Eine Linie und Bewegungen: Beispiele für Ausgaben auf dem LED-Panel

Das nachfolgende Beispiel zeigt auf dem LED-Panel eine Linie von links oben nach rechts unten.

// File test_draw_line.cs
using System;
using System.Threading;
using rpi_rgb_led_matrix_sharp; // RGBLedMatrix.dll
 
namespace rgbmatrixclock
{
  class Program
  {
    static int Main(string[] args)
    {
      // Instanzierung der Objekte
      var matrix = new RGBLedMatrix(new RGBLedMatrixOptions
                   {
                     Rows = 64,
                     Cols = 64,
                     GpioSlowdown = 2,
                     LimitRefreshRateHz = 60,
                     Brightness = 35,
                     DisableHardwarePulsing = false
                  });        
      var canvas = matrix.CreateOffscreenCanvas();
      var yellow = new Color(255,255,0);
      // Der Ursprung des Koordinatensystems ist links oben.
      // Die y-Achse zeigt nach unten.
      // Linie diagonal über den Bildschirm zeichnen:
      canvas.DrawLine(0, 0, 63, 63, yellow);
      // Die "Leinwand" auf das Panel übertragen
      canvas = matrix.SwapOnVsync(canvas);
      // 10 Sekunden warten
      Thread.Sleep(10000);
      // Mit Programmende wird das LED-Panel zurückgesetzt.
      return 0;
    }
  }
}

Das Objekt matrix (Zeile 14) entspricht dem LED-Panel. Im Konstruktor RGBLedMatrix sind diverse Optionsparameter zur Konfiguration des Panels definiert. Informationen zu diesen Parametern entnehmen wir der Herstellerdokumentation zum Panel. Zusätzliche Informationen gibt es in verschiedenen readme- und Header-Dateien im Bibliotheksverzeichnis, wie zum Beispiel hier \rpi-rgb-led-matrix\README.md oder hier \rpi-rgb-led-matrix\include\led-matrix.h.

Das Objekt canvas (Zeile 23) ist mit einem 64-x-64-Pixel-Bitmap vergleichbar, das im Speicher liegt. Jedes Pixel dieses Bitmaps entspricht einer LED des Panels. Auf dem Bitmap zeichnen wir mit der Methode DrawLine (Zeile 28).

Das canvas-Objekt beherrscht weiterhin die Methoden DrawCircle, DrawText, SetPixel und Fill - mehr aber auch nicht. Umfangreiche Draw- und Fill-Methoden, wie wir sie beispielsweise aus dem .Net-Framework-Namespace Drawing kennen, gibt es hier leider nicht. Mit ein bisschen Mathematik erstellen wir uns diese Methoden jedoch bei Bedarf leicht selbst.

Die Matrix-Methode SwapOnVsync (Zeile 30) überträgt das Bitmap dann auf das LED-Panel. Erst durch diese Methode ist auf dem Panel etwas zu sehen.

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Hier ein Screenshot aus Putty (Bild: Michael Bröde)

Der nachfolgende Codeschnipsel zeigt, wie Bewegungen auf dem LED-Panel ausgegeben werden. Die grundlegenden Schritte sind immer die gleichen: eine Schleife erstellen, darin pro Durchlauf die Leinwand zurücksetzen, eine Situation zeichnen, SwapOnVsync anweisen, neue Situation berechnen und nächsten Schleifendurchlauf ausführen. In diesem Beispiel wird die Linie um den Panel-Mittelpunkt gedreht:

int x = 0;
int y = 0;
// Eine Endlosschleife
for ( ; ; )
{                
  // Leinwand zurücksetzen
  canvas.Clear();
  // Linie zeichnen
  canvas.DrawLine(x, y, 63 - x, 63 - y, yellow);
  // Auf dem Panel ausgeben
  canvas = matrix.SwapOnVsync(canvas);
  // Neue Koordinaten berechnen
  if (++y > 63)
  {
    y = 63;
    x++;
  }
  if (x > 63)
  {
    x = 0;
    y = 0;
  }
}

Für die Ausgabe von Text stehen im Arbeitsverzeichnis fonts diverse Font-Dateien zur Verfügung. Auf diese muss bei der Instanziierung des Font-Objekts explizit verwiesen werden. Mit den folgenden Anweisungen geben wir Text auf dem LED-Panel aus:

RGBLedFont font = new RGBLedFont("/home/pi/rpi-rgb-led-matrix/fonts/7x13.bdf");
canvas.DrawText(font, 10, 30, yellow, "Hallo");
canvas.DrawText(font, 10, 45, yellow, "Welt!");

Fazit

In diesem Projekt haben wir gezeigt, wie mit einfacher C#-Programmierung Ausgaben auf einem LED-Panel gemacht werden. Wenn auch zum Zeichnen nur 64 x 64 Bildpunkte zur Verfügung stehen, sind die Möglichkeiten doch vielfältig.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, mehrere LED-Panels parallel und/oder in Reihe verkettet an einem einzigen Raspberry Pi zu betreiben. So bilden zum Beispiel vier LED-Panels im Quadrat ein circa 40 x 40 cm großes Display mit 128 x 128 Bildpunkten.

Damit sind schon viel mehr Ideen für Hobby und Beruf realisierbar. Auch die Anordnung von vier Panels nebeneinander (circa 20 x 80 cm) ist eine Lösung für verschiedene praktische Aufgaben. Als ein Beispiel sei hier die Textausgabe mittels Laufschrift genannt.

Natürlich ist bei solchen Konstellationen mehr Augenmerk auf die Raspberry-Hardware zu richten. Hier empfehlen wir zum Beispiel die Ausrüstung mit einer aktiven Kühlung. Die Zero-Version des Raspberrys ist dafür nicht geeignet.