บอร์ด ESP32 รองรับ Art-Net/sACN ควบคุม NeoPixels LED สูงสุด 2,720 ดวง

LichtBit นักออกแบบฮาร์ดแวร์ชาวดัตช์, เปิดตัวคอนโทรลเลอร์ไฟ NeoPixels LED strip ที่ใช้ ESP32 ที่รองรับโปรโตคอล Art-Net/sACN และเป็นโอเพนซอร์สเต็มรูปแบบ ออกแบบมาสำหรับงานติดตั้งระบบแสงขนาดใหญ่และงานออกแบบเวทีโดยเฉพาะ ตัวฮาร์ดแวร์ใช้ชิป ESP32 เป็นแกนหลัก รองรับการรับส่งข้อมูลแสงผ่านทั้ง Ethernet แบบมีสายและ Wi-Fi สามารถควบคุมไฟ LED แบบ Addressable ได้สูงสุด 16 Universe ผ่านเอาต์พุตเฉพาะจำนวน 4 ช่อง

ก่อนหน้านี้เราเคยพูดถึงคอนโทรลเลอร์ NeoPixel LED หลายรุ่น เช่น xcrhom WLED Type-C, Adafruit Sparkle Motion Stick และ Adafruit Sparkle Motion รุ่นเต็มฟีเจอร์ ซึ่งเน้นการใช้งานแบบพกพาและการแสดงเอฟเฟกต์แสงแบบสแตนด์อโลน แต่บอร์ดของ LichtBit ถูกออกแบบมาเพื่อตอบโจทย์อุตสาหกรรมงานอีเวนต์และการแสดงระดับมืออาชีพ โดยทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างซอฟต์แวร์สำหรับงานแสดงสดเชิงพาณิชย์ เช่น Resolume Arena, MadMapper หรือ xLights กับแถบไฟ LED strip ดิจิทัลต้นทุนต่ำ

สเปคของคอนโทรลเลอร์ Art-Net/sACN NeoPixels จาก LichtBit :

บอร์ดพัฒนา – บอร์ดพัฒนา ESP32 ทั่วไปที่มาพร้อมไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP32-WROOM-32
หน้าจอแสดงผล – จอ OLED แบบ I2C ความละเอียด 128×32 สำหรับแสดงการตั้งค่าอุปกรณ์แบบเรียลไทม์ สถานะการทำงาน และข้อมูล IP Mapping
เครือข่าย
- Ethernet ความเร็ว 10/100Mbps ผ่านโมดูล WIZnet W5500 (แนะนำสำหรับงานที่ต้องการเฟรมเรตสูง)
- Wi-Fi 2.4GHz มาตรฐาน 802.11 b/g/n
- มีโหมด Access Point เปิดอัตโนมัติหลังจากเชื่อมต่อเครือข่ายไม่ได้ภายใน 30 วินาที เพื่อใช้สำหรับดีบักหรือกำหนดค่าระบบแบบสแตนด์อโลน
เอาต์พุต – เอาต์พุตแบบ Screw Terminal จำนวน 4 ช่อง รองรับ 4 Universe ต่อเอาต์พุต หรือสูงสุดประมาณ 680 RGB LEDs ต่อขาเอาต์พุต
รองรับ LED
- รองรับ LED แบบ 3 ช่องสัญญาณ (RGB), 4 ช่องสัญญาณ (RGBW) และ 5 ช่องสัญญาณ (RGBAW)
- รองรับแถบ LED แบบ 3 สายที่ใช้สัญญาณข้อมูลเพียงเส้นเดียว เช่น WS2811, WS2812(B), WS2813, WS2814, WS2815 และ SK6812
- รองรับแถบ LED แบบ SPI 4 สายที่ใช้สัญญาณ Clock เช่น APA102
อื่น ๆ
- มีไฟสถานะ RGB แบบ Addressable รุ่น WS2812 ติดตั้งบนบอร์ด
- มีปุ่ม Boot/Mode สำหรับตั้งค่าระบบ เช่น DHCP หรือ Static IP, โหมดทดสอบ RGB แบบสแตนด์อโลน และพรีเซ็ตสีในตัว 10 แบบ
- รองรับโปรโตคอล Art-Net, sACN (E1.31) และ WLED Sync
ระบบจ่ายไฟ
- รองรับแรงดันไฟ DC ตั้งแต่ 5V ถึง 24V
- มีฟิวส์รีเซ็ตอัตโนมัติแบบ Automotive แยกอิสระต่อช่องเอาต์พุต LED รองรับกระแสประมาณ 8A ต่อช่อง
- มีวงจร Level Shifter 5V เพื่อให้ส่งสัญญาณข้อมูล 5V ได้เสถียรแม้ใช้สายยาว
- มีสวิตช์เลือกจ่ายไฟ 5V โดยตรง เพื่อข้ามวงจรแปลงไฟจาก 12V เป็น 5V ในกรณีใช้ระบบ 5V โดยตรง
- มีวงจรป้องกันการต่อไฟกลับขั้ว
ขนาดบอร์ด – ยังไม่ระบุ (TBD)

ฮาร์ดแวร์ของบอร์ดนี้ใช้ไลบรารี I2SClocklessLedDriver สำหรับจัดการการเรนเดอร์พิกเซล LED โดยเฉพาะ ซึ่งช่วยลดภาระของคอร์ประมวลผลใน ESP32 ทำให้ชิปสามารถโฟกัสกับการประมวลผลแพ็กเก็ตเครือข่ายจากซอฟต์แวร์ควบคุมแสงระดับมืออาชีพ เช่น Resolume Arena, MadMapper และ xLights ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แม้เฟิร์มแวร์หลักของบอร์ดจะทำงานในรูปแบบ Art-Net/sACN Node แต่บอร์ดของ LichtBit ยังรองรับเฟรมเวิร์ก WLED อีกด้วย ดังนั้นหากต้องการใช้งานเอฟเฟกต์แสงแบบสแตนด์อโลน ก็สามารถแฟลชเฟิร์มแวร์ WLED เวอร์ชัน Wi-Fi มาตรฐานลงไปได้ทันที

หมายเหตุ: สำหรับผู้ที่ต้องการใช้งาน Ethernet ร่วมกับ WLED จำเป็นต้องใช้ WLED-W500, ซึ่งเป็น Experimental Fork ของ WLED ที่ยังไม่ได้ถูกรวมเข้ากับโปรเจกต์หลัก เนื่องจาก WLED เวอร์ชันมาตรฐานยังไม่รองรับชิป WIZnet W5500 ที่เชื่อมต่อผ่าน SPI แบบเนทีฟ และต้องแก้ไขขั้นตอนคอมไพล์ด้วยตนเองเพิ่มเติม

นักพัฒนายังได้จัดเตรียมไฟล์ wled_cfg.json แบบกำหนดเองไว้บน GitHub repo ของโปรเจกต์ ซึ่งช่วยตั้งค่าภายในของ WLED ให้แมปขา GPIO 12, 14, 27 และ 26 ไปยังวงจร Level Shifter และฟิวส์บนบอร์ดโดยอัตโนมัติและปลอดภัย ลดความยุ่งยากในการตั้งค่าด้วยตนเอง ภายในรีโพซิทอรียังมีไฟล์ออกแบบเคสสำหรับพิมพ์ 3D, ไฟล์ไบนารีสำหรับแฟลชเฟิร์มแวร์ และข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับโปรเจกต์ ขณะที่ไฟล์วงจร Schematics, PCB Layout, BoM (Bill of Materials) และไฟล์ Gerber สำหรับการผลิต PCB สามารถดาวน์โหลดได้จากหน้าโปรเจกต์บน EasyEDA OSHWLab อีกด้วย

ชิป Ethernet รุ่น W5500 ไม่รองรับฟังก์ชัน Auto-MDI/MDIX จึงมีข้อจำกัดเล็กน้อยในการเชื่อมต่อเครือข่าย กล่าวคือถ้าการเชื่อมต่อคอนโทรลเลอร์เข้ากับคอมพิวเตอร์โดยตรง จำเป็นต้องใช้สาย Ethernet แบบ Crossover แต่วิธีที่สะดวกกว่าคือเชื่อมต่อทั้งคอมพิวเตอร์และคอนโทรลเลอร์ผ่าน Network Switch หรือ Router ซึ่งสามารถใช้งานได้ทันทีโดยไม่ต้องใช้สายพิเศษใด ๆ

ระบบไฟเวทีแบบดั้งเดิมมักใช้สาย DMX512 มาตรฐานที่เป็นหัวต่อ XLR แบบ 3 พินหรือ 5 พินในการส่งข้อมูลควบคุมแสง แต่สาย DMX หนึ่งเส้นสามารถรองรับข้อมูลได้เพียง 512 ช่องสัญญาณ หรือที่เรียกว่า 1 “Universe” เท่านั้น ในกรณีของแถบไฟ LED strip แบบ Addressable ที่ LED แต่ละดวงต้องใช้ 3 ช่องสัญญาณสำหรับสี Red, Green และ Blue (RGB) จะทำให้ DMX Universe หนึ่งชุดสามารถควบคุม LED ได้เพียงประมาณ 170 ดวงก่อนที่แบนด์วิดท์จะเต็ม เมื่อใช้งานระบบไฟขนาดใหญ่ที่มี LED จำนวนมาก จึงจำเป็นต้องส่งข้อมูลหลาย Universe พร้อมกันผ่านเครือข่าย Ethernet มาตรฐาน แทนการใช้สาย DMX แยกทีละเส้น วิธีนี้ทำได้โดยใช้โปรโตคอลอย่าง Art-Net และ sACN (E1.31) ซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อส่งข้อมูลควบคุมแสงจำนวนมหาศาลจากซอฟต์แวร์ควบคุมไฟไปยังคอนโทรลเลอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ รองรับการจัดการ Universe ได้หลายพันชุดภายในระบบเดียว

บอร์ดนี้ถูกออกแบบมาให้ทำหน้าที่เป็นตัวกลางระหว่างซอฟต์แวร์ควบคุมแสงระดับมืออาชีพกับแถบไฟ LED strip แบบ Addressable โดยตัวซอฟต์แวร์จะทำการแมปวิดีโอหรือเอฟเฟกต์แสงที่ซับซ้อนกระจายไปตามหลาย Universe แล้วส่งข้อมูลทั้งหมดผ่านเครือข่าย Ethernet จากนั้นคอนโทรลเลอร์จะรับแพ็กเก็ตข้อมูลเครือข่ายเหล่านั้น ทำการถอดรหัสข้อมูล Art-Net หรือ sACN และแปลงเป็นสัญญาณ Serial ความเร็วสูงที่แถบไฟ NeoPixel หรือ WS2812B สามารถเข้าใจได้แบบเรียลไทม์ ทำให้สามารถสร้างระบบแสงขนาดใหญ่ที่ซิงก์กับภาพ วิดีโอ หรือเอฟเฟกต์เวทีได้อย่างลื่นไหล

ปัจจุบันตัวบอร์ดเวอร์ชันประกอบเสร็จพร้อมใช้งานมีวางจำหน่ายบน Tindie ในราคา $82.00 (~2,700฿) ไม่รวมค่าจัดส่ง