Geeigneter µC für großes LED-Matrix-Projekt

Moin aus Bremen!

Ich hatte vor ein paar Wochen die Gelegenheit, aus unserem Hauptbahnhof die alten Fahrgastinformationsanzeigen des ÖPNV hier in Bremen zu ergattern. Dabei handelt es sich um vier zwei Meter lange, und 60cm hohe monochrome LED-Matrizen, mit einer Auflösung von 320x96 = 30.720 LEDs. Ich sammel so ein Zeug und versuche gerne, so etwas wieder zum Leben zu erwecken.

Eins dieser Panele besteht aus 30 "Modulen" mit je 64x16 LEDs, und zwei "Treiber"-Boards (so nenne ich sie mal), die jeweils zwei dieser "Treiber" (also in total 4 "Treiber") enthalten. Jeder Treiber ist für 32x8 LEDs verantwortlich, enthält 8 High-Current-Transistoren (einer pro Zeile) und 4 Shift Register gepaart mit 5 Darlington-Arrays. Im Anhang findet ihr Fotos.

Ich habe einen dieser Treiber bereits reverse-engineered und eine minimalistische Ansteuerung mit einem Arduino (später ESP32) realisiert, der pro Display Refresh jede Zeile auswählt, und dann in die Shift Register die jeweiligen Spaltendaten reinschiebt. Soweit so gut.

Nun überlege ich, wie ich eine Ansteuerung für das ganze Panel realisieren könnte. Das Panel hat insgesamt fünf "Zeilenbusse", die allerdings jedes Modul verbinden, also könnten vermutlich auch diese fünf Zeilenbusse gleich gesteuert werden. Die Spaltenbusse hingegen müssten, zumindest von den Daten her seperat angesteuert werden. Die STROBE, OUTPUT_ENABLE und CLOCK-Pins der Shift Register-Ketten könnte man eventuell auch parallel schalten, sofern man dann alle 12 Datenpins gleichzeitig bedient.

Um das Ganze zusammenzufassen, es werden:

• 8 pins für die Zeilen (jede n'te (1.-8.) Zeile ist immer gleichzeitig ausgewählt)
• 12 pins für Spaltendaten
• 3 pins für geteiltes STROBE, OUTPUT_ENABLE und CLOCK der Shift Register benötigt.

Das macht insgesamt 23 Pins, dann ist der ESP32 mit seinen GPIO-Pins auch voll. Ich habe allerdings auch noch die Anforderung, dass ich gerne Ethernet on-board hätte, denn das Display soll später auf ArtNet/e1.31-Befehle reagieren können (damit ich es ähnlich zu tatsächlichem Bühnenequipment ansteuern kann). Da ArtNet ein UDP-Protokoll ist, und ich in meinem Test mit dem ESP32 über WiFi doch einen höheren Packet Loss feststellen konnte, hätte ich gerne Ethernet, und ein externes Ethernet-Interface über SPI/I²C kriege ich am ESP nicht mit unter.

Es gibt also jetzt zwei Möglichkeiten: entweder entwirft man eine Art Master/Slave-Konzept, in dem ein Haupt-MCU (mit Ethernet) die Daten annimmt und an mehrere Subcontroller verteilt, oder man nehme eine größeren Controller mit mehr GPIO-Pins. Da sind mir allerdings wenige bekannt, und auf einen Raspberry Pi/Beaglebone wollte ich aufgrund der doch eher langsam ausfallenden GPIO-Pins (es sei denn man kann diese irgendwie low-level ansteuern, ich fand nur den Device Tree Layer) verzichten.

Bei meiner Suche fand ich ebenfalls die STM32-basierten Nucleo-Boards, davon gibt's auch welche mit Ethernet - könnte das eventuell etwas sein? Oder bin ich komplett auf dem Holzpfad?

Ich freue mich auf eine Diskussion, für mich ist das alles mehr oder weniger noch Neuland, aber nach dem ich ein kleines Modul bereits angesteuert bekommen habe, habe ich nun Blut geleckt, und lasse mich gerne belehren :)

Beste Grüße, Jonathan

PS: ich habe noch einen leienhaften Schaltplan, den ich mit meinem (wahrscheinlich unzureichenden) Wissen und einem Durchgangsprüfer erstellt habe: https://drive.google.com/file/d/1XQVmanVMPL2G8Dl2rx9IEmbrfSX4t7KR/view