akibaLEDピカリ館の単色LEDマトリクスパネルP10をRaspberry Piのnode.jsで光らせて文字をスクロールする

package.json

{
  "name": "picari-banner-gorinpikku.js",
  "private": true,
  "scripts": { "start": "node picari-banner-gorinpikku.js" },
  "dependencies": {
    "canvas": ">=1.2.7",
    "onoff" : ">=1.0.2",
    "pi-spi": ">=1.0.0"
  }
}

picari-banner-gorinpikku.js

'use strict';

// picari-banner-gorinpikku.js:
// akibaLEDピカリ館の単色LEDマトリクスパネルP10を
// Raspberry Piのnode.jsで光らせて文字をスクロールする
// 配線については http://cl.hatenablog.com/entry/picari-ledmatrix-raspberrypi 参照
// Usage:
// （Raspberry PiにRaspbian Wheezyをインストールして、piユーザでログイン後）
// sudo apt-get update
// sudo apt-get -y install libcairo2-dev libpango1.0-dev libjpeg8-dev libgif-dev
// curl -LO http://node-arm.herokuapp.com/node_latest_armhf.deb
// sudo dpkg -i node_latest_armhf.deb
// git clone https://gist.github.com/381b40691dad0afda2ad.git picari
// cd $_
// curl -LO http://jaist.dl.osdn.jp/mix-mplus-ipa/63545/migu-1m-20150712.zip
// unzip migu-1m-20150712.zip
// ln -s migu-1m-20150712/migu-1m-regular.ttf .
// npm install onoff pi-spi canvas
// sudo node picari-banner-gorinpikku.js


//
// #Use libs/Global Objects
//

var SPI    = require('pi-spi');
var Gpio   = require('onoff').Gpio;
var Canvas = require('canvas');

// SPI初期化
var spi = SPI.initialize('/dev/spidev0.0');
spi.clockSpeed(7812500); // 7.8MHz(15.6MHzだと取りこぼしがみられた）
//spi.bitOrder(SPI.order.LSB_FIRST); // パネル仕様ではLSBだがpi-spiでエラーになるので

//
// #define
//

// 信号値定義
var HIGH = 1;
var LOW  = 0;
// 信号ピン定義
var OE    = 22; // GPIO22(15pin):Output Enable           -> OE
var DYNA  = 24; // GPIO24(18pin):Dynamic Lighting A(LSB) -> A
var DYNB  = 23; // GPIO23(16pin):Dynamin Lighting B(MSB) -> B
var LATCH = 25; // GPIO25(22pin):74HC595 LATCH           -> LAT
                // MOSI(19pin)[変更不可]:SPI DATA OUTPUT -> /DAT
                // SCLK(23pin)[変更不可]:SPI CLOCK       -> CLK
// VDP駆動インターバル定義
var WAIT  = 0; // 0: 410Hz, 1: 250Hz
// パネル横カラム設定（横8ドット分を1カラム、パネル1枚＝4カラム）
//var COLUMN = 4;  // パネル1枚は4カラム（32dot）
var COLUMN = 8;  // パネル2枚は8カラム（64dot）
//var COLUMN = 12; // パネル3枚は12カラム（96dot）
// デバッグ用
var USE_SPI     = 1;
var USE_CONSOLE = 0;

//
// # Define Objects
//

// VRAM オブジェクト パネルの画素分のBuffer4つとそれを取り扱うメソッド
//
var VRAM = function() {
  this.buffers = [
    new Buffer(COLUMN * 4),
    new Buffer(COLUMN * 4),
    new Buffer(COLUMN * 4),
    new Buffer(COLUMN * 4)
  ];
};
VRAM.prototype = {
  clean: function() { // buffersをクリアする
    this.buffers[0].fill(255);
    this.buffers[1].fill(255);
    this.buffers[2].fill(255);
    this.buffers[3].fill(255);
  },
  setBuffers: function(buffers) { // ビットパターンをbuffersにセットする
    for ( var i = 0; i < buffers.length; i++) {
      this.buffers[i] = buffers[i];
    }
  },
  copy: function(target) { // buffersの内容を別のbuffersにコピー（転送）する
    this.buffers[0].copy(target.buffers[0]);
    this.buffers[1].copy(target.buffers[1]);
    this.buffers[2].copy(target.buffers[2]);
    this.buffers[3].copy(target.buffers[3]);
  },
  getLength: function() {
    return this.buffers[0].length;
  },
  getBufferRow: function(r) {
    return this.buffers[r];
  }
};

// VDP オブジェクト VRAMオブジェクトの内容でLEDマトリクスパネルを駆動する
//
var VDP = function(f) {
  this.workVram = new VRAM();
  this.vram     = new VRAM();

  this.gpio = {
    oe  : new Gpio(f.OE , 'out'),
    a   : new Gpio(f.A  , 'out'),
    b   : new Gpio(f.B  , 'out'),
    lat : new Gpio(f.LAT, 'out')
  }
  this._init();
};
VDP.prototype = {
  // VRAMの参照渡し
  setVram: function(vram) {
    this.vram = vram;
  },
  on : function() { // LEDパネル点灯
    this._loop(0);
  },
  off: function() { // LEDパネル消灯
    this.gpio.oe .writeSync(LOW);  // 消灯
    this.gpio.oe .unexport();
    this.gpio.a  .unexport();
    this.gpio.b  .unexport();
    this.gpio.lat.unexport();
  },
  _init: function() { // イニシャライズ
    this.gpio.oe .writeSync(LOW);  // 消灯
    this.gpio.lat.writeSync(LOW);  // ラッチ
  },
  _loop: function(i) { // VDP内部ループ処理 i: 表示ライン（0～3）
    var self = this;
    i %= 4;
    // テアリング防止のため第0ライン表示時に画素を固定する
    if (i == 0) {
      self.vram.copy(self.workVram);
    }

    // 画面表示
    if (USE_CONSOLE) {
      if (i == 3) {
        console.log('\n');
        // コンソールにLEDマトリクス点灯パターンを表示する
        var l = self.vram.getLength(); // 32dotの場合16になる
        for (var y = 0; y < 16; y++ ) {
          var str = '';
          for (var x = 0; x < l / 4; x++) {
            var s = 255 - self.vram.getBufferRow(y % 4)[ x * 4 + (Math.floor(3 - Math.floor(y / 4)))];
            str += ('0000000' + s.toString(2)).slice(-8);
          }
          console.log(str);
        }

      }
    }

    // SPIデータ転送
    if (USE_SPI) {
      spi.write(self.workVram.getBufferRow(i), function(e) {
        if (e) console.error(e);
        // LEDパネル制御線の操作
        self.gpio.oe .writeSync(LOW);     // パネル消灯
        self.gpio.a  .write(i & 1);       // ダイナミック点灯桁指定(LOW)
        self.gpio.b  .write(i >> 1 & 1);  // ダイナミック点灯桁指定(HIGH)
        self.gpio.lat.write(HIGH);        // ラッチ解除
        self.gpio.oe .write(HIGH);        // パネル点灯
        self.gpio.lat.write(LOW);         // ラッチ
      });
    }
    var timerId1 = setTimeout(function() {self._loop(++i);}, WAIT); // 0: 410Hz, 1: 250Hz
  }
};

//
// グローバル関数
//

function getImage(str) { // 文字列を入力してCanvasコンテキスト画像オブジェクトを得る
  // HTML5-Canvas描画

  var Image  = Canvas.Image;
  var canvas = new Canvas(str.length * 16, 16);
  var ctx    = canvas.getContext('2d');

  ctx.antialias    = 'none';
  ctx.textBaseline = 'top';
  //ctx.font = '16px Sans-serif';
  var Font   = Canvas.Font;
  var myFont = new Font('MyFont', 'migu-1m-regular.ttf');
  ctx.font   = '16px MyFont';
  ctx.fillText(str, 0, 0);
  ctx.stroke();
  var te = ctx.measureText(str);
  // Canvas内のピクセル走査
  //console.log(te.width);
  var imageData = ctx.getImageData(0, 0, te.width, 16);
  return imageData;
}

function getPattern(ctx, COLUMN, sx) { // ctxの画像を入力してビットパターンの配列を得る
  // HTML5-Canvas描画

  // Canvas内のピクセル走査
  var pattern = [];
  for (var y = 0; y < 16; y++ ) {
    for (var x = 0; x < COLUMN * 8; x++) {
      // RGBa
      var l = ctx.width;
      pattern.push(ctx.data[((sx + x) + y * l) * 4 + 3] > 0 ? 1 : 0);
    }
  }
  return pattern;
}

function convPatternToBuffer(pattern, COLUMN) { // ビットパターンの配列を入力してBuffer[4]を得る
  var buffers = [];
  //console.log(pattern.length);
  for (var i = 0; i < 4; i++) {
    var buf = new Buffer(COLUMN * 4); // LEDパネル1面分（画素512bitのうち1回の駆動での画素128bit=16byte）
    buf.fill(255); // bufferクリア
    for (var j = 0; j < COLUMN; j++) {

      // 配列からbufferに転記するループ
      for (var k = 0; k < 4; k++) {
        var byte = 255;
        var pos = i * COLUMN
                  + j
                  + ( (3 - k) * 4  ) * COLUMN;
        for (var l = 0; l < 8; l++) {
          byte = byte - (pattern[pos * 8 + l] << (7 -l));
        }
        buf.writeUInt8(byte, j * 4 + k);
      }
    }
    buffers.push(buf);
  }
  return buffers;
}

//
// Main Routine
//
var main = function() {

  // VRAM準備
  var vram = new VRAM(); // このVRAMオブジェクトの参照は書き換えないよう
  vram.clean();
  // VDP動作開始
  var vdp = new VDP({ A: DYNA, OE : OE, B: DYNB, LAT: LATCH });
  // vramをVDPに登録
  vdp.setVram(vram) //参照渡しでVDPに登録されるのでvramはいわばDMAみたいに扱う
  // VDP表示開始
  vdp.on(); // 以降割り込みタイマーでVDPがvramの中身を描画しつづける

  // 文字パターン準備（コスト高いので使いまわす）
  //var img  = getImage('漢字'); // ctxで'漢字'と書かれたオブジェクトが帰る
  var img  = getImage('　　　　これが噂の！ゴリンピック　　　　'); // ctx

  // VRAM移動操作タイマ
  var cnt = 0; // 文字の位置を指定するカウンタ
  var timerId2 = setInterval( function() {
      var pattern = getPattern(img, COLUMN, cnt);
      var buffers = convPatternToBuffer(pattern, COLUMN);
      // vramの参照を書き換えないようにsetBuffersメソッドを使う
      vram.setBuffers(buffers);
      cnt++; cnt %= 256;
    },
    33
  );

  process.on('SIGINT', function() {
    vdp.off();
    console.log('\nexit.');
    process.exit(0);
  });
};
main();