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一、项目简介

        采用STM32f103C8t6单片机,使用HAL库编写。项目中针对初学者驱动WS2812时会遇到的一些问题,给出了解决方案。

二、ws2812驱动原理

        WS2812采用单线归零码的通讯方式,即利用高低电平的持续时间来确定0和1。这种通信方式优点是只需要一根通信线,缺点是对通信的时序要求较高。

        以官方数据手册的时序图为例,通信速率为800kbit/s,也就是PWM波的速率为800Kbit/s,每个PWM的周期为1.25微妙。PWM的一个周期即为一个数据帧,每个数据帧由一段高电平和一段低电平组成。下图为官方规定的数据传输时间:

T0H0码,高电平时间0.22 us~0.35 us
T0L0码,低电平时间0.58 us~1.0 us
T1H1码,高电平时间0.58 us~1.0 us
T1L1码,低电平时间0.22 us~0.42 us
RES帧间隔,低电平时间50us以上

        也就是说:一个1码,由2/3左右的高电平 和 1/3左右的低电平组成。

                           一个0码,由1/3左右的高电平 和 2/3左右的低电平组成。

        若定时器的时钟频率为72MHz,那么预分频值设置为0,比较值设置为89,这样产生的PWM波的频率就为800KHz,周期为1.25us。要发送1码时,设置占空比为60。要发送0码时,设置占空比为29。

        每个WS2812需要用24bit的数据来控制,当n个ws2812进行级联的时候,第一个灯会将第一个24bit的数据拦截,将后面的数据进行转发。第二个灯又会拦截第二个24bit的数据,将后面的数据进行转发。后面的逻辑也是一样,数据每经过一个灯,数据的前24bit就会被拦截下来,作为这个灯的显示内容。数据传输方法如下图所示:

        代码编写逻辑:初始化的时候,需生成一个显存数组,由DMA将数组中的内容实时搬运到定时器的比较寄存器中,DMA要开启循环模式。之后我们只需要更新显存数组中的数据,WS2812的显示内容就会被实时更新。

三、Cube MX 生成底层代码

1、配置Debug的模式

2、配置外部晶振

3、配置时钟

4、配置定时器

5、配置定时器的DMA

6、生成代码

四、代码编写

1、下面ws2812.c的代码

#include "ws2812.h"//显存数组,长度为 灯的数量*24+复位周期
uint16_t WS2812_RGB_Buff[LED_NUM*DATA_LEN+WS2812_RST_NUM] = {0}; /*** 函数:WS2812单灯设置函数* 参数:num:灯的位置,R、G、B分别为三个颜色通道的亮度,最大值为255* 作用:单独设置每一个WS2812的颜色
***/
void WS2812_Set(uint16_t num,uint8_t R,uint8_t G,uint8_t B)
{uint32_t indexx=(num*(3*8));for (uint8_t i = 0;i < 8;i++){//填充数组WS2812_RGB_Buff[indexx+i]      = (G << i) & (0x80)?WS_H:WS_L;WS2812_RGB_Buff[indexx+i + 8]  = (R << i) & (0x80)?WS_H:WS_L;WS2812_RGB_Buff[indexx+i + 16] = (B << i) & (0x80)?WS_H:WS_L;}
}//WS2812初始化函数
void WS2812_Init()
{//设置关闭所有灯for(int i=0;i<8;i++){WS2812_Set(i,0,20,0);}//作用:调用DMA将显存中的内容实时搬运至定时器的比较寄存器HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim2,TIM_CHANNEL_1,(uint32_t *)WS2812_RGB_Buff,sizeof(WS2812_RGB_Buff)/sizeof(uint16_t)); 
}

 2、下面为ws2812.h的代码

#include "main.h"
#include "tim.h"#define WS_H           60   // 1 码相对计数值
#define WS_L           29   // 0 码相对计数值
#define WS_REST        40   // 复位信号脉冲数量
#define LED_NUM         8   // WS2812灯个数
#define DATA_LEN       24   // WS2812数据长度,单个需要24个字节
#define WS2812_RST_NUM 50   // 官方复位时间为50us(40个周期),保险起见使用50个周期void WS2812_Init(void);
void WS2812_Set(uint16_t num,uint8_t R,uint8_t G,uint8_t B);

3.下面为main.c中调用的代码,效果为流水灯
 

/*** @brief  The application entry point.* @retval int*/
int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_DMA_Init();MX_TIM2_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */WS2812_Init();/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){//效果一,流水灯for(int i=0;i<8;i++){HAL_Delay(100);WS2812_Set(i,2*(i+1),4*(i+1),10*(i+1));}HAL_Delay(300);for(int i=0;i<8;i++){WS2812_Set(i,0,0,0);}HAL_Delay(100);//效果二,跑马灯
//	for(int i=0;i<8;i++)
//	{
//		HAL_Delay(100);
//		WS2812_Set(i,0,20,0);
//		if(i==0) WS2812_Set(7,0,0,0);
//		else     WS2812_Set(i-1,0,0,0);	
//	}/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}

五、烧录效果

六、注意事项

1、DMA的搬运方向为 内存(Memory) 到 外设(Peripheral)

2、DMA的模式为循环模式

3、DMA设置内存地址自增

七、其他问题请留言

http://www.fp688.cn/news/157745.html

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