【N32G435x】用PWM+DMA驱动WS281X RGB彩灯的产品级源码分享
本帖最后由 6552918 于 2022-3-4 22:43 编辑#申请原创#
@21小跑堂
这次的N32优质帖征集活动不错，可以更好的体验国民技术的通用MCU的特点，能够让大家更深入的体验国民的通用MCU，也能让大家看到更多的干货，在此我来抛个砖！！！这次分享的是使用PWM+DMA驱动WS2812B(兼容WS2811)的方式和源码，源码内支持查询驱动方式和中断驱动方式，是一款可以产品级应用的方式，在此源码基础上可以根据自己的需求修改即可。下面我们先看看RGB彩灯WS2812B和WS2811的简单介绍WS2812B和WS2811在供电；驱动数量；24bit数据结构和0 1码高低电平定义上有差别，但大致是兼容的，在代码里我通过宏定义进行了兼容。接下来我介绍一下具体源码源码由5个文件组成delay.c ->官方BSP内的延时函数支持微妙 毫秒延时delay.h ->官方BSP内的延时函数头文件n32g43x_it.c ->中断函数文件WS281X.c ->WS2812B和WS2811的驱动文件WS281X.h ->WS2812B和WS2811的驱动文件头文件
delay.c和delay.h是国民官方BSP内的延时函数文件，文件内实现的us和ms延时函数，可以方便的使用，在使用相关延时函数前需要调用void delay_init(void)对系统时钟进行初始化。我重点介绍一下n32g43x_it.c ；WS281X.c ；WS281X.h这3个文件
WS281X.h内定义了和灯珠驱动的相关宏定义//#define WS2811 -> 芯片为WS2811开启此宏 两宏互斥#define WS2812B -> 芯片为WS2812B开启此宏两宏互斥#define PWM_DMA_IRQ -> 使用PWM DMA中断开启此宏
#define PIXEL_NUM14 //灯带1灯数（组数）#define PIXEL_NUM23 //灯带2灯数（组数）#define PIXEL_NUM32 //灯带3灯数（组数）#define PIXEL_NUM41 //灯带4灯数（组数）#define PIXEL_NUM51 //灯带5灯数（组数）#define PIXEL_NUM (PIXEL_NUM1+PIXEL_NUM2+PIXEL_NUM3+PIXEL_NUM4+PIXEL_NUM5) 定义了驱动的灯数（组数）；
定义了WS2811和WS2812B的0 1码PWM占空比定义，这里WS_HIGH和WS_LOW的值会再后面初始化函数时介绍。
接下来我来介绍一下WS281X.c这个文件函数void WS281x_Init(void) 对PWM输出用到的GPIO进行了初始化；对PWM输出相关的定时器进行了初始化，对PWM输出相关的DMA进行了初始化; 对PWM输出相关的中断进行了初始化；在相关外设初始化前要打开相关外设的时钟。PWM输出使用GPIOA的6脚（TIM3的通道1），开启复用模式
这里DMA使用的是通道2，在开启DMA模式时通过宏定义PWM_DMA_IRQ开启了DMA的NVIC相关操作。这里重点介绍一下N32G435的DMA，尽管通道不多，但真的十分灵活，所有请求都可以映射到任意8个通道上，这让使用变得非常自由。DMA_RequestRemap(DMA_REMAP_TIM3_UP, DMA, DMA_CH2, ENABLE);这个函数实现了请求与通道的映射。
DMA_InitStructure.BufSize = 0; //传输次数-》为0不发送当DMA传输次数为0时，即使有相关请求也不会进行传输操作！！！ 在这里使用更新事件触发DMA请求。在定时器相关初始化过程中，涉及到PWM的周期和占空比问题，在用户手册中相关描述如下：在函数中相关参数为TIM_TimeBaseInitStruct.Period= 68 - 1;/* 54M / 68 = 794.12K (小于800K) */（TIM3的时钟总线最大频率为54M，而WS2812B的数据发送速度最大为800K，所以将TIM3_AR寄存器值设定为68（794.12K约等于1.26us），以便将输出频率控制在最接近800K的速率以内。）TIM_OCInitStruct.Pulse= 0;（对应的寄存器为TIM3_CDDATx的值，此值由DMA进行传输赋值，以便控制占空比。）在开启DMA模式时通过宏定义PWM_DMA_IRQ开启了TIM3的NVIC相关操作。
外设初始化完成后，还要对灯珠进行初始化，就行将所要控制的灯珠，都设置为熄灭状态。void WS281x_CloseAll(void) 函数将显示buffer全部填充为“0”（0码对应的占空比数值），再通过WS281x_Show();控制PWM输出开始。
WS281x_Show()内，先检查DMA传输次数是否为0，不为0说明传输未完成，需要等待完成，再将TIM3_CDDATx的值清0，然后在关闭DMA通道情况下对传输次数赋值，然后开启通道，最后使能TIM3就开始PWM的输出了。在使用查询方式输出情况下，使用PWM_DMA_IRQ宏控制的部分是查询传输是否完成的相关操作。这部分涉及到2块内容，一块是DMA传输是否完成，领一部分是PWM输出是否完成，因为DMA传输完成是先于PWM输出完成的，为保证WS2812B的控制信号准确，要在PWM传输完成后马上关闭PWM输出才行。本文件的其他函数是和显示效果相关的，可以根据自己的需求选择，再此就不详细介绍了。
当使用PWM+DMA中断传输方式，就涉及到n32g43x_it.c文件的内容。由于开启PWM+DMA中断方式后，DMA传输完中断先产生，会先进void DMA_Channel2_IRQHandler(void)函数，在函数内确认是传输完中断后进入相关操作，先清除传输完成标志，关闭通道，然后再开启TIM的更新中断，在PWM完成最后一个周期的输出后进入TIM3的更新中断，再更新中断内要先清除TIM3_CDDAT1为0（以便保证输出为低电平，在下图中显示，如果TIM3_CDDAT1不为0，有可能会使输出为高电平，这样是不满足WS2812B的时序要求的），然后清除更新中断标志，关闭TIM3，禁用TIM3的更新中断。至此，在使用PWM+DMA驱动WS2812B(兼容WS2811)的整个过程就介绍完成，相关源码一并提供，希望对有需求的朋友有所帮助。源码在附件中，欢迎大家下载。https://www.bilibili.com/video/BV1x34y1q7tX/
不错啊 有源码的东西真的是好东西 楼主的灯条好好看哟，学习了，感谢楼主。 感谢楼主分享 不错，感谢分享。 WS281X 使用定时器可以吗 N32G435 用的pwm可行？ alvpeg 发表于 2022-3-3 22:09
WS281X 使用定时器可以吗
定时器不就是用PWM吗？ i1mcu 发表于 2022-3-3 22:26
N32G435 用的pwm可行？
必须可以，我就是用435调试的 如何用dma修改pwm呢 以前用过延时操作。 最多支持多少个WS281X RGB彩灯 不是可以spi+dma吗 感谢楼主的分享，不错的一个案例哦。 这个值得学习的案例 感谢分享 最大支持多少的控制 WS281X RGB彩灯效果怎么样 我倾向于用SPI 引脚方式。