基于STM32C031 gpio模拟时序经验分享

只看该作者 · 2023-4-4 09:38

前言
WS2812的驱动方式目前大致为gpio，spi，time+pwm
gpio会占用cpu，spi或spi+dma需要对spi频率进行配置，time+pwm+dma用起来相对复杂些。
本次用的是gpio通过 ` __NOP() ` 延时来模拟ws2812的时序。
为啥不用spi或pwm是因为spi无法配置为7MHZ或14MHZ stm32c031的时钟48mhz可以/2/4/8/16/32 这几种分频。实际是驱动不了，显示乱的。pwm的话本人实力有限，也不好用丢数据

一、CUBEMX配置

二、WS2812驱动时序
通过示波器将 __NOP();的用时记录然后逐次增加
一个nop大概占用30-40ns
0码为400+850ns
1码为850+400ns

1.WS2812.C
代码如下（示例）：

#include "ws2812.h"
uint8_t ws_data[WS_ARRAY_SIZE]={0};
void WS_0(void)
{
LL_GPIO_SetOutputPin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
__NOP();__NOP();__NOP();
LL_GPIO_ResetOutputPin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
__NOP();
}
void WS_1(void)
{
LL_GPIO_SetOutputPin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
LL_GPIO_ResetOutputPin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
__NOP();__NOP();__NOP();
}
void WS_RST(void)
{
uint16_t i=0;
LL_GPIO_ResetOutputPin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
for(i=0;i<860;i++)
{
__NOP();
}
}
void ws2812_set_num(uint16_t num ,uint8_t r,uint8_t g,uint8_t b)
{
ws_data[(num-1)*3]=g;
ws_data[(num-1)*3+1]=r;
ws_data[(num-1)*3+2]=b;
}
void ws2812_rgb_all(u8 ws_count,u8 ws_r,u8 ws_g,u8 ws_b)
{
static uint8_t rgb_wsi;
for(rgb_wsi=1;rgb_wsi<=ws_count;rgb_wsi++)
{
ws_data[(rgb_wsi-1)*3]=ws_g;
ws_data[(rgb_wsi-1)*3+1]=ws_r;
ws_data[(rgb_wsi-1)*3+2]=ws_b;
}
//ws2812_refresh(ws_count);
}
void ws2812_refresh(u8 ws_count)
{
uint8_t ws_ri=0;
for(;ws_ri<ws_count*3;ws_ri++)
{
if((ws_data[ws_ri]&0x80)==0) WS_0(); else WS_1();
if((ws_data[ws_ri]&0x40)==0) WS_0(); else WS_1();
if((ws_data[ws_ri]&0x20)==0) WS_0(); else WS_1();
if((ws_data[ws_ri]&0x10)==0) WS_0(); else WS_1();
if((ws_data[ws_ri]&0x08)==0) WS_0(); else WS_1();
if((ws_data[ws_ri]&0x04)==0) WS_0(); else WS_1();
if((ws_data[ws_ri]&0x02)==0) WS_0(); else WS_1();
if((ws_data[ws_ri]&0x01)==0) WS_0(); else WS_1();
}
//延时一段时间
WS_RST();
}

复制代码

2.WS2812.H
代码如下（示例）：

#ifndef _WS2812_H_
#define _WS2812_H_
#include "gpio.h"
typedef unsigned char u8;
#define WS_ARRAY_SIZE 64
void ws2812_refresh(u8 ws_count);//显示
void ws2812_rgb_all(u8 ws_count,u8 ws_r,u8 ws_g,u8 ws_b);//所有LED颜色配置
void ws2812_set_num(uint16_t num ,uint8_t r,uint8_t g,uint8_t b);//配置单个显示
#endif

复制代码

3.显示

while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
for(i = 1; i < 29; i++)//显示28个
{
ws2812_set_num(i, 1, 0, 0);//红色
}
ws2812_refresh(28);//显示全部数据
ws2812_rgb_all(28, 0, 0, 0);//清除数据
HAL_Delay(800);
for(i = 1; i < 29; i++)//显示28个
{
ws2812_set_num(i, 0, 1, 0);//绿色
}
ws2812_refresh(28);
ws2812_rgb_all(28, 0, 0, 0);
HAL_Delay(800);
for(i = 1; i < 29; i++)//显示28个
{
ws2812_set_num(i, 0, 0, 1);//蓝色
}
ws2812_refresh(28);
ws2812_rgb_all(28, 0, 0, 0);
HAL_Delay(800);
}

复制代码

实验现象

只看该作者 · 2023-4-4 23:44

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只看该作者 · 2024-8-31 23:12

在驱动WS2812 LED时，不同的方法有各自的优缺点。

只看该作者 · 2024-8-31 23:13

提到的使用GPIO配合__NOP()延时来模拟WS2812的时序是一种较为简单直接的方法

只看该作者 · 2024-9-13 17:51

nop的时间是固定的嘛？长时间运行会不会不稳定？

只看该作者 · 2024-9-17 14:35

一个nop大概占用30-40ns 0码为400+850ns 1码为850+400ns

只看该作者 · 2024-9-17 14:57

gpio会占用cpu，spi或spi+dma需要对spi频率进行配置

只看该作者 · 2024-10-2 21:46

本次用的是gpio通过 ` __NOP() ` 延时来模拟ws2812的时序