【得捷电子Follow me第2期】+任务3：控制WS2812B【光感控幻彩灯】

alanlan86

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#准备工作
- Adafruit ESP32-S3 TFT Feather开发板
- （A）支持板载按键（BOOT/BUTTON)作为输入
- （B）板载WS2812B 三色LED灯（集成驱动）
![](https://www.eeworld.com.cn/huodong/digikey_follow_me/image/5483.jpg)
- DFRobot的一块模拟环境光传感器板
- （A）光照度范围：支持1~6000Lux
- （B）支持3.3V和5V输入，模拟信号输出，采用ESP32的ADC（A0引脚）进行电压采集
- （C） 环境光监测模块介绍资料：https://wiki.dfrobot.com/DFRobot_Ambient_Light_Sensor_SKU_DFR0026

![](https://dfimg.dfrobot.com/data/DFR0026/20140710/_DSC0318.jpg?imageView2/1/w/564/h/376)
#WS2812B
![](https://www.eeworld.com.cn/huodong/digikey_follow_me/image/5483zst.jpg)

###幻彩LED
- 虽然在CiruitPython的代码库中，有相对现成的WS2812B的驱动库neopixel，但是从了解和弄清楚原理的角度大家可以详细查阅一下WS2812B的规格书：
https://pdf1.alldatasheetcn.com/datasheet-pdf/view/1179113/WORLDSEMI/WS2812B.html
###特性
- WS2812B不仅有LED光源，而且集成了驱动控制部分，可以用串接方式进行连接，使得灯珠阵列连接线简洁方便
- WS2812B每个芯片接收一个24bit的RGB颜色数值，串接之间通过移位进行传递。
- WS2812B识别串接信号线上的”0“和”1“信号是通过判断信号高电平持续时间和低电平的持续时间，进行宽度识别，从而判断出RGB数据。
- 其中，通常的单片机（或其他主控）采用C代码驱动/与WS2812B通信时，会TIMER+GPIO反转，或者硬件SPI传数来实现。满足0和1信号的宽度，即可被WS2812B芯片识别。

#软件设计
##代码库
- 用到的代码库有：analogio用于环境光模拟信号采集、neopixel和rainbowio做WS2812B控制、asyncio用于多任务调度
```python
import asyncio
import time
import board
import analogio
import digitalio
from rainbowio import colorwheel
import neopixel
```

##环境光采集
- 在环境光强度低于2000时，将调节彩虹灯闪烁的间隔时间
```python
async def lightbrighneess(controls):
    while True:
        print(analog_pin.value)
        if (analog_pin.value < 2000):
          controls.delay = 0.5
        else:
          controls.delay = 0.05
            
        await asyncio.sleep(1)
```

##彩虹灯

```python
def rainbow(delay, state):
    for color_value in range(255):
        pixel[0] = colorwheel(color_value)
        if (state == True):
            time.sleep(delay)
            
async def blink(controls):
    """Blink animation on ."""
    while True:
        rainbow(controls.delay, False)
        await asyncio.sleep(controls.delay)
```
##按键扫描
- 通过轮询扫描按键的状态，进行LED的控制（幻彩LED的旁边的LED灯）
```python
async def monitor_button(button, controls):
        while True:
            if not button.value:
                led.value = True
            else:
                led.value = False
            await asyncio.sleep(0)
```

#综合源代码
- 为方便多任务调度以及按键的轮询效果，采用了asyncio模块，进行了多任务的设计
- 整个工程设计了3个task任务：button_task、lightsensor_task、blink_task，分别控制按键、环境光传感器采集、WS2812B闪灯动作

```python
# SPDX-FileCopyrightText: 2021 Kattni Rembor for Adafruit Industries
# SPDX-License-Identifier: MIT
"""CircuitPython analog pin value example"""

import asyncio
import time
import board
import analogio
import digitalio
from rainbowio import colorwheel
import neopixel

class AnimationControls:
    """The controls to allow you to vary the rainbow and blink animations."""
    def __init__(self):
        self.reverse = False
        self.wait = 1
        self.delay = 0.05
        
def rainbow(delay, state):
    for color_value in range(255):
        pixel[0] = colorwheel(color_value)
        if (state == True):
            time.sleep(delay)
            
async def lightbrighneess(controls):
    while True:
        print(analog_pin.value)
        if (analog_pin.value < 2000):
          controls.delay = 0.5
        else:
          controls.delay = 0.05
            
        await asyncio.sleep(1)

async def blink(controls):
    """Blink animation on ."""
    while True:
        rainbow(controls.delay, False)
        await asyncio.sleep(controls.delay)

async def monitor_button(button, controls):
        while True:
            if not button.value:
                led.value = True
            else:
                led.value = False
            await asyncio.sleep(0)

led = digitalio.DigitalInOut(board.LED)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

button = digitalio.DigitalInOut(board.BUTTON)
button.switch_to_input(pull=digitalio.Pull.UP)

analog_pin = analogio.AnalogIn(board.A0)

pixel = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, 1)
pixel.brightness = 0.3

async def main():
    animation_controls = AnimationControls()
    
    button_task = asyncio.create_task(monitor_button(button, animation_controls))
    lightsensor_task = asyncio.create_task(lightbrighneess(animation_controls))
    blink_task = asyncio.create_task(blink(animation_controls))

# This will run forever, because no tasks ever finish.
    await asyncio.gather(button_task, lightsensor_task, blink_task)

asyncio.run(main())
```
#调试

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_729533" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=729533&handlekey=savephoto_729533">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

#演示
<div id="player_f07fd0b985b8c52eb6b9c3da8751c6bc0" class="localvideo-box"></div><div class="localvideo-title">光感_按键_调光WS2812B</div><br/>

lugl4313820

通过轮询扫描按键的状态，进行LED的控制（幻彩LED的旁边的LED灯）

学习了

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