LED Array mit MBI5026CN und PIC 16F688

[Richy (Gast)]

Hoi zämä

Ich arbeite zur Zeit an einem Projekt, bei welchem ich ein LED Matrix 
von gut 110 weissen LEDs ansteuern will. Die Steuerung übernimmt ein PIC 
16F688 uP und das Treiben der LEDs MBI5026CN Bausteine, die als 
Schieberegister und LED Treiber funktionieren. Die ganze Schaltung läuft 
ab einem Netzteil mit 5V.

Ich habe bis jetzt drei der insgesamt sieben IC's (MBI5026CN) verbaut. 
Nachdem das erste IC eingebaut war, testete ich die Schaltung und 
stellte fest, dass der LED Treiber das Testmuster auf den ersten 16 LEDs 
Problemlos darstellen konnte.

Als dann das zweite und dritte IC eingebaut war, stellte ich mit 
erstaunen fest, dass nur jeweils das zweite IC das Testmuster 
darstellte. Alle anderen LEDs blieben dunkel.
Die IC's können untereinander auf den Sockets rotiert werden, sogar wenn 
ich nur auf Socket 2 und 3 ein IC platziere und die Datenverbindung vom 
PIC direkt auf Nr. 2 übertrage, ist es Nr. 2, welche die LEDs zum 
leuchten bringt.

Ich hab erst fehlerhafte Signalpegel oder fehlende Pullups/Pulldowns für 
mögliche Ursachen gehalten. Aber nach x-fachen Kontrollen und muss ich 
diese Option wohl aussschliessen. Ich hab die Signalpegel und -Zeiten 
sogar mit einem KO abgelichtet und sie sehen nahezu perfekt aus.

Man sieht auf den KO Ausschnitten ebenfalls gut, dass die Daten welche 
ich im ersten IC einspeise, über die Kaskadierung problemlos bis zum 
letzten durchdringen. Die ICs, resp. ihre Schiebregister funktionieren 
so wie sie sollten, was wiederum gegen deren Defekt und für einen 
sauberen CLK spricht.

An den weissen LEDs fallen 2.6V ab. Ich hab die Eingänge der ICs auch 
mal ohmisch gemessen, doch es geschieht gar nichts daran. Es macht den 
Eindruck, wie wenn die ICs an Position 1 und 3 an ihren Ausgängen keinen 
Wank machen. Auch habe ich mit verschiedenen Werten am externen 
Einstellwiderstand Rext gespielt, doch von 500 bis 2k zeigt auch dieser 
keine Wirkung auf die nicht-funktionierenden ICs (bei Nr. werden die 
LEDs entsprechend der höheren Stromstärke heller).

Langsam aber sicher bin ich Ratlos, was die Ursache dieses äusserst 
kuriosen Verhaltens ist. Hat evtl. jemand hier noch eine Idee, was ich 
noch ausprobieren könnte?

Vielen herzlichen Dank!

Richy

[Christian M. (Gast)]

Zeig doch mal die Software, die Hardware sieht auf den ersten Blick gut 
aus.

Gruss Chregu

[picfan (Gast)]

Hallo,
eine dumme Frage, haben die Led's Vorwiderstände?

[picfan (Gast)]

habe soeben im DB gelesen, dass der MBI5026 einstellbare 
Konstantstrom-Ausgänge hat....

[Richy (Gast)]

Ja, der IC verfügt über Stromregler welche mit dem Rext eingestellt 
werden können. Deshalb hat auch keine der LEDs Vorwiderstände.

Könnte es vielleicht auch ein Problem der Spannungen sein? An den LEDs 
fallen 2.6V ab, die ganze Schaltung wird mit 5V betrieben. Der IC sollte 
ja eigentlich den Rest übernehmen können, oder?

Die Software generiert eigentlich nur die Pulse, welche meines erachtens 
gut aussehen (siehe KO Bilder). Aber hier der Vollständigkeitshalber 
noch der Code des PICs welcher die Testmuster generiert:

/************************************************************************************************
*       Titel:          ClockTwo DYI (Testprogram)                        *
*       Funktion:       Program zum Testen der Registeransteuerung und LED Helligkeit      *
*            und einfache Muster (Zeitabhängig)                    *
*       Version:        0.2                                    *
*       Datum:          21.07.2018                                *
*       Autor:          Y. Richard                                *
************************************************************************************************/


/*Pinbelegung:
PORTA:
A0:   1  
A1:   1  Potentiometer    (nicht belegt)
A2:    1  
A3:   1  Schalter      (Funktionen)
A4:    1  (Quarz)
A5:    1  (Quarz)

PORTC:
C0:    0  CLK          (Clock)
C1:    0  SD          (Serial Data)
C2:    0  LE          (Latch Enabled)
C3:   1  
C4:    0  RS232 TX kontr
C5:    1  RS232 RX
*/


//PIC- Include Files
#include <16f688.h>

#device ADC=8    //10-Bit ADC

//Einstellungen
#fuses INTRC_IO,NOWDT,NOPROTECT,NOMCLR,BROWNOUT,PUT,INTRC_IO

//Taktfrequenz 8MHz
#use delay(clock=8000000)

// PORTS - Microcontroller interne Definition
#byte PORTA = 0x05
#byte PORTC = 0x07

// Data- Direction- Register - interne Definition
#byte DDRA = 0x85            // 1000 0101
#byte DDRC = 0x87            // 1000 0111

//Peripheriedefinitionen
#define C_1    PORTC=(PORTC|0x01)    // xxxx xxx1 Clock H  -> Pin 10
#define C_0    PORTC=(PORTC&0xFE)    // xxxx xxx0 Clock L
#define D_1    PORTC=(PORTC|0x02)    // xxxx xx1x Data H    -> Pin  9    
#define D_0    PORTC=(PORTC&0xFD)    // xxxx xx0x Data L
#define L_1    PORTC=(PORTC|0x04)    // xxxx  x1xx Latch H  -> Pin  8
#define L_0    PORTC=(PORTC&0xFB)    // xxxx x0xx Latch L
#define SW1    !(PORTA&0x02)      // xxxx xx1x Schalter  -> Pin  12


void sysinit(){

  //Datenrichtungsregister
  DDRA=0xFF;              // IIII IIII  (O = Output / I = Input) SW1>Bit1 TSW>Bit4
  DDRC=0x28;              // OOIO IOOO  (O = Output / I = Input) ASW>Bit4 CDL>Bit1-3
  PORTC=0x00;
  port_a_pullups(TRUE);
  
  //Analog-Digital Konverter initialisieren und starten
//  SETUP_ADC(ADC_CLOCK_DIV_4);
//  SET_ADC_CHANNEL(7);
//  READ_ADC(ADC_START_AND_READ);
  
  //Clockfrequenz auf 8MHZ -> 125ns
  setup_oscillator(OSC_8MHZ);
  // jeden 4. Zyklus wird im Program fortgefahren + Timer inkrementiert
  // -> 0.5us
  
  SETUP_TIMER_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_1);
  // zählt alle 0.5us eins weiter
  
}


// Gibt 16 Werte (Bit) ans Register des LED-Drivers weiter (von max 112)
void set_out(int16 row){

  int16 x;  //Bit Maske
  x = 1;    //Bit-Index startet bei 0000 0000 0000 0001
  
  //Lädt die mitgegebene Reihe seriell ins Register
  do{
    
    //Wenn Bit an der Stelle x 0 ist:
    if((row & x) == 0){
      D_0;  //Setzt Data auf LOW
      C_1;  // und macht einen
      C_0;  // Clock Zyklus
    }
    //Wenn Bit an der Stelle x 1 ist:
    else{
      D_1;  //Setzt Data auf HIGH
      C_1;  // macht einen
      C_0;  // Clock Zyklus,
    //  D_0;  // und setzt Data wieder auf LOW (neutralisiert, da nicht nötig)
    }
    
    //Um einen Overflow zu verhindern, wird vermieden, Zahlen grösser als die Hälfte des Maximalwerts zu dublizieren.
    if(x>0x7FFF){
      x = 0;
    }
    else{
      x = x << 1;      //Schiebt die Bits in x um 1 nach links
      //x = x + x;  //Verdoppelt Index-Bit 1 (wandert ein Bit höher)      
    }
    
  }while(x!=0);

}


//--
// ClockTwo Hauptprogramm
//--

void main(){
  
  int16 s, ms, speed, timestep, d1, d2, d3;  //Double
  int8 h, min;            //Byte
  
  
  sysinit();    //Systeminitialisierung
  

  //Data + Clock werden auf Null gesetzt, Latch auf 0 (default)
  D_0;
  L_0;
  C_0;
  

  // ***** Konstanten *****
  timestep = 2;    //Zeitinterval [s] (min 2)
  speed = 1000;    //Wieviele [ms] eine [s] hat: je kleiner, umso schneller läuft das Program ab -> Testfunktion
  
  // ***** Variablen *****
  h = 0;        //Zähler für Stunden
  min = 0;      //Zähler für Minuten
  s = 0;        //Zähler für Sekunden
  ms = 0;        //Zähler für Millisekunden
  d1 = 0xFF00;    //Testdaten
  d2 = 0b0011001100110011;    //Testdaten
  d3 = 0b0101010101010101;    //Testdaten
  
  //Setzt das Register auf Null und latched es auf die Ausgänge
  set_out(0);
  L_1;
  L_0;  
  
  set_timer1(0);  //Timer initialisierung

  
  //bleibt in der Schleife wenn der Schalter (SW1) nicht gedrückt wird
  while(SW1){
    
    //*** Zeitzählmodul ***
    
    if(get_timer1()>=2000){
      ms++;
      set_timer1(0);
      //Ist Anzahl <ms> in <speed> erreicht, werden <s> inkrementiert
      if(ms>=speed){
        s++;
        ms = 0;
        if(s>=60){
          min++;
          s = 0;
          if(min>=60){
            h++;
            min = 0;
            if(h>=24){
              h = 0;
            }
          }
        }
      }
    }
    
    
    //Wird jeden timestep ausgeführt (nach 2s)
    if(s>=timestep){
      s = 0;
      
      //Setzt die Werte im Register auf den aktuellen Wert und latched sie auf die Ausgänge
      set_out(d1);
      set_out(d2);  // Sendet so 32 Bit zum testen eines weiteren Registers
      set_out(d3);  // Sendet so 48 Bit zum testen eines weiteren Registers
      L_1;
      L_0;
      
      d1 = ~d1;  //Invertiert das Testmuster
      d2 = ~d2;
      d3 = ~d3;      
    }    
  }
  
  
  //Endschlaufe. Wenn 'SW1' gedrückt wird, bricht das Program ab und verweilt bis auf alle Ewigkeit hier...
  while(1){
    
    //Schaltet die Uhr auf dunkel
    set_out(0);  
    L_1;
    L_0;  
  
  }

}

Nebenbei bemerkt. Ich habe festgestellt, dasss die Einschaltungspannung 
beim direkten Einstecken des 5V Netzteils bis auf 8V steigt. Unter der 
Annahme, dass diese die ICs beschädigt hat, habe ich ein neue Serie 
unberührter ICs eingebaut und die Schaltung mit Zuschalten der 
AC-Versorgung des Netzteils "sanft" auf 5V hochgefahren.

Das Resultat ist noch verwirrender. Nun scheint das 3. IC einigermassen 
(!) das Testmuster wiederzuspiegeln, während das 2. willkürlich LEDs 
antreibt und das 1. ganz dunkel bleibt.

[Sparfux (Gast)]

> Ich habe festgestellt, dasss die Einschaltungspannung
> beim direkten Einstecken des 5V Netzteils bis auf 8V steigt.

Aus welchem Schrotthaufen stammt denn dieser Sondermuell?

Bau dir erstmal ein ordentliches Netzteil.
Das kann auch ein LM317 sein.

Bei 8 V geht sogar 74er TTL kaputt.

[Richy (Gast)]

Nungut, damit wäre wohl ein Problemfaktor identifiziert.

Aber selbst mit einem anderen Netzteil, bei welchem ich nie mehr als 5V 
beim Einschalten erhalte, habe ich selbst mit neuen IC's das oben 
erwähnte, willkürliche Verhalten.

[Sparfux (Gast)]

Der Rest klingt so, als wenn SPI falsch konfiguriert ist.
Falsche Polatitaet des Clock.

Sofern die Kaefer ueberhaupt noch lebig sind.

[Sparfux (Gast)]

Kaputt ist uebrigens irreversibel.
Da nuetzt das bessere Netzteil dann auch nichts mehr.

[Richy (Gast)]

Richy schrieb:
> ... selbst mit neuen IC's das oben
> erwähnte, willkürliche Verhalten.

Gem. DB reagiert der IC beim Clk auf die steigende Flanke. Und das macht 
mein PIC auch so (siehe Anhänge im ersten Post).
Was wäre denn am SPI falsch? Gibt es etwas was ich vielleicht falsch 
interpretiere?

[Teo D. (teoderix)]

Richy schrieb:
> //Wenn Bit an der Stelle x 0 ist:
>     if((row & x) == 0){
>       D_0;  //Setzt Data auf LOW
>       C_1;  // und macht einen
>       C_0;  // Clock Zyklus
>     }
>     //Wenn Bit an der Stelle x 1 ist:
>     else{
>       D_1;  //Setzt Data auf HIGH
>       C_1;  // macht einen
>       C_0;  // Clock Zyklus,
>     //  D_0;  // und setzt Data wieder auf LOW (neutralisiert, da nicht
> nötig)
>     }

Da wird das Timing nicht passen. Mach mal nach "//Setzt Data auf" 
jeweils ein, zwei NOPs.

[Richy (Gast)]

Wie erwähnt hab' ich das Timing schon x-fach geprüft. Anbei die 
ursprüngliche Ansicht des Clocks mit dem SDI am ersten IC und zus. dein 
umgesetzter Vorschlag mit 2 NOP Anweisungen im Code.

Leider hat es keine Besserung im Verhalten der ICs gebracht. Aber Danke 
für den Vorschlag!

[picfan (Gast)]

Wäre es nicht möglich, dass das unstabile Netzteil einen oder mehrere 
brownouts im Pic zulässt, wenn die zwei MBI5026 die Led's ein-und 
ausschalten?
Brownout deaktiviere ich immer, wenns nicht gebraucht wird.
Vielleicht hilft das Probieren mit einem Akku anstatt ein schlechtes 
Netzteil.

[Teo D. (teoderix)]

Schade, wär auch zu schön gewesen. :/

Wo her kommen den dies üblen Überschwinger in deinem CLK-Signal?

[c-hater (Gast)]

Richy schrieb:

> Langsam aber sicher bin ich Ratlos, was die Ursache dieses äusserst
> kuriosen Verhaltens ist. Hat evtl. jemand hier noch eine Idee, was ich
> noch ausprobieren könnte?

\LE oszilloskopieren. Und zwar an jedem einzelnen 5026, jeweils direkt 
am Pin. Und mit hoher Zeitauflösung, so dass man tatsächlich etwas sehen 
kann.

[Richy (Gast)]

Teo D. schrieb:
> Wo her kommen den dies üblen Überschwinger in deinem CLK-Signal?

Das war wohl auf einen Messfehler meinerseits zurückzuführen. Ich habe 
die GND-Verbindung der zweiten KO-Sonde vergessen. Anbei eine erneute 
Clk Messung. Es sind keine Überschwinger feststellbar.

Ebenfalls habe ich das LE Signal an allen ICs inklusive im ersten 
Oszillogramm die Versorungsspannung am PIC gemessen. Die Spannung sieht 
bei allen ICs genau so aus. Man erkennt den Schaltvorgang, die 
Pegelveränderungen sind aber noch innerhalb der Spezifikationen. Ich 
bezweifle daher, dass diese schwachen veränderungen zu einem Brownout 
des PIC führen können.

[picfan (Gast)]

habe das DB des MBI5026CN angeschaut. Könnte es sein, dass es mit der 
umgekehrten Eingabe SDI (big endian) besser geht?

[Richy (Gast)]

Ich habe den Code jetzt mal so angepasst, dass Clk und LE invertiert 
ausgegeben werden (bei einer Dateneingabe wird Clk erst 0 dann wieder 1, 
dasselbe bei einem Latch).

Die Schaltung zeigt aber genau das gleiche Verhalten wie oben 
beschrieben: Während mit normalen Ausgängen nur das mittlere der drei 
ICs scheinbar seine Aufgabe erfüllt, ist dies mit invertierten Ausgängen 
genau so.

Sorry, auch das führte nicht zur erhofften Lösung des Problems. Aber 
danke für den Input!

[picfan (Gast)]

Richy schrieb:
> Ich habe den Code jetzt mal so angepasst, dass Clk und LE invertiert
> ausgegeben werden (bei einer Dateneingabe wird Clk erst 0 dann wieder 1,
> dasselbe bei einem Latch).
Hallo,
ich habe nicht CLK oder LE gemeint, sondern nur die Dateneingabe (SDI): 
anstatt 0.....15 , 15.....0 oder weil du in 3 IC's schiebst 0....47 bzw. 
47....0 , einfach das Gegenteil von dem jetztigen, vielleicht hilft's 
weiter, Gruss J.P.S

[c-hater (Gast)]

Richy schrieb:

> Ebenfalls habe ich das LE Signal an allen ICs inklusive im ersten
> Oszillogramm die Versorungsspannung am PIC gemessen. Die Spannung sieht
> bei allen ICs genau so aus. Man erkennt den Schaltvorgang, die
> Pegelveränderungen sind aber noch innerhalb der Spezifikationen.

Hähä. Guck mal deutlich "schneller".

Die Schulter des Pulses sieht so dermaßen Scheisse aus, dass man 
ziemlich sicher davon ausgehen kann, dass da bei genauerem Hinsehen sehr 
üble Sachen an der vorderen Flanke des Pulses zum Vorschein kommen 
werden.

Ich würde ganz stark auf eine völlig unzureichend abgeblockte oder sogar 
grundlegend unterdimensionierte Versorgung tippen.

[Richy (Gast)]

Also, ich habe mittlerweile das Problem identifiziert und behoben.
Es ist nix kaputt gegangen und die Pulse sind auch i.O.

Meine Fehlinterpretation des Datenblattes lag darin, dass ich davon 
ausging, dass der IC den Strom für die LEDs anhand einer 
Referenzspannung (welche am Rext abfällt) steuert.
Offenbar scheint dieser aber die Stromregelung anhand eines 
Referenzstroms (durch Rext) einzustellen. Und da ich versuchte - wie im 
Schema ersichtlich - alle ICs mit einem gemeinsamen Rext zu verbinden, 
führte dass dazu, dass winzige Variationen beim Rext-Ausgang des ICs 
dazu führten, dass Strom von einem IC zum anderen floss, statt über den 
Referenzwiderstand. Und somit war auch die Stromregelung ausser kraft 
gesetzt, was zu dem von mir festgestellten merkwürdigen Verhalten 
führte.

Ich habe nun für jeden IC einen eigenen Rext installiert und voila. Es 
funktioniert jetzt wie geschmiert!

Aber trotzdem Danke für die Unterstützung!