玩转X-CTR100 l STM32F4 l WS2812全彩LED灯

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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<len; i++)

    {

        ws2812_dispbuf[i][0] = red;

        ws2812_dispbuf[i][1] = green;

        ws2812_dispbuf[i][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***\r\n\r\n");    

    

    //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_NUM; 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_NUM; 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_NUM; 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。