【瑞萨RA8D1评测】第四篇：SPI驱动ws2812全彩LED

eew_cT3H5d

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本帖最后由 eew_cT3H5d 于 2024-7-23 23:58 编辑

先看效果：

WS2812B-5050是一个集控制电路与发光电路于一体的智能外控LED光源；其外型采用最新的molding封装工艺，将IC与发光芯片封装在一个5050的封装尺寸中，每个元件即为一个像素点；像素点内部包含了智能数字接口数据锁存信号整形放大驱动电路，还包含有高精度的内部振荡器和可编程定电流控制部分，有效保证了像素点光的颜色高度一致。

它能显示RGB三原色组合成的颜色显示灯，封装为5050，有四个引脚，分别是VCC、VSS、DIN、DOUT . 它的控制协议非常简单，通过一根信号线就可以进行串行异步信号发送

WS2812的级联控制协议是非常简单的。在串行通讯中使用不同高低电平脉冲表示数据0,1编码。通过发送三组24bit的编码，可以控制三个级联的WS2812灯的颜色。每组24bit对应的GRB编码如下所示。发送颜色顺序为GRB，字节的高位在前

WS2812驱动芯片采用单线归零码的通讯方式，芯片在上电复位以后，DIN端接收从控制器传输过来的数据。首先送过来的24 bit数据被第一个芯片提取后，送到芯片内部的数据锁存器。剩余的数据经过内部整形处理电路整形放大后，通过DO端口开始转发输入给下一个级联的芯片，每经过一个芯片的传输，信号减少24 bit。芯片采用自动整形转发技术，使得该芯片的级联个数不受信号传送的限制，仅仅受限信号传输速度要求。

驱动波形逻辑分析仪测试：

逻辑分析仪波形显示：

瑞萨RA8D1通过SPI总线控制ws2812

第一步：在上一个工程继续添加SPI驱动模块

配置SPI通道，通过配置通道3可以直接将SPI引脚P309、P311、P310这样直接通过开发板的引出排针引脚直接接入ws2812

经查询将SPI的配置速度设为7.5M，相关时钟可以为60Mhz或者120Mhz

配置系统时钟，采用内部时钟，相关时钟配置120Mhz

第二步：添加ws2812底层驱动库

ws2812.c文件

/*
 * ws2812.c
 *
 *  Created on: 2023年10月31日
 *      Author: Administrator
 */

#include <WS2812/ws2812.h>
#include "hal_data.h"
extern fsp_err_t err ;
extern volatile bool g_transfer_complete ;

//灯条显存SPI数据缓存
uint8_t gWs2812bDat_SPI[WS2812B_AMOUNT * 24+88] = {0};
//灯条显存
tWs2812bCache_TypeDef gWs2812bDat[WS2812B_AMOUNT] = {

//R    G      B
0XFF, 0X00, 0X00,   //0
0X00, 0XFF, 0X00,   //1
0X00, 0X00, 0XFF,   //2
0X00, 0XFF, 0XFF,   //3
0XFF, 0X00, 0XFF,   //4
0XFF, 0XFF, 0X00,   //5
0XFF, 0XFF, 0XFF,   //6
0X00, 0X00, 0X00,   //7
};

void WS2812b_Set(uint16_t Ws2b812b_NUM, uint8_t r,uint8_t g,uint8_t b)
{
    uint8_t *pR = &gWs2812bDat_SPI[88+(Ws2b812b_NUM) * 24 + 8];
    uint8_t *pG = &gWs2812bDat_SPI[88+(Ws2b812b_NUM) * 24];
    uint8_t *pB = &gWs2812bDat_SPI[88+(Ws2b812b_NUM) * 24 + 16];

    for(uint8_t i = 0; i <  8; i++) {
        if(g & 0x80) {
            *pG = CODE_1;
        }
        else {
            *pG = CODE_0;
        }
        if(r & 0x80) {
            *pR = CODE_1;
        }
        else {
            *pR = CODE_0;
        }
        if(b & 0x80) {
            *pB = CODE_1;
        }
        else {
            *pB = CODE_0;
        }
        r <<= 1;
        g <<= 1;
        b <<= 1;
        pR++;
        pG++;
        pB++;
    }
}
void WS2812B_Task(void)
{
    uint8_t dat = 0;
    for(int i=0;i<88;i++)
    {
        gWs2812bDat_SPI[i]=0;

    }
    //将gWs2812bDat数据解析成SPI数据
    for(uint8_t iLED = 0; iLED < WS2812B_AMOUNT; iLED++)
    {
        WS2812b_Set(iLED, gWs2812bDat[iLED].R, gWs2812bDat[iLED].G, gWs2812bDat[iLED].B);
    }
    //总线输出数据

    /* Send the reset command */
    g_transfer_complete = false;
    err = R_SCI_B_SPI_Write(&g_sci_spi3_ctrl, gWs2812bDat_SPI, sizeof(gWs2812bDat_SPI), SPI_BIT_WIDTH_8_BITS);
    assert(FSP_SUCCESS == err);
    /* Wait for SPI_EVENT_TRANSFER_COMPLETE callback event. */
    while (  g_transfer_complete==false)
    {
        ;
    }
//    //使总线输出低电平
//    g_transfer_complete = false;
//     err = R_SCI_SPI_Write(&g_spi0_ctrl, dat, 1, SPI_BIT_WIDTH_8_BITS);
//     assert(FSP_SUCCESS == err);
//     /* Wait for SPI_EVENT_TRANSFER_COMPLETE callback event. */
//     while (  g_transfer_complete==false)
//     {
//         ;
//     }

    //帧信号：一个大于50us的低电平
     R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
}

ws2812.h文件

/*
 * ws2812.h
 *
 *  Created on: 2023年10月31日
 *      Author: Administrator
 */

#ifndef _WS2812_H_
#define _WS2812_H_

#include <stdint.h>

//            编码 0 : 11000000
#define CODE_0      0xc0
//            编码 1 : 11111000
#define CODE_1      0xF8
/*ws2812b灯珠数量*/
#define WS2812B_AMOUNT      8

typedef struct
{
    uint8_t R;
    uint8_t G;
    uint8_t B;
} tWs2812bCache_TypeDef;

extern tWs2812bCache_TypeDef gWs2812bDat[WS2812B_AMOUNT];

void WS2812b_Set(uint16_t Ws2b812b_NUM, uint8_t r,uint8_t g,uint8_t b);
void WS2812B_Task(void);


#endif /* WS2812_H_ */

这个是主程序运行代码，让ws2812显示不同颜色

第三步：进行编译程序

第四步：程序运行效果：成功点亮ws2812全彩LED，SPI驱动一次性成功

视频演示：

ws2812

参考来源：

1.https://blog.csdn.net/qq_24312945/article/details/134152211

2.https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1267092-1-1.html

okhxyyo

看着真不错呀这个！！！这个灯是真好看

eric_wang

效果很炫

Maker_kun

干货满满，显示效果拉满

lugl4313820

确实是一个学习的好教程。结果ADC采集，可以玩出新花样。

eew_cT3H5d

okhxyyo 发表于 2024-7-24 10:27 看着真不错呀这个！！！这个灯是真好看

加个漂亮灯罩就可以当作床头灯了

eew_cT3H5d

lugl4313820 发表于 2024-7-24 16:43 确实是一个学习的好教程。结果ADC采集，可以玩出新花样。

ADC采样声音吗？随音乐节奏变换显示不同颜色

eew_cT3H5d

Maker_kun 发表于 2024-7-24 11:46 干货满满，显示效果拉满

WS2812显示一致性还是非常不错的

eew_cT3H5d

eric_wang 发表于 2024-7-24 10:27 效果很炫

WS2812可玩性太高了，显示效果很好

秦天qintian0303

WS2812B扽时序得间隔怎么控制？

se7ens

谢谢分享，WS2812的原理讲解得很清晰

逻辑分析仪都用上了，高大上啊

另外，为啥用SPI协议来驱动WS2812模块呢，不是只需要一个控制信号DIN就可以了吗

eew_cT3H5d

se7ens 发表于 2024-7-26 18:07 谢谢分享，WS2812的原理讲解得很清晰逻辑分析仪都用上了，高大上啊另外，为啥用SPI协议来驱动WS281 ...

是的，需要一根数据线就可以控制了

eew_cT3H5d

秦天qintian0303 发表于 2024-7-26 13:46 WS2812B扽时序得间隔怎么控制？

每个灯的间隔数据时间吗？

jobszheng5

太棒了。

这效果看来酷酷的

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