体三维显示器-PCB部分-LED控制板

体三维显示器的PCB工程：
https://github.com/dtysky/Led_Array

体三维显示器为真三维显示的一种，即可以在真是的空间内显示一个三维的图像，图像占据一个真实的三维空间，不需要借助任何辅助视觉器件，我采用的方案是二维LED点阵的旋转，LED点阵为自行设计，这里记录了控制板的设计心得。

1.指标

既然LED阵列已经设计完毕，那么其控制电路也就可以开始考虑了。 这个控制电路应当是怎样的一种形式？但LED打样成功后我思索着这个问题，思考的约束主要来自于如下几个部分：

1.IO数量:
LED阵列被分成了三块（为了最低的亮度考虑），每块分辨率为120x38，这也就是说按照逐行扫描的方案我需要(120+38)x3个IO去控制整个电路，一开始是想直接用FPGA芯片的IO去搞，甚至花了相当的时间去考虑如何设计一个FPGA核心板（太年轻了），当经历了漫长的选型、设计之后，甚至连原理图都快要完成的并且芯片已经买到手的时候，我发现了一个事实——这是不可能的任务。一个如此多IO脚的FPGA核心板至少十层以上，并且对于我这种菜鸟一次成功率基本为0，而我的经费和时间是有限的。
经过了基友和老师的劝告，我放弃了执念，选用了现成的开发板——黑金某个板子，IO口二百多个，这也让我不得不去考虑别的方案。
这个方案是大家所熟悉的，一百LED点阵都会用这种方式——Latch。
当然，出于某些原因我并没有用Latch，而是用了Trigger。
利用Trigger锁存数据来达到多路复用的目的，第一个周期将行送出锁存、第二个周期送出列这种形式，当然实际控制会复杂一些（消隐之类的）。

2.负载：
我选用了Trigger复用IO口的方案，这样一个IO就要对多个Trigger进行驱动，这是不被允许的，因为一般而言这种主控芯片可以负载的电容都是有限的，所以我不得不去考虑其他的方案。 这时候，就要Buffer出场了，Buffer即为缓冲器，一个Buffer带载Latch的能力一般在4-6个，完全满足我的要求。
要注意的是，Buffer仅仅起到提高负载的作用，不对逻辑产生任何影响。

3.特殊引脚：
特殊引脚就是Trigger的时钟引脚，相对于一般的数据引脚，时钟引脚的错误带来的后果更为严重，所谓牵一发而动全身，所以我在布线的时候为其做了特别的保护，加大线宽和线距以及让附近的走线尽量少。

2.设计

指标了解之后便可以开始电路设计。

1.选型：
Buffer选用TI的SN74alvch162827，Trigger选用TI的SN74alvch16721，保证质量。

2.电源：
除了LED电流之外还要解决这些芯片的供电问题，和LED阵列一样，选择了一个TI的电源模块，按照建议进行了布局。

3.电路：
电路实际设计的过程比较痛苦，因为走线很多约束不少而面积被LED阵列限制所以双层板肯定不够，最终敲定了四层板。

3.生产

1.布局布线：
很痛苦，由于布线很紧张所以没有办法自动化，只有手慢慢拉，而且国内的打样厂一般不给打盲孔，所以无法让每一层物尽其用，但还是勉强布完了，如下：


2.打样：
难度比较高，被第一家打样厂拒了之后第二家打样的，花了1K5，比LED阵列还贵。

3.焊接：
焊接也是蛋疼，找的师傅焊接，花了500。

4.总结

板子总共花费约2K5，整体良好。
说实话，作为一个菜鸟的第一块四层板，我感到十分庆幸。
板子如下：