【GD32L233C-START评测】4、电位器+ws2812做一个简易可调灯色的灯环

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前言

不知不觉，春节已经过去一个月了，2022年也过去了两个月。年后因为种种原因，所以评测的事也停了一段时间，今天趁着有空，就又拿起板子捣鼓起来了。

今天的话分享的也不多，就利用电位器加一个WS2812灯环，做一个可调灯色的灯环。使用到的芯片外设主要有两块，一个是模数转换器（ADC），另一个则是串行外设接口（SPI）。

模块说明

旋转电位器用到的是下图的这种，某宝上购买的，内部实际上是一个可调电阻，模拟输出电压0~5V。计划通过读取该模块电压的模拟量来调节WS2812灯环的灯色。

  WS2812灯环，同样也是在某宝上淘来的，由8个WS2812灯珠串联起来的灯环（如下图）。关于WS2812的介绍，简单的说，这是一种可通过编程来实现调节灯色的灯珠,因为它内部集成了控制电路和发光电路。

 按照它的时序要求，我们可以通过发送的数据来控制WS2812C的灯色。以下是它的引脚定义，数据结构，时序图等基本资料

数据传输方法：

数据结构：

数据传输时间：

时序波形图

了解完WS2812的基本信息后，接下来就是如何编程控制了。我们可以从上面的时序波形图和波形时序说明图上看到，WS2812C的时序控制要求达到ns级别，如果说使用IO翻转来实现对它的控制，一方面是难以实现（IO翻转的时间不一定有这么快），另一方面是程序的可移植性也会很差，因此，我们这里采用另一种方法，利用芯片自带的SPI+DMA来实现对WS2812的驱动。

SPI驱动原理说明

关于SPI驱动WS2812原理的说明，这里也不详细介绍，网上大把资料，讲得也比较细。简单说，就是通过SPI外设输出一帧数据，通过这帧数据的高低电平（0和1）占比，来模拟上图码型中的0码和1码。举个例子，我通过调节SPI的分频器，来使得SPI输出一帧数据（通常是8位）的时间周期是1us，那么，这个时候，假如我输出的数据是0xF0,那么这一帧数据所对应的码型就是上图中的0码，若是我输出的数据是0xC0，那么这一帧数据所对应的码型就是上图中的1码。另外，之所以选择SPI+DMA的控制方案，则是考虑到如果在频繁调光的情况下，利用DMA可以极大减轻CPU的负担。

编程实现

首先是关于电位器模拟量的读取功能，用到了MCU的ADC外设，引脚的使用如下：

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#define ROTATION_SENSOR_GPIO_RCU        (RCU_GPIOB)

#define ROTATION_SENSOR_GPIO_PORT       (GPIOB)
#define ROTATION_SENSOR_GPIO_PIN        (GPIO_PIN_0)

#define ROTATION_ADC_CH                 (ADC_CHANNEL_8)

adc初始化

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/*!
    \brief      configure the different system clocks
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
static void rcu_config(void)
{ 
    /* enable ADC clock */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_ADC);
    /* config ADC clock */
    rcu_adc_clock_config(RCU_ADCCK_APB2_DIV6);
}

/*!
    \brief      configure the ADC peripheral
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
static void adc_config(void)
{
    /* ADC data alignment config */
    adc_data_alignment_config(ADC_DATAALIGN_RIGHT);
    /* ADC channel length config */
    adc_channel_length_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, 1U);

    /* ADC trigger config */
    adc_external_trigger_source_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, ADC_EXTTRIG_REGULAR_NONE);
    /* ADC external trigger config */
    adc_external_trigger_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, ENABLE);

    /* enable ADC interface */
    adc_enable();
    delay_1ms(1U);
    /* ADC calibration and reset calibration */
    adc_calibration_enable();
}

static void gpio_config(void)
{
    rcu_periph_clock_enable(ROTATION_SENSOR_GPIO_RCU);  
    /* PB0 ADC_IN config */
    gpio_mode_set(ROTATION_SENSOR_GPIO_PORT, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, ROTATION_SENSOR_GPIO_PIN);
}

static uint16_t ADC_Get_Channel(uint8_t channel)
{
    /* ADC regular channel config */
    adc_regular_channel_config(0U, channel, ADC_SAMPLETIME_7POINT5);
    /* ADC software trigger enable */
    adc_software_trigger_enable(ADC_REGULAR_CHANNEL);

    /* wait the end of conversion flag */
    while(!adc_flag_get(ADC_FLAG_EOC));
    /* clear the end of conversion flag */
    adc_flag_clear(ADC_FLAG_EOC);
    /* return regular channel sample value */
    return (adc_regular_data_read());   
}

void rotationSensorInit(void)
{
    gpio_config();
    rcu_config();
    adc_config();
}

读取ADC模拟量

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adcval = ADC_Get_Channel(ROTATION_ADC_CH);

---

接下来是SPI+DMA驱动WS2812部分

先是引脚的定义

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#define SPI1_MOSI_RCU            		(RCU_GPIOC)

#define WS2812_RCU_PERIPH				(RCU_SPI1)
#define WS2812_PERIPH					(SPI1)

#define WS2812_MOSI_PORT          		(GPIOC)
#define WS2812_MOSI_PIN           		(GPIO_PIN_12)

#define WS2812_LOW						(0xC0)
#define WS2812_HIGH						(0xF0)

static uint8_t u8TxBuffer[24] = {0};
static uint16_t u16BufferCnt = 0;

SPI+DMA初始化

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/**
 *******************************************************************************
 ** \brief Configure SPI DMA function
 **
 ** \param [in] None
 **
 ** \retval None
 **
 ******************************************************************************/
static void Spi_DmaConfig(void)
{
    dma_parameter_struct dma_init_struct;
    /* enable DMA clock */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA);

    /* initialize DMA channel 0 */
    dma_deinit(DMA_CH0);
    dma_struct_para_init(&dma_init_struct);
    dma_init_struct.request      = DMA_REQUEST_SPI1_TX;
    dma_init_struct.direction    = DMA_MEMORY_TO_PERIPHERAL;
    dma_init_struct.memory_addr  = (uint32_t)u8TxBuffer;
    dma_init_struct.memory_inc   = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;
    dma_init_struct.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_8BIT;
    dma_init_struct.number       = 24;
    dma_init_struct.periph_addr  = (uint32_t)&SPI_DATA(WS2812_PERIPH);
    dma_init_struct.periph_inc   = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;
    dma_init_struct.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_8BIT;
    dma_init_struct.priority     = DMA_PRIORITY_ULTRA_HIGH;
    dma_init(DMA_CH0, &dma_init_struct);
}

void WS2812C_Init(void)
{
    spi_parameter_struct spi_init_struct;

    rcu_periph_clock_enable(SPI1_MOSI_RCU);
    rcu_periph_clock_enable(WS2812_RCU_PERIPH);

    /* SPI1_MOSI(PC12) GPIO pin configuration */
    gpio_af_set(WS2812_MOSI_PORT, GPIO_AF_5, WS2812_MOSI_PIN);
    gpio_mode_set(WS2812_MOSI_PORT, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, WS2812_MOSI_PIN);
    gpio_output_options_set(WS2812_MOSI_PORT, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, WS2812_MOSI_PIN);

    spi_i2s_deinit(WS2812_PERIPH);

    /* SPI1 parameter config */
    spi_init_struct.trans_mode           = SPI_TRANSMODE_FULLDUPLEX;
    spi_init_struct.device_mode          = SPI_MASTER;
    spi_init_struct.frame_size           = SPI_FRAMESIZE_8BIT;
    spi_init_struct.clock_polarity_phase = SPI_CK_PL_LOW_PH_2EDGE;
    spi_init_struct.nss                  = SPI_NSS_SOFT;		//CS脚由软件托管
    spi_init_struct.prescale             = SPI_PSC_4;
    spi_init_struct.endian               = SPI_ENDIAN_MSB;
    spi_init(WS2812_PERIPH, &spi_init_struct);

    /* configure SPI1 byte access to FIFO */
    spi_fifo_access_size_config(WS2812_PERIPH, SPI_BYTE_ACCESS);

    spi_dma_enable(WS2812_PERIPH, SPI_DMA_TRANSMIT);

    /* enable SPI1 */
    spi_enable(WS2812_PERIPH);

    Spi_DmaConfig();
}

数据发送

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static void RGB_Set_Up(void)
{
	u8TxBuffer[u16BufferCnt] = WS2812_HIGH;
    u16BufferCnt++;
}

static void RGB_Set_Down(void)
{
	u8TxBuffer[u16BufferCnt] = WS2812_LOW;
    u16BufferCnt++;
}

void WS2812C_SetRGB(uint32_t RGB888)
{
	int8_t i = 0;
	uint8_t byte = 0;
	
    u16BufferCnt = 0;

	for(i = 23; i >= 0; i--)
	{
		byte = ((RGB888>>i)&0x01);
		if(byte == 1)
		{
			RGB_Set_Up();
		}
		else
		{
			RGB_Set_Down();
		}
	} 

    
    dma_transfer_number_config(DMA_CH0, 24);
    dma_channel_enable(DMA_CH0);

	while (RESET == dma_flag_get(DMA_CH0, DMA_FLAG_FTF))
	{
	}
	dma_flag_clear(DMA_CH0, DMA_FLAG_FTF);
    dma_channel_disable(DMA_CH0);
}

灯环控制接口

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void ws2812c_All_Ctrl(uint32_t RGB888)
{
	uint8_t i = 0;
	for(i = 0; i < WS2812C_LED_NUM; i++)
	{
		WS2812C_SetRGB(RGB888);
	}
}

关于模块的驱动部分大致就这样，然后我们在利用板载的WAKEUP KEY按键来转换电位器所控制的RGB灯色，剩下的就是一些应用逻辑功能的实现。最后效果如下：

工程见附件！以上就是今天介绍的全部内容，如有错误，欢迎大家指出！

littleshrimp

感谢分享，这个帖子写的很详细。

yang1114

littleshrimp 发表于 2022-3-2 09:10 感谢分享，这个帖子写的很详细。

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littleshrimp 发表于 2022-3-2 09:10 感谢分享，这个帖子写的很详细。

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yang1114 发表于 2022-3-2 10:07 感谢分享，这个帖子写的很详细。目前还没有看到错误的地方！