如何使用PWM驱动WS2812B

只看该作者 · 2025-2-26 19:11

WS2812B是一种常见的RGB LED灯带，每个LED都可以独立控制颜色和亮度。使用PWM（脉宽调制）驱动WS2812B时，通常通过微控制器（如Arduino、ESP32等）生成特定的PWM信号来控制LED的颜色和亮度。

1. 硬件连接
VCC：接5V电源

GND：接地

DIN：接微控制器的PWM输出引脚

2. PWM信号要求
WS2812B的通信协议基于特定的时序，每个bit的数据通过PWM信号的占空比来表示：

0：高电平时间约0.35µs，低电平时间约0.80µs

1：高电平时间约0.70µs，低电平时间约0.60µs

3. 代码实现
以Arduino为例，使用Adafruit_NeoPixel库可以方便地控制WS2812B。

安装库
在Arduino IDE中，通过库管理器安装Adafruit_NeoPixel库。

示例代码

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#include <Adafruit_NeoPixel.h>



#define PIN 6  // PWM输出引脚

#define NUM_LEDS 30  // LED数量



Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);



void setup() {

  strip.begin();

  strip.show();  // 初始化所有LED为关闭状态

}



void loop() {

  // 设置第一个LED为红色

  strip.setPixelColor(0, strip.Color(255, 0, 0));

  strip.show();

  delay(500);



  // 设置第二个LED为绿色

  strip.setPixelColor(1, strip.Color(0, 255, 0));

  strip.show();

  delay(500);



  // 设置第三个LED为蓝色

  strip.setPixelColor(2, strip.Color(0, 0, 255));

  strip.show();

  delay(500);



  // 关闭所有LED

  for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {

    strip.setPixelColor(i, 0);

  }

  strip.show();

  delay(500);

}

4. 注意事项
电源：确保电源足够稳定，避免电压波动影响LED显示效果。

信号线：信号线长度不宜过长，避免信号衰减。

刷新率：WS2812B的刷新率较高，确保微控制器的处理能力足够。

通过以上步骤，你可以使用PWM信号驱动WS2812B LED灯带，实现丰富的灯光效果。

只看该作者 · 2025-2-26 19:13

使用PIC16F877A的PWM模块驱动WS2812B LED灯带需要手动生成符合WS2812B通信协议的信号。由于WS2812B的通信协议对时序要求非常严格，通常需要使用定时器和手动控制GPIO引脚来生成所需的PWM信号。
以下是使用PIC16F877A驱动WS2812B的步骤和示例代码：
1. 硬件连接
VCC：接5V电源

GND：接地

DIN：接PIC16F877A的GPIO引脚（如RC2）

2. WS2812B通信协议
WS2812B的通信协议基于特定的时序：

0：高电平时间约0.35µs，低电平时间约0.80µs

1：高电平时间约0.70µs，低电平时间约0.60µs

每个LED需要24位数据（8位绿色 + 8位红色 + 8位蓝色）

数据发送完毕后，需要至少50µs的低电平复位信号。

3. PIC16F877A配置
PIC16F877A的PWM模块无法直接生成WS2812B所需的信号，因此需要通过定时器和手动控制GPIO引脚来实现。

定时器配置
使用定时器（如Timer0或Timer1）来生成精确的延时。

根据PIC16F877A的时钟频率（如4MHz、8MHz等），计算定时器的预分频和计数值，以生成0.35µs和0.70µs的高电平时间。

GPIO配置
配置一个GPIO引脚（如RC2）为输出模式，用于发送数据信号。

4. 代码实现
以下是一个简单的示例代码，使用PIC16F877A的GPIO和定时器来驱动WS2812B。

初始化代码

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#include <xc.h>



#define _XTAL_FREQ 4000000  // 4MHz时钟频率

#define DIN_PIN RC2         // 数据引脚连接到RC2



void WS2812B_SendBit(uint8_t bit) {

    if (bit) {

        DIN_PIN = 1;        // 高电平

        __delay_us(0.7);    // 0.7µs高电平

        DIN_PIN = 0;        // 低电平

        __delay_us(0.6);    // 0.6µs低电平

    } else {

        DIN_PIN = 1;        // 高电平

        __delay_us(0.35);   // 0.35µs高电平

        DIN_PIN = 0;        // 低电平

        __delay_us(0.8);    // 0.8µs低电平

    }

}



void WS2812B_SendByte(uint8_t byte) {

    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {

        WS2812B_SendBit(byte & 0x80);  // 从最高位开始发送

        byte <<= 1;

    }

}



void WS2812B_SendColor(uint8_t green, uint8_t red, uint8_t blue) {

    WS2812B_SendByte(green);

    WS2812B_SendByte(red);

    WS2812B_SendByte(blue);

}



void WS2812B_Reset() {

    DIN_PIN = 0;            // 低电平

    __delay_us(50);         // 50µs复位信号

}



void main() {

    TRISC2 = 0;             // 设置RC2为输出

    DIN_PIN = 0;            // 初始化为低电平



    while (1) {

        // 设置第一个LED为红色

        WS2812B_SendColor(0, 255, 0);

        WS2812B_Reset();

        __delay_ms(500);



        // 设置第二个LED为绿色

        WS2812B_SendColor(255, 0, 0);

        WS2812B_Reset();

        __delay_ms(500);



        // 设置第三个LED为蓝色

        WS2812B_SendColor(0, 0, 255);

        WS2812B_Reset();

        __delay_ms(500);

    }

}

5. 代码说明
WS2812B_SendBit：发送一个bit（0或1），根据WS2812B的时序要求控制高电平和低电平的时间。

WS2812B_SendByte：发送一个字节（8位），从最高位开始发送。

WS2812B_SendColor：发送24位颜色数据（绿色、红色、蓝色）。

WS2812B_Reset：发送复位信号（50µs低电平）。

main：主循环中依次设置LED的颜色。

6. 注意事项
时钟频率：代码中的延时基于4MHz时钟频率。如果使用其他频率，需要调整延时函数。

信号精度：WS2812B对时序要求非常严格，确保延时函数的精度。

电源稳定性：确保5V电源稳定，避免电压波动影响LED显示效果。

通过以上方法，你可以使用PIC16F877A的GPIO和定时器来驱动WS2812B LED灯带。如果需要驱动多个LED，可以将颜色数据存储在数组中，并依次发送。

只看该作者 · 2025-2-26 19:15

或者这样做

复制

#include <xc.h>



#define _XTAL_FREQ 20000000  // 20MHz时钟频率

#define DIN_PIN RC2           // 数据引脚连接到RC2（PWM输出）



void PWM_Init() {

    // 配置PWM模块

    PR2 = 0xFF;               // PWM周期寄存器

    CCP1CON = 0x0C;           // 配置CCP1为PWM模式

    T2CON = 0x04;             // 启用Timer2，预分频为1

    CCPR1L = 0x00;            // 初始占空比为0

    TRISC2 = 0;               // 设置RC2为输出

}



void PWM_SetDuty(uint8_t duty) {

    CCPR1L = duty >> 2;       // 设置占空比高8位

    CCP1CONbits.DC1B = duty & 0x03;  // 设置占空比低2位

}



void WS2812B_SendBit(uint8_t bit) {

    if (bit) {

        PWM_SetDuty(180);     // 占空比约为70%（模拟“1”信号）

        __delay_us(0.7);     // 高电平时间0.7µs

    } else {

        PWM_SetDuty(90);      // 占空比约为35%（模拟“0”信号）

        __delay_us(0.35);     // 高电平时间0.35µs

    }

    PWM_SetDuty(0);           // 低电平

    __delay_us(0.6);          // 低电平时间

}



void WS2812B_SendByte(uint8_t byte) {

    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {

        WS2812B_SendBit(byte & 0x80);  // 从最高位开始发送

        byte <<= 1;

    }

}



void WS2812B_SendColor(uint8_t green, uint8_t red, uint8_t blue) {

    WS2812B_SendByte(green);

    WS2812B_SendByte(red);

    WS2812B_SendByte(blue);

}



void WS2812B_Reset() {

    PWM_SetDuty(0);           // 低电平

    __delay_us(50);          // 50µs复位信号

}



void main() {

    PWM_Init();              // 初始化PWM模块



    while (1) {

        // 设置第一个LED为红色

        WS2812B_SendColor(0, 255, 0);

        WS2812B_Reset();

        __delay_ms(500);



        // 设置第二个LED为绿色

        WS2812B_SendColor(255, 0, 0);

        WS2812B_Reset();

        __delay_ms(500);



        // 设置第三个LED为蓝色

        WS2812B_SendColor(0, 0, 255);

        WS2812B_Reset();

        __delay_ms(500);

    }

}

只看该作者 · 2025-2-27 19:36

我觉得应该是按照一定的字节，比如一次更新多少。定义一个缓存空间，然后按照一定的格式写入PWM，完成后，关闭PWM。

只看该作者 · 2025-2-28 15:02

目前看SPI是最适合的。可以之间当作数据发送。

只看该作者 · 2025-4-25 15:33

WS2812B的通信基于特定的时序协议，并通过PWM信号来控制LED的亮度和颜色。每个LED的颜色通过三个值（红、绿、蓝）进行表示，每个颜色由8位（即一个字节）来控制。

0的表示方式：高电平时间为0.35µs，低电平时间为0.80µs

1的表示方式：高电平时间为0.70µs，低电平时间为0.60µs

这些时间窗口会被嵌入在一个比特流中，控制每个LED的RGB颜色。

只看该作者 · 2025-4-25 17:18

可以使用 Adafruit_NeoPixel 库，这使得控制WS2812B变得非常简单。