众所周知,WS2812 是一种集成了控制电路和 RGB LED 的智能灯珠,可以通过单线传输数据控制多个灯珠的颜色和亮度。使用 MCU 的 SPI 接口驱动 WS2812,可以实现更高效、灵活的控制。
主要应用场景包括:
1. LED 灯带和灯条:家居装饰,商业照明,景观照明
2. LED 点阵屏:信息显示,广告宣传,创意展示
3. LED 灯具:智能灯泡,台灯、落地灯, 氛围灯
4. 玩具模型:为玩具模型添加炫酷的灯光效果
使用 SPI 驱动 WS2812 的优势:
更高的刷新率: SPI 接口的传输速率比单总线更高,可以实现更流畅的灯光效果。
更灵活的控制: SPI 接口可以更方便地与其他外设通信,实现更复杂的控制逻辑。
更低的 CPU 占用率:SPI 接口通常由硬件实现,可以减轻 CPU 的负担。
CH573系列/583系列/592系列MCU,在使用SPI模拟WS2812波形时,MISO-PA15引脚上的实时电平,会影响MOSI-PA14引脚上的空闲电平状态,故建议SPI驱动WS2812的场景下,固定PA15的电平,不要接其他外设。
异常场景:当PA15引脚上为高电平时,PA14一组波形输出完,空闲态也变为高电平,会影响WS2812识别下一组波形的起始值
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最近比较火的多模无线SOC CH585系列,实测SPI0已改良,PA14在输出一组DMA波形后,空闲电平始终为低电平,驱动不受PA15实时电平的影响,释放出PA15可以接其他外设。使能SPI后,PA14的GPIOset/reset接口失效,空闲电平固定为低电平;失能SPI后可以正常输出拉高/拉低PA14。
驱动WS2812主要函数:
/*
* 将GRB灰度转换为通过SPI的DMA发出的比特流。每个WS2812灯珠需要12个字节来驱动。
* uint8_t *grb_pdest: SPI缓存数组
* uint8_t *grb_psrc: GRB灰度
* uint16_t len: 灯珠数量
* */
void grb_scale_2_spi_buff(uint8_t *pdest_grb, uint8_t *psrc_grb, uint16_t len)
{
memset(pdest_grb, 0, len*3*4); //数组清零
// G/R/B驱动中的一个编码位用4个SPI位表示。每种色彩8个编码位,需要4字节。驱动G/R/B共24个位,故需要SPI波形中的96个位即12个字节来表示。
for(uint16_t i=0; i<len; i++)
{
for(uint8_t j=0; j<3; j++) //G/R/B三种色彩轮流配置
{
for(uint8_t k=0; k<4; k++) //每种色彩8位灰度,用4个字节表示
{
for(uint8_t m=0; m<2; m++) //每个字节包含两个ws2812编码位
{
if( psrc_grb[3*i + j] & (0x80 >> (2*k + m)) )
{
pdest_grb[3*4*i + 4*j +k] |= (GRB_CODE_1 >> (m*4));
//PRINT("1 ");
}
else
{
pdest_grb[3*4*i + 4*j +k] |= (GRB_CODE_0 >> (m*4));
//PRINT("0 ");
}
}
//PRINT("%x ", spi_grb_buff[3*4*i + 4*j +k]);
}
}
//PRINT("\n");
}
//PRINT("\n");
}
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