STM32驱动WS2812D全彩LED

前言：

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1.简介

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 SMD5050 侧发光 LED 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， 电源稳压电路， 内置恒流电路， 高精度 RC 振荡器， 输出驱动采用 PWM 技术， 有效保证了像素点内光的颜色高一致性。

● IC控制电路与LED点光源共用一个电源。

● 控制电路与RGB芯片集成在一个5mm直径的圆头四脚直插封装的灯珠中， 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 2kHz/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 2 米时无需增加任何电路。

● 当刷新速率 30 帧/秒时， 级联数不小于 2048 点。

● 数据发送速度可达 800Kbps

2.通讯协议

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。

2.1 数据传输

对于 ns 延时，这里采用__nop() 实现，用 KEIL 调试了一下，发现几处的__nop()的延时不太一样，对于 72M主频，最小延时应该是：1/72000000=13.9ns，查询了一些资料，比较精确的延时还是得用示波器看一看。

2.2 24bit 数据结构

2.3 电路连接

图出处：天际智联STM32F103开源四轴

3.软件实现

头文件：

#define 	RGB_LED 	GPIO_Pin_9
#define		RGB_LED_HIGH	(GPIO_SetBits(GPIOB,RGB_LED))
#define 	RGB_LED_LOW		(GPIO_ResetBits(GPIOB,RGB_LED))

void RGB_LED_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;				 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);					
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_9);						 
}

/********************************************************/
//
/********************************************************/
void RGB_LED_Write0(void)
{
	RGB_LED_HIGH;
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	RGB_LED_LOW;
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();
}

/********************************************************/
//
/********************************************************/

void RGB_LED_Write1(void)
{
	RGB_LED_HIGH;
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();
	RGB_LED_LOW;
	__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
	__nop();__nop();
}

void RGB_LED_Reset(void)
{
	RGB_LED_LOW;
	delay_us(80);
}

void RGB_LED_Write_Byte(uint8_t byte)
{
	uint8_t i;

	for(i=0;i<8;i++)
		{
			if(byte&0x80)
				{
					RGB_LED_Write1();
			}
			else
				{
					RGB_LED_Write0();
			}
		byte <<= 1;
	}
}

void RGB_LED_Write_24Bits(uint8_t green,uint8_t red,uint8_t blue)
{
	RGB_LED_Write_Byte(green);
	RGB_LED_Write_Byte(red);
	RGB_LED_Write_Byte(blue);
}

//亮灯颜色设定，其他颜色以此类推
void RGB_LED_Red(void)
{
	 uint8_t i;
	//4个LED全彩灯
	for(i=0;i<4;i++)
		{
			RGB_LED_Write_24Bits(0, 0xff, 0);
	}
}

void RGB_LED_Green(void)
{
	uint8_t i;

	for(i=0;i<4;i++)
		{
			RGB_LED_Write_24Bits(0xff, 0, 0);
	}
}

void RGB_LED_Blue(void)
{
	uint8_t i;

	for(i=0;i<4;i++)
		{
			RGB_LED_Write_24Bits(0, 0, 0xff);
	}
}

RGB颜色的数值可从此链接查询:http://www.sioe.cn/yingyong/yanse-rgb-16/

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参考：

1.单总线led驱动芯片WS2811在linux下的驱动

2.RGB灯WS2812B