如何使用X-CTR100控制器驱动WS2812灯环？

  

  

  WS2812B RGB全彩LED灯珠，只需通过一根信号线控制多个灯显示，本教程使用X-CTR100控制器驱动WS2812灯环。
  原理

  WS2812B是一个集控制电路与发光电路于一体的智能外控LED光源。其外型与一个5050LED灯珠相同，每个元件即为一个像素点。像素点内部包含了智能数字接口数据锁存信号整形放大驱动电路，还包含有高精度的内部振荡器和可编程定电流控制部分，有效保证了像素点光的颜色高度一致。
  WS2812B为新一代的RGB5050将控制电路与RGB芯片集成在一个5050封装的元器件中，构成一个完整的外控像素点。
  -内置信号整形电路，任何一个像素点收到信号后经过波形整形再输出，保证线路波形畸变不会累加。
  -内置上电复位和掉电复位电路。
  -每个像素点的三基色颜色可实现256级亮度显示，完成16777216种颜色的全真色彩显示，扫描频率不低于400Hz/s。
  -串行级联接口，能通过一根信号线完成数据的接收与解码。
  -任意两点传传输距离在不超过5米时无需增加任何电路。
  -当刷新速率30帧/秒时，低速模式级联数不小于512点，高速模式不小于1024点。
  -数据发送速度可达800Kbps。
  -光的颜色高度一致，性价比高。
  数据协议采用单线归零码的通讯方式，像素点在上电复位以后，DIN端接受从控制器传输过来的数据，首先送过来的24bit数据被第一个像素点提取后，送到像素点内部的数据锁存器，剩余的数据经过内部整形处理电路整形放大后通过DO端口开始转发输出给下一个级联的像素点，每经过一个像素点的传输，信号减少24bit。像素点采用自动整形转发技术，使得该像素点的级联个数不受信号传送的限制，仅仅受限信号传输速度要求。
  LED具有低电压驱动，环保节能，亮度高，散射角度大，一致性好，超低功率，超长寿命等优点。将控制电路集成于LED上面，电路变得更加简单，体积小，安装更加简便。
      
  

  

  常用灯条、灯环、点阵
      
  

  

  波形时序
      
  

  

      
  

  

  例程

  本例程实现X-CTR100控制器驱动WS2812全彩LED灯，并设计4种动态显示效果，拨码开关实现显示效果切换。
  硬件说明

  硬件资源：
  

• 串口UART1
  
• TIM3-CH1扩展接口（RH）
  
• WS2812灯环、灯条或灯带（需自备）
  
  

  如下以灯环为例进行说明，灯环连接X-CTR100控制器右侧H接口，使用处理器资源TIM3-CH1，灯环为5V供电。
      
  

  

  软件生态

  X-SOFT软件生态，X-API扩展文件如下。
  ax_ws2812.c—— WS2812驱动源文件
  ax_ws2812.h——WS2812操作接口头文件
  驱动代码采用DMA+PWM方式，参考正点原子MiniFly四轴源码，
  X-CTR100定时器TIM3产生800KHz（t=1.25us）的PWM，当传输bit=0时，设置占空比=0.4us/1.25us；传输bit=1时，设置占空比=0.8us/1.25us。
  传输完所有级联个数的数据后，再发送50us以上的低电平信号。
  接口函数
     

void AX_WS2812_Init(void); //WS2812初始化 void AX_WS2812_SetColor(uint8_t (*color)[3], uint8_t len); //WS2812设置灯条颜色

  
  该驱动可控制最多65536个彩灯，适用所有WS2812灯条、灯带、灯环、点阵。
  控制时序允许产生±150ns误差，示波器实测时序如下
      
  

  

  软件说明

  方便控制，增加设置WS2812灯条为单一RGB颜色函数。
     

/** * @简 述 WS2812设置灯条为单一颜色。 * @参 数 red 红色值 green：绿色值 blue：蓝色值 len：灯个数 * @返回值 无 */ void AX_WS2812_SetOneColor(uint8_t red, uint8_t green, uint8_t blue, uint8_t len) {     for(uint8_t i=0; i     {         ws2812_dispbuf[0] = red;         ws2812_dispbuf[1] = green;         ws2812_dispbuf[2] = blue;     }     AX_WS2812_SetColor(ws2812_dispbuf, len); }

  
  例程代码实现了4种显示效果，通过拨码开关切换，主程序如下。
     

int main(void) {        uint16_t i=0,j=0;     u8 res;         //X-CTR100初始化     AX_Init(115200);     printf("***X-CTR100 WS2812彩色LED灯例程***rnrn");            //设置系统中断优先级分组2     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);            //WS2812初始化     AX_WS2812_Init();         //显示黑色（关灯）     AX_WS2812_SetOneColor(0,0,0,WS2812_NUM);     AX_Delayms(10);         while (1)     {         res = AX_SW_GetSW12Status();                  switch (res) {     case 0: //8种颜色循环效果                 for(j=0; j                 {                     ws2812_dispbuf[j][0] = COLOR_RGB_LIST[i%8][0];                     ws2812_dispbuf[j][1] = COLOR_RGB_LIST[i%8][1];                     ws2812_dispbuf[j][2] = COLOR_RGB_LIST[i%8][2];                                }                 AX_WS2812_SetColor(ws2812_dispbuf, WS2812_NUM);                 AX_Delayms(100);         i++;                        break;     case 1: //色环转圈效果                 for(j=0; j                 {                     ws2812_dispbuf[j][0] = COLOR_RGB_LIST[(j+i)%8][0];                     ws2812_dispbuf[j][1] = COLOR_RGB_LIST[(j+i)%8][1];                     ws2812_dispbuf[j][2] = COLOR_RGB_LIST[(j+i)%8][2];                                         }                                AX_WS2812_SetColor(ws2812_dispbuf, WS2812_NUM);                 AX_Delayms(30); i++;                        break;             case 2: //蓝色呼吸灯效果                 for(j=0; j<255; j++) //亮节奏控制                 {                     AX_WS2812_SetOneColor(0,0,j,WS2812_NUM);                     AX_Delayms(1);                             }                 for(j=255; j>0; j--) //灭节奏控制                 {                     AX_WS2812_SetOneColor(0,0,j,WS2812_NUM);                     AX_Delayms(2);                                }                 AX_Delayms(100);                     break;             case 3: //红色单点转圈效果                                for(j=0; j                 {                     ws2812_dispbuf[j][0] = 0;                     ws2812_dispbuf[j][1] = 0;                     ws2812_dispbuf[j][2] = 0;                 }                 ws2812_dispbuf[i%8][0] = 0xFF;                 ws2812_dispbuf[i%8][1] = 0x0;                 ws2812_dispbuf[i%8][2] = 0x0;                                AX_WS2812_SetColor(ws2812_dispbuf, WS2812_NUM);                 AX_Delayms(30); i++;                        break;     default:         break; }         AX_Delayms(10);             } }

  
  特别注意：注意供电能力，单个彩灯白色状态下最大电流60mA，8个彩灯为480mA，如果彩灯再多，需要考虑USB贡献是否能带动，一般电脑USB2.0供电能力为500mA。
  如果供电能力不足，也可通过软件设计优化，每个颜色付值为255时电流最大，可通过减小付值减小电流。
  实现效果

  显示效果酷炫，如下。