WS2812B彩灯 STM32HAL库开发:PWM+DMA(stm32f103c8t6)
目录
一、摘要
二、WS2812B介绍
三、CUBEMX配置
四、程序介绍(KEIL编译器)
五、数据手册
一、摘要
1、本文使用示例单片机型号为stm32f103c8t6,RGB型号为WS2812B;
2、主要实现功能是实现用PWM+DMA使RGB_LED亮起不同颜色的灯光;
3、目的:简单调通该型号RGB_LED,方便后续改编使用,希望各位读者可以依次做出更炫酷的效果。为了便于更好理解数据手册和单片机配置的关联,第二部分也放入了CUBEMX的部分配置图片
4、优点:DMA转运,硬件自动数据搬运(由内存到外设),减少CPU资源占用,第一次使用DMA可以先大致看一下DMA相关知识,这会让你很容易理解下面的一些配置
二、WS2812B介绍
( 为了便于更好理解数据手册和单片机配置的关联,第二部分也放入了CUBEMX的部分)
依据方向标识与单片机接好线路
注:VSS接5V
DIN接单片机PWM输出引脚(本文中接PA8引脚,即TIM1_PWM输出通道1)
DOUT接下一个LED的DIN引脚
此处重装值就是定时器一个周期从0计到89计90个数(后面介绍为什么是89)
通过控制PWM占空比发送0码和1码,额定周期为1.25us,则频率为800Khz
0码PWM占空比:
(0码高电平时间)/(周期)---> 0.4 / 1.25 = 0.32
用占空比乘以定时器重装值加一就是0码的CCR值(代表PWM高电平计数个数)--->
0.32 * (89+1) = 28.8(取28,实测不可以高于28,但23到28都可以)
1码PWM占空比:
同理计算:(1码高电平时间)/ (周期)---> 0.8 / 1.25 = 0.64
(占空比)*(重置值+1)= CCR ---> 0.64 * 1.25 = 57.6(取58)
每一个LED的R、G、B分别由八位数据控制颜色浓度,(每种颜色浓度有0~255档,理论上RGB就可以组成256的3次方中颜色组合)即每个LED需要24BIT数据,那么需要发送数据的总长度则为(要控制LED数量 n)*(24),每个LED保存24BIT将剩余位传给后面LED。全部数据发送完成后要继续发送大于24us的低电平作为RESET_CODE等才可以点亮。
三、CUBEMX配置
定时器配置
PWM频率:
Fpwm =Tclk / ((arr+1)*(psc+1))(单位:Hz)
上面提到数据传送频率为800Khz,Tclk为72Mhz,我们这里设置pcs = 0,arr= 89,得到频率刚好为800Khz。
占空比:
duty circle = TIM3->CCR1 / arr(单位:%)
TIM3->CCR1 用户设定值(即上述0码和1码占空比计算所得CCR)
PWM-DMA配置
1:DMA配置
2:添加一个DMA
3:选择定时器1的通道一外设
四、程序介绍(KEIL编译器)
RGB.H
#ifndef __RGB_H__
#define __RGB_H__#include "main.h"/*这里是上文计算所得CCR的宏定义*/
#define CODE_1 (58) //1码定时器计数次数
#define CODE_0 (25) //0码定时器计数次数/*建立一个定义单个LED三原色值大小的结构体*/
typedef struct
{uint8_t R;uint8_t G;uint8_t B;
}RGB_Color_TypeDef;#define Pixel_NUM 1 //LED数量宏定义,这里我使用一个LED,(单词pixel为像素的意思)void RGB_SetColor(uint8_t LedId,RGB_Color_TypeDef Color);//给一个LED装载24个颜色数据码(0码和1码)
void Reset_Load(void); //该函数用于将数组最后24个数据变为0,代表RESET_code
void RGB_SendArray(void); //发送最终数组
void RGB_RED(uint16_t Pixel_Len); //显示红灯
void RGB_GREEN(uint16_t Pixel_Len);//显示绿灯
void RGB_BLUE(uint16_t Pixel_Len); //显示蓝灯
void RGB_WHITE(uint16_t Pixel_Len);//显示白灯#endif
RGB.C
#include "RGB.h"
#include "tim.h"/*Some Static Colors------------------------------*/
const RGB_Color_TypeDef RED = {255,0,0}; //显示红色RGB数据
const RGB_Color_TypeDef GREEN = {0,255,0};
const RGB_Color_TypeDef BLUE = {0,0,255};
const RGB_Color_TypeDef SKY = {0,255,255};
const RGB_Color_TypeDef MAGENTA = {255,0,220};
const RGB_Color_TypeDef YELLOW = {127,216,0};
const RGB_Color_TypeDef OEANGE = {127,106,0};
const RGB_Color_TypeDef BLACK = {0,0,0};
const RGB_Color_TypeDef WHITE = {255,255,255};/*二维数组存放最终PWM输出数组,每一行24个
数据代表一个LED,最后一行24个0代表RESET码*/
uint32_t Pixel_Buf[Pixel_NUM+1][24]; /*
功能:设定单个RGB LED的颜色,把结构体中RGB的24BIT转换为0码和1码
参数:LedId为LED序号,Color:定义的颜色结构体
*/
void RGB_SetColor(uint8_t LedId,RGB_Color_TypeDef Color)
{uint8_t i; if(LedId > Pixel_NUM)return; //avoid overflow 防止写入ID大于LED总数for(i=0;i<8;i++) Pixel_Buf[LedId][i] = ( (Color.G & (1 << (7 -i)))? (CODE_1):CODE_0 );//数组某一行0~7转化存放Gfor(i=8;i<16;i++) Pixel_Buf[LedId][i] = ( (Color.R & (1 << (15-i)))? (CODE_1):CODE_0 );//数组某一行8~15转化存放Rfor(i=16;i<24;i++) Pixel_Buf[LedId][i] = ( (Color.B & (1 << (23-i)))? (CODE_1):CODE_0 );//数组某一行16~23转化存放B
}//最后一行装在24个0
void Reset_Load(void)
{uint8_t i;for(i=0;i<24;i++){Pixel_Buf[Pixel_NUM+1][i] = 0;}
}/*
功能:发送数组
参数:(&htim1)定时器1,(TIM_CHANNEL_1)通道1,((uint32_t *)Pixel_Buf)待发送数组,(Pixel_NUM+1)*24)发送个数,数组行列相乘
*/
void RGB_SendArray(void)
{HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim1, TIM_CHANNEL_1, (uint32_t *)Pixel_Buf,(Pixel_NUM+1)*24);
}/*
功能:显示红色
参数:Pixel_Len为显示LED个数
*/
void RGB_RED(uint16_t Pixel_Len)
{uint16_t i;for(i=0;i<Pixel_Len;i++)//给对应个数LED写入红色{RGB_SetColor(i,RED);}Reset_Load();RGB_SendArray();
}/*
功能:显示绿色
参数:Pixel_Len为显示LED个数
*/
void RGB_GREEN(uint16_t Pixel_Len)
{uint16_t i;for(i=0;i<Pixel_Len;i++)//给对应个数LED写入绿色{RGB_SetColor(i,GREEN);}Reset_Load();RGB_SendArray();
}/*
功能:显示蓝色
参数:Pixel_Len为显示LED个数
*/
void RGB_BLUE(uint16_t Pixel_Len)
{uint16_t i;for(i=0;i<Pixel_Len;i++)//给对应个数LED写入蓝色{RGB_SetColor(i,BLUE);}Reset_Load();RGB_SendArray();
}/*
功能:显示白色
参数:Pixel_Len为显示LED个数
*/
void RGB_WHITE(uint16_t Pixel_Len)
{uint16_t i;for(i=0;i<Pixel_Len;i++)//给对应个数LED写入白色{RGB_SetColor(i,WHITE);}Reset_Load();RGB_SendArray();
}//也可以继续添加其他颜色,和颜色变化函数等
main.c
在此处调用RGB头文件
在while(1)里写入想要的颜色变化,这里现象为红绿蓝白四种颜色1秒变化一次
五、数据手册
百度云盘 WS2812B
阿里云盘 WS2812B
ok,简单讲到这里,希望你可以依次添加更多功能复杂的函数,做出更炫酷更有趣的LED颜色变幻,如果有什么地方感觉说的不清晰可以留言评论
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