【得捷电子Follow me第1期】+ 任务2 驱动外设

lingxin_yuhe

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一、硬件搭建

找了1*40pin 2.54mm排针，一分为二，焊接到开发板上，以便插入扩展地板上，如图1所示。

图1

这样我们就可以将LED、OLED显示屏、蜂鸣器等外设接入对应端口进行测试了。

二、驱动RGB LED Stick（10-WS2813 Mini）

视频3

Grove-RGB LED Stick（10-WS2813 Mini）可在3.3V至5V的电压范围内工作，支持信号断点连续传输，当一个LED损坏，其他LED可正常工作，具有265个灰度级、3535个元件的内置控制电路和双信号导线。

主要特性：

控制电路和RGB芯片集成在一个3535组件中，形成一个外部控制像素。
智能反向连接保护。
采用内置的信号整形电路实现信号波形整形，且波形不失真信号发生。
每个像素的灰度级为256级，实现“256*256*256=16777216”全彩显示刷新频率达到2KHz。
串行级联接口，数据接收和解码仅依赖于一条信号线。
双信号线版本，信号断点连续传输。
任意两点距离大于5M的传输信号无任何增加电路。
当刷新率为30fps时，级联数至少为1024像素。
数据传输速度最高可达800Kbps。
色彩一致性可靠性好，性价比高。

灯棒上只要是不是连续2个灯坏掉，其他灯就可以正常亮，如图2所示。

图2

根据WS2812 LEDs的demo

链接已隐藏，如需查看请登录或者注册

修改来编写10个灯珠的灯棒，修改代码如下所示：

# Example using PIO to drive a set of 10-WS2813 LEDs.

import array, time
from machine import Pin
import rp2

# Configure the number of WS2813 LEDs.
NUM_LEDS = 10
PIN_NUM = 16
brightness = 0.2

@rp2.asm_pio(sideset_init=rp2.PIO.OUT_LOW, out_shiftdir=rp2.PIO.SHIFT_LEFT, autopull=True, pull_thresh=24)
def ws2813():
    T1 = 2
    T2 = 5
    T3 = 3
    wrap_target()
    label("bitloop")
    out(x, 1)               .side(0)    [T3 - 1]
    jmp(not_x, "do_zero")   .side(1)    [T1 - 1]
    jmp("bitloop")          .side(1)    [T2 - 1]
    label("do_zero")
    nop()                   .side(0)    [T2 - 1]
    wrap()


# Create the StateMachine with the ws2813 program, outputting on pin
sm = rp2.StateMachine(0, ws2813, freq=8_000_000, sideset_base=Pin(PIN_NUM))

# Start the StateMachine, it will wait for data on its FIFO.
sm.active(1)

# Display a pattern on the LEDs via an array of LED RGB values.
ar = array.array("I", [0 for _ in range(NUM_LEDS)])

##########################################################################
def pixels_show():
    dimmer_ar = array.array("I", [0 for _ in range(NUM_LEDS)])
    for i,c in enumerate(ar):
        r = int(((c >> 8) & 0xFF) * brightness)
        g = int(((c >> 16) & 0xFF) * brightness)
        b = int((c & 0xFF) * brightness)
        dimmer_ar[i] = (g<<16) + (r<<8) + b
    sm.put(dimmer_ar, 8)
    time.sleep_ms(10)

def pixels_set(i, color):
    ar[i] = (color[1]<<16) + (color[0]<<8) + color[2]

def pixels_fill(color):
    for i in range(len(ar)):
        pixels_set(i, color)

def color_chase(color, wait):
    for i in range(NUM_LEDS):
        pixels_set(i, color)
        time.sleep(wait)
        pixels_show()
    time.sleep(0.2)

def wheel(pos):
    # Input a value 0 to 255 to get a color value.
    # The colours are a transition r - g - b - back to r.
    if pos < 0 or pos > 255:
        return (0, 0, 0)
    if pos < 85:
        return (255 - pos * 3, pos * 3, 0)
    if pos < 170:
        pos -= 85
        return (0, 255 - pos * 3, pos * 3)
    pos -= 170
    return (pos * 3, 0, 255 - pos * 3)


def rainbow_cycle(wait):
    for j in range(255):
        for i in range(NUM_LEDS):
            rc_index = (i * 256 // NUM_LEDS) + j
            pixels_set(i, wheel(rc_index & 255))
        pixels_show()
        time.sleep(wait)

BLACK = (0, 0, 0)
RED = (255, 0, 0)
YELLOW = (255, 150, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
CYAN = (0, 255, 255)
BLUE = (0, 0, 255)
PURPLE = (180, 0, 255)
WHITE = (255, 255, 255)
COLORS = (BLACK, RED, YELLOW, GREEN, CYAN, BLUE, PURPLE, WHITE)

print("fills")
for color in COLORS:
    pixels_fill(color)
    pixels_show()
    time.sleep(0.2)

print("chases")
for color in COLORS:
    color_chase(color, 0.01)

print("rainbow")
rainbow_cycle(0)

连接设备到电脑，在Mu软件中运行neopixel_ring_10.py，将灯板连接到D16口，你会看到灯棒如视频3所示。

Mu端口输出如图3所示。

图3

图4

三、OLED显示屏

Grove - OLED Display 0.96" (SSD1315)Grove-OLED显示器0.96英寸（SSD1315）是带有Grove I2C接口的单色（白色）128×64像素无源显示矩阵模块Grove-OLED显示屏0.96英寸，性能更好，价格为四分之一。

特征

单色清晰显示：在继承了高对比度、高亮度和低功耗的特点的同时，显示效果得到了提升
工业级工作温度：工作温度范围宽：-40℃~+85℃
高性价比：显示器采用升级的SSD1315芯片，性能更强，价格更低。
Grove统一套接字：该产品确保“即插即用”，可用于各种应用。

在demo中进行修改代码，Mu不知道如何导入ssd1306.py驱动，出现图下图5所示问题。（直播后我也没整明白，坛友分享补充瞬间明白了）

图5

然后直接将OLED驱动加到了文件头部，如下：

# 在这里写上你的代码 :-)
 # Display Image & text on I2C driven ssd1315 OLED display
from machine import Pin, I2C
from micropython import const
import framebuf
#from ssd1306 import SSD1306_I2C
#import framebuf
# register definitions
SET_CONTRAST = const(0x81)
SET_ENTIRE_ON = const(0xA4)
SET_NORM_INV = const(0xA6)
SET_DISP = const(0xAE)
SET_MEM_ADDR = const(0x20)
SET_COL_ADDR = const(0x21)
SET_PAGE_ADDR = const(0x22)
SET_DISP_START_LINE = const(0x40)
SET_SEG_REMAP = const(0xA0)
SET_MUX_RATIO = const(0xA8)
SET_COM_OUT_DIR = const(0xC0)
SET_DISP_OFFSET = const(0xD3)
SET_COM_PIN_CFG = const(0xDA)
SET_DISP_CLK_DIV = const(0xD5)
SET_PRECHARGE = const(0xD9)
SET_VCOM_DESEL = const(0xDB)
SET_CHARGE_PUMP = const(0x8D)

# Subclassing FrameBuffer provides support for graphics primitives
# http://docs.micropython.org/en/latest/pyboard/library/framebuf.html
class SSD1306(framebuf.FrameBuffer):
    def __init__(self, width, height, external_vcc):
        self.width = width
        self.height = height
        self.external_vcc = external_vcc
        self.pages = self.height // 8
        self.buffer = bytearray(self.pages * self.width)
        super().__init__(self.buffer, self.width, self.height, framebuf.MONO_VLSB)
        self.init_display()

    def init_display(self):
        for cmd in (
            SET_DISP | 0x00,  # off
            # address setting
            SET_MEM_ADDR,
            0x00,  # horizontal
            # resolution and layout
            SET_DISP_START_LINE | 0x00,
            SET_SEG_REMAP | 0x01,  # column addr 127 mapped to SEG0
            SET_MUX_RATIO,
            self.height - 1,
            SET_COM_OUT_DIR | 0x08,  # scan from COM[N] to COM0
            SET_DISP_OFFSET,
            0x00,
            SET_COM_PIN_CFG,
            0x02 if self.width > 2 * self.height else 0x12,
            # timing and driving scheme
            SET_DISP_CLK_DIV,
            0x80,
            SET_PRECHARGE,
            0x22 if self.external_vcc else 0xF1,
            SET_VCOM_DESEL,
            0x30,  # 0.83*Vcc
            # display
            SET_CONTRAST,
            0xFF,  # maximum
            SET_ENTIRE_ON,  # output follows RAM contents
            SET_NORM_INV,  # not inverted
            # charge pump
            SET_CHARGE_PUMP,
            0x10 if self.external_vcc else 0x14,
            SET_DISP | 0x01,
        ):  # on
            self.write_cmd(cmd)
        self.fill(0)
        self.show()

    def poweroff(self):
        self.write_cmd(SET_DISP | 0x00)

    def poweron(self):
        self.write_cmd(SET_DISP | 0x01)

    def contrast(self, contrast):
        self.write_cmd(SET_CONTRAST)
        self.write_cmd(contrast)

    def invert(self, invert):
        self.write_cmd(SET_NORM_INV | (invert & 1))

    def show(self):
        x0 = 0
        x1 = self.width - 1
        if self.width == 64:
            # displays with width of 64 pixels are shifted by 32
            x0 += 32
            x1 += 32
        self.write_cmd(SET_COL_ADDR)
        self.write_cmd(x0)
        self.write_cmd(x1)
        self.write_cmd(SET_PAGE_ADDR)
        self.write_cmd(0)
        self.write_cmd(self.pages - 1)
        self.write_data(self.buffer)


class SSD1306_I2C(SSD1306):
    def __init__(self, width, height, i2c, addr=0x3C, external_vcc=False):
        self.i2c = i2c
        self.addr = addr
        self.temp = bytearray(2)
        self.write_list = [b"\x40", None]  # Co=0, D/C#=1
        super().__init__(width, height, external_vcc)

    def write_cmd(self, cmd):
        self.temp[0] = 0x80  # Co=1, D/C#=0
        self.temp[1] = cmd
        self.i2c.writeto(self.addr, self.temp)

    def write_data(self, buf):
        self.write_list[1] = buf
        self.i2c.writevto(self.addr, self.write_list)


class SSD1306_SPI(SSD1306):
    def __init__(self, width, height, spi, dc, res, cs, external_vcc=False):
        self.rate = 10 * 1024 * 1024
        dc.init(dc.OUT, value=0)
        res.init(res.OUT, value=0)
        cs.init(cs.OUT, value=1)
        self.spi = spi
        self.dc = dc
        self.res = res
        self.cs = cs
        import time

        self.res(1)
        time.sleep_ms(1)
        self.res(0)
        time.sleep_ms(10)
        self.res(1)
        super().__init__(width, height, external_vcc)

    def write_cmd(self, cmd):
        self.spi.init(baudrate=self.rate, polarity=0, phase=0)
        self.cs(1)
        self.dc(0)
        self.cs(0)
        self.spi.write(bytearray([cmd]))
        self.cs(1)

    def write_data(self, buf):
        self.spi.init(baudrate=self.rate, polarity=0, phase=0)
        self.cs(1)
        self.dc(1)
        self.cs(0)
        self.spi.write(buf)
        self.cs(1)

WIDTH  = 128                                            # oled display width
HEIGHT = 32                                             # oled display height

i2c = I2C(0)                                            # Init I2C using I2C0 defaults, SCL=Pin(GP9), SDA=Pin(GP8), freq=400000
print("I2C Address      : "+hex(i2c.scan()[0]).upper()) # Display device address
print("I2C Configuration: "+str(i2c))                   # Display I2C config


oled = SSD1306_I2C(WIDTH, HEIGHT, i2c)                  # Init oled display

# Raspberry Pi logo as 32x32 bytearray
buffer = bytearray(b"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00|?\x00\x01\x86@\x80\x01\x01\x80\x80\x01\x11\x88\x80\x01\x05\xa0\x80\x00\x83\xc1\x00\x00C\xe3\x00\x00~\xfc\x00\x00L'\x00\x00\x9c\x11\x00\x00\xbf\xfd\x00\x00\xe1\x87\x00\x01\xc1\x83\x80\x02A\x82@\x02A\x82@\x02\xc1\xc2@\x02\xf6>\xc0\x01\xfc=\x80\x01\x18\x18\x80\x01\x88\x10\x80\x00\x8c!\x00\x00\x87\xf1\x00\x00\x7f\xf6\x00\x008\x1c\x00\x00\x0c \x00\x00\x03\xc0\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00")

# Load the raspberry pi logo into the framebuffer (the image is 32x32)
fb = framebuf.FrameBuffer(buffer, 32, 32, framebuf.MONO_HLSB)

# Clear the oled display in case it has junk on it.
oled.fill(0)

# Blit the image from the framebuffer to the oled display
oled.blit(fb, 96, 0)

# Add some text
oled.text("Raspberry Pi",5,5)
oled.text("Pico",5,15)

# Finally update the oled display so the image & text is displayed
oled.show()

运行后，如图所示结果。如何加入到Mu环境中需要再查找相关资料，网友的后续补充。将ssd1306部分单独拷贝一个文件，通过Mu上的文件进行操作即可。

四、蜂鸣器

蜂鸣器的操作，根据直播课老师的蜂鸣器测试代码来测试打开/关闭蜂鸣器，我的蜂鸣器连接到D18上，代码如下：

# 在这里写上你的代码 :-)
import time,machine
from machine import Pin, I2C
from ssd1306 import SSD1306_I2C

i2c=I2C(0,sda=Pin(8),scl=Pin(9),freq=400000)
oled = SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

buzzer_pin = machine.Pin(18,machine.Pin.OUT)
while True:
    buzzer_pin.value(1)
    oled.fill(0)
    oled.text('buzzer on',0,12,1)
    oled.show()
    time.sleep(0.3)
    
    buzzer_pin.value(0)
    oled.fill(0)
    oled.text('buzzer off',0,12,1)
    oled.show()
    time.sleep(0.7)

首先在Mu软件上点击文件，将ssd1306.py托到PICO上，再次点击文件，运行可用，编辑代码，直接运行即可听到蜂鸣器响，OLED上显示蜂鸣器的状态。

视频4

五、总结

通过这个活动，学到了很多知识，通过实践知道哪里不懂不会，再由老师讲解，坛友点拨，真是事半功倍，非常感谢EEWORLD，感谢老师们。

吾妻思萌

带载能力还行吗？供电得足啊，要不容易莫名重启

wangerxian

【灯棒上只要是不是连续2个灯坏掉，其他灯就可以正常亮】这是为什么？

wangerxian

好像这个驱动外设挺简单的。

多点学习啊

厉害了！！！，刚好想学习这方面的知识，感谢分享厉害了！！！，刚好想学习这方面的知识，感谢分享不错啊

爱吃鱼的加菲猫

OLED的代码我直接拷贝到mu里不行呀，会提示各种格式错误，不知道楼主的不提示吗？

lugl4313820

大佬的教程非常好，学习了！

lingxin_yuhe

吾妻思萌发表于 2023-5-31 15:26 带载能力还行吗？供电得足啊，要不容易莫名重启

目前单个测试的，没遇到供电不足问题

lingxin_yuhe

爱吃鱼的加菲猫发表于 2023-6-1 00:01 OLED的代码我直接拷贝到mu里不行呀，会提示各种格式错误，不知道楼主的不提示吗？

我的没出现问题，如果有问题，仔细阅读错误提示，一般都能够根据错误说明定位到问题。

lingxin_yuhe

wangerxian 发表于 2023-5-31 17:15 【灯棒上只要是不是连续2个灯坏掉，其他灯就可以正常亮】这是为什么？

说实话，我还在研究这个WS2813灯棒。

可以重点研究断点续传这个功能，我现在还在雾里呢，研究明白了来补充啊。

吾妻思萌

lingxin_yuhe 发表于 2023-6-1 10:58 目前单个测试的，没遇到供电不足问题

我是带了一个移动硬盘还有一个u盘差了鼠标键盘，1.5A的手机充电器，有时候用的用的就重启了。

【得捷电子Follow me第1期】+ 任务2 驱动外设 [复制链接]

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