa la pantalla tricolor, el texto e imágenes presentadas en el rectángulo se reflejan en la pantalla tricolor. Por lo que todo lo visto en el rectángulo será presentado en la pantalla tricolor. El botón de encendido (Enc.); realiza la tarea de encender la pantalla tricolor, mostrando el contenido de la pantalla virtual. El de apagado (Apg.); pone en negro la pantalla tricolor. 14
El botón Pizarrón ; permite utilizar la pantalla tricolor para el despliegue de texto, directamente del teclado. El botón Letra ; abre la ventana para la modificación de las características del texto. El botón de inicio; permite iniciar el despliegue de los eventos previamente programados. El botón de paro detiene el despliegue de eventos. El botón Captura de reporte ; abre la ventana de captura. El botón de Programación de eventos ; abre la ventana de programación de eventos. El botón Salir ; cierra el programa de despliegue para pantallas tricolor. Aplicar este botón únicamente si se desea apagar la pantalla y su computadora interna. 15
PROGRAMACIÓN DE EVENTOS. En la pantalla tricolor se puede desplegar Animaciones (AVI), Imágenes (BMP) y reporte de fallas, la fecha, hora y duración del despliegue se puede programar para cada evento, a través de la ventana de programación de eventos. El acceso a archivos, se realiza por medio de esta ventana, se puede acceder la unidad, subdirectorio y archivo para ingresarlo a la lista de programación. 16
Lista de programación de eventos: En la primer columna de esta lista se incluye el nombre del archivo, este puede ser un archivo avi, bmp o REPORTE. En la segunda columna se incluye el tiempo de duración del despliegue. La vigencia tiene dos columnas, la primera para la fecha de inicio y la segunda para la fecha de terminación. El horario cuenta con la columna de hora de inicio y la de terminación. Selección de fecha de vigencia, a través de ésta ventana se abre el calendario para escoger la fecha deseada. 17
Selección de hora de despliegue, con esta ventana se selecciona la hora inicial y final del evento. Duración del despliegue; en la celda de captura se escribe la duración en segundos para el despliegue de cada evento, incluso el reporte. Si el tiempo es menor a la duración del evento, el evento se corta a este tiempo, por ello en el caso de animaciones se debe conocer su duración, para programarla de acuerdo a esta. Para el reporte cada renglón de la tabla de reporte de fallas y resumen de fallas, es una pantalla, por lo tanto el tiempo total del repote es igual al total de renglones en ambas tablas multiplicado por el tiempo asignado. Con el botón Agregar se adiciona en la lista el archivo seleccionado. Con el botón Insertar se inserta en la lista el archivo seleccionado. Con el botón Eliminar se borra de la lista el archivo seleccionad 18
Con el botón Limpiar se borra toda la lista. Con el botón Reporte se adiciona en la lista el reporte de fallas. Con el botón Salir se guarda y se cierra la venta de programación de eventos. 19
CONFIGURACIÓN. HORA: La hora se debe configurar a 24 hrs., para esto abrir el Panel de control y acceder la opción de regional, modificar el formato a HH:mm:ss, escoger la hora en mayúsculas ( HH ) con esto la hora se presenta a 24 hrs. FECHA: La fecha debe utilizar el guión -, como separador, la razón es porque la fecha se utiliza como nombre de los archivos de reporte de fallas que se generan a diario (la / no se admite en el nombre de un archivo). 20
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RESOLUCIÓN Y NÚMERO DE BITS POR COLOR. Abrir el panel de control y escoger pantalla para modificar sus propiedades, la ventana es como la que se muestra a continuación. Escoger resolución de pantalla de 640 por 480 píxeles y calidad de color de 24 bits. 22
7.-.- RESULTADOS Con el presente trabajo se tiene un prototipo de tarjeta de despliegue, la cual es la unidad para integrar pantallas de despliegue para interiores, muy versátil de bajo costo, se puede aplicar para despliegue de publicidad, marcador deportivo, mensajero comercial etc., con el apoyo de la tecnología existente alrededor de las PC, el sistema cuenta con acceso remoto vía Internet, administra la presentación de la publicidad, genera reportes y facturas, no requiere operario, únicamente actualización de datos. 8.- IMPACTO: En el sector productivo, los sistemas similares al prototipo diseñado en esta propuesta de estudio, se importan en su totalidad, razón por la cual tienen un alto costo de adquisición y mantenimiento, situación que frena su comercialización, en este trabajo se muestran todos los aspectos técnicos que hay detrás del diseño de estos sistemas de despliegue, con lo cual se puede brindar a personas o empresas interesadas, apoyo técnico para el diseño y producción de sistemas de despliegue panorámico. 23