如何实现实时UDP像素显示与舞台可视化器

在上一篇文章中，我们提到为什么运行代码时没有彩色显示，是因为main.py是运行在微控制器上的程序。它的职责是通过以太网/UDP接收LED数据，并将这些数据写入NeoPixel矩阵。然而，微控制器本身并不会自行生成动画帧。

我们将创建一个名为streamer.py的新文件，它运行在计算机上，充当LED帧生成器和发送器。该程序为全部256个LED生成RGB值，将其打包成UDP数据包，并通过IP地址10.0.1.140、端口6454发送给微控制器。

因此，我们需要streamer.py，因为它提供main.py所接收并显示的动画帧。如果没有streamer.py，虽然控制器可能运行正常，但没有新的LED数据显示，LED就会保持关闭或不显示任何内容。

现在，我们直接进入正题!

streamer.py代码解析

导入模块与全局参数

•网络常量：配置目标板IP，并将流量分发到两个独立的UDP端口(6454用于外发视频，6455用于接收遥测数据)。要获取您的板IP，请先运行udp.py，然后复制命令行中显示或OLED上显示的IP地址。

•矩阵尺寸：设置目标网格大小为32x8 = 256个LED。

•共享状态字典：存储模拟变量(速度、亮度)和诊断信息(丢弃帧数)。由于Python以原子方式读取和替换字典条目，该字典在后向通道监听器与帧渲染器之间充当线程安全的桥梁。

遥测监听器：backchannel_worker()

•套接字设置：使用UDP(SOCK_DGRAM)绑定到0.0.0.0:6455，以接收来自任意接口的遥测数据包。

•数据包验证：通过recvfrom(32)最多读取32字节，并验证数据包至少包含5字节长度，且头部魔数为b'CT'。

•二进制解包：

•data[2]提取原始编码器旋钮位置(0-100)。(

•data[3] << 8) | data[4] 重建了 UDP.py 发送的带宽字节序 16 位无符号整数，用于表示帧丢失。

•参数缩放：将旋钮值(0-100)转换为动画速度(0.2x 至 3.0x)和亮度比例(0.1 至 0.8)。

视频引擎：run_streamer()

帧间隔设置：定义目标帧间隔为 1.0 / 60.0 ≈ 16.67 毫秒(60 帧/秒)。frame_id 从 0 开始。

头部生成：生成一个包含 [0xAA, 0x55] 的字节数组，后跟当前 frame_id 的高字节(frame_id >> 8)与 0xFF 的组合，以及低字节 frame_id & 0xFF。

时间累加器：根据遥测线程设定的动态速度，按比例推进相位时间 t。

等离子体算法：在坐标 x 和 y 上计算 R、G、B 的平滑正弦/余弦波，通过 b_factor 进行缩放。我请 Gemini 帮助我创建此图案。

序列化：每像素追加 3 字节到帧中(256×3=768 像素字节 + 4 个头字节 = 总共 772 字节)。

传输与循环：将帧发送至 BOARD_IP:6454，并将 frame_id 在 16 位范围内循环(& 0xFFFF，从 0 到 65535 循环)。

自适应速率限制：使用高分辨率时间测量帧渲染和套接字传输延迟。perf_counter()，仅在60帧每秒周期的剩余时间内进行睡眠。

观察

请注意，当我顺时针旋转旋钮时，动画会加快;而逆时针旋转时则会变慢。我们还可以在OLED屏幕上看到IP、FPS、闪烁次数(DROPS)以及旋钮百分比(KNOB%)。

下一步计划

下一篇文章中，我打算添加一个按钮模块，以便更方便地关闭LED矩阵。目前，我只能通过同时停止Thonny IDE和命令提示符中运行的两个程序，然后在Thonny shell中执行独立命令来关闭LED灯，这种方式非常不便。

不过，我无法直接通过GPIO按钮为LED矩阵供电!一个32×8的矩阵包含256个LED，在最大亮度下，可能需要相当大的电流。因此，LED的电源应来自合适尺寸的外部电源。这时之前我在风扇项目中使用的MOS FET开关模块就派上用场了。

本文编译自hackster.io