单片机软件设计1-使用SPI+DMA驱动WS2812B型LED

dql2016

单片机软件设计1-使用SPI+DMA驱动WS2812B型LED [复制链接]

 

 

最近太忙了，实在事不好意思，今天抽空分享一下如何使用STM32CubeMX快速配置SensorTile的SPI接口，用来驱动WS2812B型全彩LED。参考了网友zoomdy的帖子http://www.stmcu.org/module/forum/thread-610279-1-1.html，在此对zoomdy无私的分享精神表示感谢。





















下面事它的时序图，十分特殊，相当于是用不同脉宽的PWM信号来表示它的一个位，虽然灯珠电气参数要求的电压比SenSorTile的3.3V要大一点点，但实测还是能完全驱动的，只需三根线（电源需用5V，地线，信号线）即可驱动，理论上可“无限”级联，实际上级联过多时，信号会产生畸变，且功率还是非常大的，每颗灯珠最多60mA电流，因此要选用合适的电源才行。
使用SensorTile的SPI来模拟它的时序，SPI配置为8位数据模式，假设其传输速率为b Mbit/s，即b/8 MB/s=b/8 Byte/us，传输一个字节需要8/b us，用1字节的SPI数据来表示WS2812B的一位数据。假设SPI发送的1字节数据中连续“1”的个数为n，按照时序要求，对于1码：那么n需要满足如下关系：n/8 * 8/b~（0.85us+/-150ns）；对于0码：那么n需要满足如下关系：n/8 * 8/b~（0.4us+/-150ns）；考虑到信号的上升沿等因素，SPI发送的1字节数据其最高位均取“0”。这里我配置SPI速率为1Mbit/s时，SPI发送的1字节数据0x70（0111 0000）表示WS2812B的0码，SPI数据0x7C（0111 1100）表示WS2812B的1码。一颗WS2812B需要24位数据（按照绿-红-蓝顺序，高位在前）。
STM32CubeMX对SPI的关键配置如下：






如下图Adafruit_NeoPixel.c文件，先编写一个发送8个位的函数，使用了DMA：

然后是发送24个位的：



我在底层驱动的基础上移植了Arduino平台的Adafruit_NeoPixel库函数，提供丰富的应用函数，如彩虹、呼吸等效果。
这是Adafruit_NeoPixel.h文件内容：

使用时只需配置好SPI后把下面2个文件添加进工程即可：

在main函数调用初始化后，即可愉快的玩耍了：


效果图见此帖：https://bbs.eeworld.com.cn/thread-525615-1-1.html

附上工程文件：
SensorTileProject.rar (6.19 MB, 下载次数: 7072, 售价: 1 分芯积分)

2017-4-15 19:57 上传

点击文件名下载附件
售价: 1 分芯积分  [记录]

rainbow0wjy

谢谢分享！！！

bbg321

好想法，学习一下

yyq006

谢谢分享！！！正想找这个。

704308532

谢谢楼主分享

xd785

谢谢楼主分享

unsem1

借鉴下

qq236106303

谢谢啦， 移植看下效果

PCB制作

谢谢分享

F思念

来学习下这个

sbn2000

学习学习，谢谢分享

小灰兔

SPI传输  每传输8位中间有间歇哈？这个弄？

scccdl

感谢分享

风狼

哇感谢大佬！一只萌新路过

风狼

昨天看了大佬的教程，今天把东西弄出来了，过来补充一些。首先一开始不太理解大佬说的0码跟1码，后来抓了波形才懂，其实1码最左边的0，作为是上一个数据的补充，0码同理。大佬这一招很妙！另外大佬spi的速率应该是不对的吧？1Mbit/s的话8位数据的时间就是8us远超一个ws2812数据码的周期。所以一开始移植的时候（一开始为了节约时间没有仔细研究大佬说的话）死活调不通，后来25us发现spi速率配错了。emmm我自己配的速率8位数据1.25us直接跟他对应起来，每一位就是的时间1.25/8，速率就是8/1.25=6.4M。为了这6.4M我还专门去调了stm32f4的总线时钟频率，结果当然是降频了，感觉有点得不偿失。总之还是为了提醒大家学习要多专研啊！也给大家提提醒，顺便谢谢大佬的指教了！

littleshrimp

风狼 发表于 2019-1-10 16:55
昨天看了大佬的教程，今天把东西弄出来了，过来补充一些。首先一开始不太理解大佬说的0码跟1码，后来抓了波 ...

楼主的这种方式有些浪费内存资源
使用SPI最节省内存的方法是用3bit来实现ws2812的一位
SPI时钟在2.5Mbps左右时可以用100=0，110=1
这样ws2812b的24位数据可以使用9个字节实现
具体可以看一下我的贴子

风狼

littleshrimp 发表于 2019-1-10 19:37
楼主的这种方式有些浪费内存资源
使用SPI最节省内存的方法是用3bit来实现ws2812的一位
SPI时钟在2.5Mbp ...

嗯嗯确实，谢谢指教。

阿仪

好东西啊，经典

阿仪

这个历程比较巧妙的用多位SPI的数据来达到高电平长短的标识，来实现WS2812的时序要求，最有意思的是能够移植arduino的库，我用过那个库确实很炫，厉害厉害，哈哈哈哈

zhuyebb

楼主威武，强烈支持……