Rainbowduino v3.0

Rainbowduino板是一款兼容Arduino的控制板，配备专业的多路复用LED驱动器。它可以驱动8x8 RGB LED矩阵或4x4x4 RGB LED立方体，采用共阳极模式。Rainbowduino v3.0使用了两个MY9221芯片，这是一种12通道（R/G/B x 4）恒流自适应脉冲密度调制（APDM）。Rainbowduino v3.0支持通过I2C接口级联更多类似的板。

Rainbowduino v3.0预装了Arduino引导加载程序，这使得可以使用Arduino IDE轻松编写程序。与其他LED驱动器不同，它内置了USB到UART（FT232RL）模块，用于编程。

Rainbowduino v3.0底部

功能特点

参数	值
恒流输出	20.8mA
引脚排针	2 x 16，用于连接多路复用LED
最大LED驱动能力	192（即8x8x3）
支持的LED显示	4x4x4 RGB立方体 & 8x8 RGB LED矩阵
USB到UART	FT232RL
直流供电	USB供电或外部6V~12V直流电源
内置电压调节器	5V / 1A

应用场景

• 通用LED驱动器
  • 连接4x4x4 RGB立方体
  • 连接8x8 RGB矩阵
• 通过级联多个Rainbowduino v3.0创建LED标志牌

使用方法

硬件设置

note

在编程Rainbowduino v3.0时，请始终将滑动开关设置为USB位置。将滑动开关设置为HOST位置会使板载FT232充当UartSBee（此功能在Rainbowduino v3.0正常操作中不需要）。

连接到LED矩阵非常简单。

• 连接RGB LED矩阵 将RGB矩阵的2x16公针排针连接到Rainbowduino，如下图所示（查看RGB矩阵背面，靠近“2088RGB”文字标记的16公针排针应连接到Rainbowduino的DRIVE - GREEN - DRIVE排针）。

Rainbowduino v3.0连接到8x8 RGB LED矩阵

或者

• 连接RGB LED立方体 将Rainbow Cube Kit的2x16公针排针连接到Rainbowduino，如下图所示。

2x16排针定位

Rainbowduino正确连接到Rainbow Cube Kit

• 连接USB线到Rainbowduino进行编程。

软件设置

• 在Arduino IDE中 --> 工具 --> 板菜单，选择“Duemilanove or Diecimila”。
• 从资源部分下载并安装Rainbowduino 3.0库。

编程

使用RGB LED立方体

---

让我们从一个简单的RGB LED立方体示例开始：

• 从资源部分下载Rainbowduino v3.0库。
• 打开Cube1.ino示例程序（其副本如下所示）：
• 编译并上传程序，其副本如下所示：

/*
 Rainbowduino v3.0库示例：Cube1
 
 在3D平面（4x4x4立方体）上设置像素
*/
 
#include <Rainbowduino.h>
 
void setup()
{
  Rb.init(); //初始化Rainbowduino驱动
}
 
void loop()
{
  //设置(Z,X,Y):(0,0,0)像素为蓝色
  Rb.setPixelZXY(0,0,0,0x0000FF); //使用24位RGB颜色代码
 
  //设置(Z,X,Y):(0,3,0)像素为红色
  Rb.setPixelZXY(0,3,0,0xFF,0,0); //使用R、G和B颜色字节
 
  //设置(Z,X,Y):(3,0,3)像素为绿色
  Rb.setPixelZXY(3,0,3,0x00FF00); //使用24位RGB颜色代码
}

输出：

Cube1.pde演示

Rainbowduino v3.0库提供了许多用于RGB LED立方体的API，以下部分列出了这些API并进行了描述：

API	描述
Rb.init(void)	初始化Rainbowduino驱动，应放置在setup()中
Rb.setPixelZXY(unsigned char z, unsigned char x, unsigned char y, unsigned char colorR, unsigned char colorG, unsigned char colorB)	通过指定每个通道（颜色）为8位数字设置像素(z,x,y)。
Rb.setPixelZXY(unsigned char z, unsigned char x, unsigned char y, uint32_t colorRGB)	通过指定24位RGB颜色代码设置像素(z,x,y)。
Rb.blankDisplay(void)	此函数用于清空所有LED。

setPixelZXY() 示例

• 为了理解 (Z,X,Y) 像素寻址，让我们看另一个例子。在此示例中，第 0 层（即 Z-0）被涂成绿色，第 3 层被涂成蓝色。

/*
 Rainbowduino v3.0 库示例: Cube2

 在 3D 平面上设置像素 (4x4x4 立方体)
*/

#include <Rainbowduino.h>

void setup()
{
  Rb.init(); // 初始化 Rainbowduino 驱动
}

unsigned int z,x,y;

void loop()
{
  for(x=0;x<4;x++)
  {
    for(y=0;y<4;y++)
    {
     // 将第 0 层涂成绿色
     Rb.setPixelZXY(0,x,y,0x00FF00); // 使用 24 位 RGB 颜色代码
    }
  }  

  for(x=0;x<4;x++)
  {
    for(y=0;y<4;y++)
    {
     // 将第 3 层涂成蓝色
     Rb.setPixelZXY(3,x,y,0x0000FF); // 使用 24 位 RGB 颜色代码
    }
  }
}

输出：

Cube2.pde 示例

setPixelZXY() 随机颜色示例

• 在此示例中，所有 LED 都被涂上随机颜色。经过五秒的延迟后，整个立方体将重新涂上随机颜色。

    /*
     Rainbowduino v3.0 库示例: Cube3

     在 3D 平面上设置像素 (4x4x4 立方体)
    */

    #include <Rainbowduino.h>

    void setup()
    {
      Rb.init(); // 初始化 Rainbowduino 驱动
    }

    unsigned int z,x,y;

    void loop()
    {
     for(z=0;z<4;z++)
     { 
      for(x=0;x<4;x++)
      {
        for(y=0;y<4;y++)
        {
         // 涂上随机颜色
         Rb.setPixelZXY(z,x,y,random(0xFF),random(0xFF),random(0xFF)); // 使用 R、G 和 B 颜色字节
        }
      }
     }
    delay(5000);
    Rb.blankDisplay(); // 清除 LED（全部变为空白）
    }

输出：

Cube3.pde 示例

夜灯 / 氛围灯示例

/*

 Rainbowduino v3.0 库示例: 氛围灯

*/

#include <Rainbowduino.h>


// HSV 转 RGB 数组

unsigned char RED[64] = {255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,238,221,204,188,171,154,137,119,102,85,
68,51,34,17,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,17,35,52};

unsigned char GREEN[64] = {0,17,34,51,68,85,102,119,136,153,170,187,204,221,238,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,238,221,204,188,170,154,136,120,102,86,68,52,34,18,0,0,0,0};

unsigned char BLUE[64] = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,18,34,52,68,86,102,120,136,154,170,188,
204,221,238,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255};

void setup()
{
  Rb.init(); // 初始化 Rainbowduino 驱动
}

unsigned int z,x,y;
void loop()
{

for(z=0; z<64 ;z++)
{
 for(x=0;x<8;x++)
 {
    for(y=0;y<8;y++)
    {
     // 涂上随机颜色
     //Rb.setPixelZXY(z,x,y,RED[i],GREEN[i],BLUE[i]); // 使用 R、G 和 B 颜色字节
     Rb.setPixelXY(x,y,RED[z],GREEN[z],BLUE[z]); // 使用 R、G 和 B 颜色字节
    }
 }
 delay(100);
}

for(z=63; z > 0 ;z--)
{
 for(x=0;x<8;x++)
 {
    for(y=0;y<8;y++)
    {
     // 涂上随机颜色
     //Rb.setPixelZXY(z,x,y,RED[i],GREEN[i],BLUE[i]); // 使用 R、G 和 B 颜色字节
     Rb.setPixelXY(x,y,RED[z],GREEN[z],BLUE[z]); // 使用 R、G 和 B 颜色字节
    }
 }
 delay(100);
}

}

等离子立方体

/*

 Rainbowduino v3.0 库示例: 3D 等离子

*/

#include <Rainbowduino.h>

// HSV 转 RGB 数组

unsigned char RED[64] = {255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,238,221,204,188,171,154,137,119,102,85,
68,51,34,17,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,17,35,52};

unsigned char GREEN[64] = {0,17,34,51,68,85,102,119,136,153,170,187,204,221,238,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,238,221,204,188,170,154,136,120,102,86,68,52,34,18,0,0,0,0};

unsigned char BLUE[64] = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,18,34,52,68,86,102,120,136,154,170,188,
204,221,238,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255};

unsigned char plasma[4][4][4];

void setup()
{
  Rb.init(); // 初始化 Rainbowduino 驱动

  for(unsigned char x = 0; x < 4; x++)
  {
    for(unsigned char y = 0; y < 4; y++)
    {
      for(unsigned char z = 0; z < 4; z++)
       {
        int color = int(32.0 + (32.0 * sin(x / 1.0))+ 32.0 + (32.0 * sin(y / 1.0)) + 32.0 + (32.0 * sin(z / 1.0))) / 3;
        plasma[x][y][z] = color;      
       }   
    }
  }
}

unsigned char x,y,z,colorshift=0;

void loop()
{
for(x=0;x<4;x++)  
{
 for(y=0;y<4;y++)  
 {
  for(z=0;z<4;z++)
    {
     Rb.setPixelZXY(z,x,y,(RED[plasma[x][y][z] + colorshift]) % 256,(GREEN[plasma[x][y][z] + colorshift]) % 256,(BLUE[plasma[x][y][z] + colorshift]) % 256); // 使用 R、G 和 B 颜色字节
    }
 }
}
 delay(100);
 colorshift=  colorshift + 1;
}

输出：

PlasmaCube.pde 示例

使用 RGB LED 矩阵

Rainbowduino v3.0 库提供了许多用于 RGB LED 矩阵的 API。以下部分列出了这些 API 并进行了描述：

API	描述
Rb.init(void)	初始化 Rainbowduino 驱动，应放置在 setup() 中
Rb.setPixelXY(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char colorR, unsigned char colorG, unsigned char colorB)	通过指定每个通道（颜色）为 8 位数字设置像素 (x,y)。
Rb.setPixelXY(unsigned char x, unsigned char y, uint32_t colorRGB)	通过指定 24 位 RGB 颜色代码设置像素 (x,y)。
Rb.blankDisplay(void)	此函数用于清空所有 LED。
Rb.drawChar(unsigned char ascii, unsigned int poX, unsigned int poY, uint32_t colorRGB)	在 (poX,poY) 绘制一个 uint32_t 颜色的 ASCII 字符。
Rb.drawCircle(int poX, int poY, int r, uint32_t color)	在 (poX,poY) 绘制一个半径为 r 的 uint32_t 颜色圆。
Rb.fillCircle(int poX, int poY, int r, uint32_t color)	在 (poX,poY) 绘制一个填充的半径为 r 的 uint32_t 颜色圆。
Rb.drawLine(unsigned int x0,unsigned int y0,unsigned int x1,unsigned int y1, uint32_t color)	从 (x0,y0) 到 (x1,y1) 绘制一条线。
Rb.drawVerticalLine(unsigned int poX, unsigned int poY,unsigned int length, uint32_t color)	从 (poX,poY) 绘制一条长度为 length 像素的水平线。
Rb.drawRectangle(unsigned int poX, unsigned int poY, unsigned int length,unsigned int width, uint32_t color)	从 (poX,poY) 绘制一个长度和宽度为 length 和 width 像素的矩形线。
Rb.fillRectangle(unsigned int poX, unsigned int poY, unsigned int length, unsigned int width, uint32_t color)	从 (poX,poY) 绘制一个填充的长度和宽度为 length 和 width 像素的矩形。

形状演示

    /*
     Rainbowduino v3.0 库示例：

     在二维平面（8x8矩阵）上绘制形状

    */

    #include <Rainbowduino.h>

    void setup()
    {
      Rb.init();
    }

    unsigned char x,y,z;

    void loop()
    {

         Rb.drawCircle(3, 4, 3, 0xFF0000); // 在 (3,4) 位置绘制一个半径为3的红色圆。
         delay(1000);
         Rb.blankDisplay();
      
         Rb.fillCircle(3, 4, 2, 0x0000FF); // 在 (3,4) 位置绘制一个半径为2的填充蓝色圆。
         delay(1000);
         Rb.blankDisplay();

         Rb.drawLine(0, 0, 7, 7, 0x00FF00); // 从 (0,0) 到 (7,7) 绘制一条线。
         delay(1000);
         Rb.blankDisplay();

         Rb.drawVerticalLine(0, 0, 7, random(0xFFFFFF)); // 从 (0,0) 开始绘制长度为7像素的垂直线。
         delay(1000);
         Rb.blankDisplay();

         Rb.drawHorizontalLine(0, 0, 7, random(0xFFFFFF)); // 从 (0,0) 开始绘制长度为7像素的水平线。
         delay(1000);
         Rb.blankDisplay();

         Rb.drawRectangle(0, 0, 4, 6, random(0xFFFFFF)); // 从 (0,0) 开始绘制一个长为4像素、宽为6像素的矩形。
         delay(1000);
         Rb.blankDisplay();

         Rb.fillRectangle(0, 0, 7, 7, random(0xFFFFFF)); // 从 (0,0) 开始绘制一个填充的矩形，长宽均为7像素。
         delay(1000);
         Rb.blankDisplay();
      
    }

输出：

形状

drawChar 演示

    /*
     Rainbowduino v3.0 库示例：

     在二维平面（8x8矩阵）上打印字符

    */

    #include <Rainbowduino.h>

    void setup()
    {
      Rb.init();
    }

    unsigned char x,y,z;

    void loop()
    {

      for(int i= 0x20; i<=0x7E; i++) // 生成所有可打印字符的ASCII值
      {
         Rb.drawChar(i,0,1,random(0xFFFFFF)); 
         delay(500);
         Rb.blankDisplay();
      }
      
    }

输出：

在线原理图查看器

资源

• Rainbowduino V3.0 Arduino IDE 1.0及以上版本库
• Rainbowduino3.0 SnakeGame Arduino 1.0库
• Rainbowduino V3.0 Eagle格式原理图和布局
• Rainbowduino V3.0 PDF格式原理图
• MY9221 LED驱动器数据手册

其他相关产品、资源和项目：

• Rainbow Cube Kit（组装版）
• Rainbow Cube Kit - RGB 4X4X4
• 60mm方形8*8 LED矩阵 - 超亮RGB

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