CAPíTULO 1. INTRODUCCIÓN 4 CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN 1.1 MARCO DE REALIZACIÓN: LA EMPRESA Y EL DEPARTAMENTO... 5 1.2 MOTIVACIONES Y OBJETIVOS....6 1.3 FASES DE DISEÑO. METODOLOGÍA....8
CAPíTULO 1. INTRODUCCIÓN 5 1.1 MARCO DE REALIZACIÓN: LA EMPRESA Y EL DEPARTAMENTO Este proyecto fue desarrollado durante mi estancia como becario, entre septiembre de 2007 y marzo de 2008, en la empresa alemana Deset (www.deset.com), con sede en Stuttgart. Esta pequeña firma inició sus actividades en 2002, con el desarrollo y la comercialización, a través de Internet, de un software para la conversión de videos, que permite la reproducción de los mismos en varios dispositivos portátiles de distinta naturaleza. En 2005 aborda un nuevo proyecto, comenzando a desarrollar, desde cero, un prototipo propio de pantallas de video RGB a partir de LEDs, orientadas a aplicaciones diversas como marcadores en recintos deportivos, reclamos publicitarios dinámicos, pantallas informativas... Dentro de esta sección, diferenciada dentro de la empresa con el nombre de Deset LED Technology, fue llevado a cabo este proyecto. El departamento estaba dividido en dos secciones. La primera, de la que yo formaba parte, trabajaba directamente sobre y con la pantalla, encargándonos tanto del desarrollo de circuitos electrónicos como de la programación de los microcontroladores que gobernaban dicha electrónica; debido a la pequeña magnitud de la empresa, nuestras funciones abarcaban desde el diseño hasta las fases de implementación, pruebas, depuración Las labores de la otra sección del departamento poco tenían que ver con nuestro trabajo; se dedicaban al desarrollo del software que permitía la gestión y reproducción de videos en la pantalla a través de un PC.
CAPíTULO 1. INTRODUCCIÓN 6 1.2 MOTIVACIONES Y OBJETIVOS La principal motivación que impulsó la realización de este proyecto fue diversificar las posibilidades de uso de la pantalla. Diseñada en un principio como pantalla de video, la idea ahora era crear un sistema de iluminación, aprovechando el potencial del estándar RGB en lo referente a la generación de infinidad de colores diferentes. El objetivo inicial era convertir nuestra pantalla en un sistema de iluminación orientado a aplicaciones profesionales, adecuado para usos en escenarios, discotecas, etc. Para ello, debía diseñarse una interfase que permitiera controlar la misma a través de cualquier controlador que funcionara bajo el estándar DMX512, protocolo utilizado universalmente en este tipo de aplicaciones. Durante el proceso de diseño de dicho sistema surgió una nueva idea que pasó a ser parte del objetivo final. Además de la gestión de la pantalla a través del citado protocolo DMX512, se pretendía permitir el control de la misma mediante un. Esto daría versatilidad al futuro sistema de iluminación, pues lo adecuaría también a un posible uso doméstico. Los requisitos y funciones del sistema final debían ser: - Permitir el control de la pantalla a través del protocolo de comunicación DMX512, lo que implica compatibilidad con el estándar en cuestión, el cual se presentará más adelante. Para lograr dicha compatibilidad el sistema debe tener la capacidad de: o permitir la inclusión de nuestra pantalla en sistemas de iluminación con múltiples dispositivos. Ello se conseguirá proveyendo al sistema de ciertas conexiones de entrada y salida, como se aclarará más adelante, o permitir seleccionar una cierta dirección DMX, comprendida entre 0 y 511. - Dicho control se realizará a través de seis canales DMX, los cuales permitirán: o controlar de manera independiente la intensidad de los distintos colores base (rojo, verde y azul), o jugar con distintos efectos como intermitencia a distintas frecuencias (llegando a conseguir efecto de estrobo), combinaciones con transiciones graduales entre distintos colores e intensidades o iluminación gradual por filas o columnas.
CAPíTULO 1. INTRODUCCIÓN 7 - Permitir el control de la pantalla a través de cierto mando a distancia infrarrojo con funciones orientadas a sistemas RGB, el cual se presentará más adelante. - Dicho mando a distancia permitirá: o seleccionar entre una serie de colores predefinidos, o controlar la intensidad de los mismos, o gestionar distintos efectos como intermitencia a distintas frecuencias (llegando a conseguir efecto de estrobo) o combinaciones con transiciones graduales entre distintos colores e intensidades. - La última fase del diseño consistió en la realización de la placa de circuito impreso, la cual debía integrarse en el sistema global que constituía la pantalla. En dicha fase surgieron nuevas especificaciones, tales como: o necesidad de puerto de comunicación SPI, que permitiera la comunicación de nuestra placa con otras de las que forman el sistema, o ofrecer la posibilidad de programar (flashear) los microcontroladores sobre la propia placa, evitando así tener que extraerlos para ello. - Además, habrá que minimizar en lo posible el número de componentes utilizados, buscando: o minimizar los costes, o minimizar el tamaño de la placa final, que deberá ser incluida en la carcasa de la pantalla, en la que el espacio esta limitado.
CAPíTULO 1. INTRODUCCIÓN 8 1.3 FASES DE DISEÑO. METODOLOGÍA La realización de este proyecto puede estructurarse en tres fases diferenciadas. La primera de ellas parte de cero, pues se trata de un diseño totalmente nuevo con respecto a lo hasta entonces realizado en la empresa. La segunda fase es, realmente, una evolución de lo desarrollado en ésta. La tercera fase consiste en la implementación física definitiva del desarrollo final. Las tres fases de diseño son, por tanto: - 1ª Fase: desarrollo de interfase DMX512 para control de la pantalla. - 2ª Fase: incorporación al diseño de interfase de control por mando a distancia infrarrojo. - 3ª Fase: diseño de las placas de circuito impreso correspondientes al desarrollo final. Cada una será tratada y debidamente explicada en el capítulo correspondiente. En general, el trabajo desarrollado en las dos primeras fases puede dividirse en dos etapas: - Primero, se realiza un estudio de los recursos (memoria interna, periféricos internos, gestión de interrupciones ) disponibles en el microcontrolador que utilizamos, el R8C/13 de Renesas, y se diseña la estrategia a seguir para alcanzar nuestro objetivo. Esta etapa culmina con la programación del microcontrolador en lenguaje C y resulta quizás la más laboriosa, debido a la complejidad que acaban alcanzando los programas que intervienen. A lo largo de ella, trabajamos principalmente con el software de programación, compilación y flasheo suministrados Renesas, así como con una placa de flasheo de fabricación propia, siguiendo las instrucciones del fabricante. Todo ello se presentará en el segundo capítulo. - A continuación, se diseña la circuitería necesaria para complementar las tareas que debe realizar dicho microcontrolador. Básicamente, la electrónica se encarga de cumplir con la necesidad de almacenamiento intermedio, control de buses Para ello, en primer lugar se realizaba el diseño teórico con Multisim, para luego implementar el circuito con los componentes disponibles en el laboratorio (material de soldadura, integrados, resistencias, condensadores ) Además, habitualmente también resultaba necesaria la utilización de elementos de instrumentación electrónica, como osciloscopio, multímetro, o un instrumento de medida de señales digitales llamado Logic Analisator, presentado más adelante.
CAPíTULO 1. INTRODUCCIÓN 9 Como es evidente, ambas etapas están estrechamente relacionadas, y a medida que el proyecto avanza acaban prácticamente por confundirse en una sola. En cuanto a la tercera fase, la implementación de la placa de circuito impreso se llevó a cabo utilizando el software que National Instruments ofrece a tal efecto, Ultiboard, asociado a Multisim. Aunque éste fue el último paso de cara a la finalización del proyecto, se puede decir que la fase final del mismo consistió en llevar a cabo una documentación detallada para la empresa de todo el proceso, de cara a futuras variaciones o correcciones sobre el diseño.