基于STC8的WS2812b全彩灯实现

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。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12V高压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。可做成长条灯带，普通用于房屋装饰，婚庆现场装饰，舞台装饰等,所以掌握WS2812BLED的驱动还是非常重要的，这里以最基本的51内核的STC8单片机为例来驱动WS2812BLED

一、WS2812B概述及驱动原理

1、产品概述

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12V高压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。
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。

2、主要特点

● IC控制电路与LED点光源公用一个电源。
● 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3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1024点。
● 数据发送速度可达800Kbps。
● 光的颜色高度一致，性价比高。

3、主要应用领域

● LED全彩发光字灯串,LED全彩软灯条硬灯条,LED护栏管。
● LED点光源,LED像素屏,LED异形屏，各种电子产品，电器设备跑马灯。

4、实物与引脚

ws2812b如果要形成灯带，是串连在一起的，即DIN是连接在DO（或者DOU）引脚上的，连接如下图，模块内部有控制芯片的，会将芯片控制的颜色按位进行传输到对应的LED上。

模块引脚说明

5、驱动原理

每一个LED都需要24bit数据，形成RGB,RGB的数据格式如下

在这里需要注意的是发送时发送GRB，所以到时在写程序时特别要注意的了。
颜色的RGB码，大家都懂吧，不懂的请看下面操作

每一个LED都需要24bit数据,那么一位要么是1，要么是0了，如何表示数据0或者1的呢，请看官方资料

详细分析，可知，如果要发送1bit的数据0，那么要发送高电平并持续220ns_{420ns之间再发送低电平750ns}1.6us之间。如果要发送1bit的数据1，那么要发送高电平并持续220ns_{420ns之间再发送低电平750ns}1.6us之间。ws2812b内部有控制芯片，能够识别不同的电平宽度，这点很赞。

二、软件实现

1、原理图分析

本次的测试使用两个ws2812b全彩LED灯，下面是原理图与实物图,由图可知全彩灯连接在P54引脚上。

2、源码

Ws2812.c代码

sbit RGB_Data=P5^4;


void Ws2812_Init(void)
{
     
	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure;		//结构定义

	GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_4;		//指定要初始化的IO,
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_PP;		//推挽输出	
	GPIO_Inilize(GPIO_P5,&GPIO_InitStructure);		//初始化   P0表示P0组

}




void Delay1us(void)		//@12.000MHz
{
     
	unsigned char i;

	i = 2;
	while (--i);
}


 //us级别延时
void delay_us(int tm_us)
{
     
	while(tm_us--)
		Delay1us();
}

void RGB_SendByte(unsigned char Data) //12MHZ  _nop_()为83ns
{
     
	unsigned char i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
     
		//数字1
		if(Data&(0x80>>i))
		{
     
			RGB_Data = 1;
			Delay1us();
			RGB_Data = 0;
		
			_nop_();
			_nop_();
			_nop_();
			_nop_();
		}
		//数字0
		else
		{
     
			RGB_Data = 1;
			//220ns~420ns
			_nop_();
			_nop_();
			_nop_();
			_nop_();
			RGB_Data = 0;

			Delay1us();//750ns~1.6us
		}
	
	}
}

//发送24bit一帧数据  G->R->B 顺序发送
void RGB_Send24Bit(unsigned long  RGB)
{
     
	RGB_SendByte((unsigned char)((RGB>>8)&0xFF));//先发G 绿色
	RGB_SendByte((unsigned char)((RGB>>16)&0xFF));//再发R 红色
	RGB_SendByte((unsigned char)((RGB>>0)&0xFF));//最后发B 蓝色
}

//目前开发板只串联了2个RGB灯 
 void RGB_CtrlColor(unsigned long  RGB1,unsigned long  RGB2)
 {
     
	
	RGB_Send24Bit(RGB1);
	//延时一会
	delay_us(30);//不能超过50us  否则只能控制第一个灯，经过测试，这个不能大于50us，不知道是不是手册出错了。
	RGB_Send24Bit(RGB2);
	delay_us(300);//根据手册要大于300us

 }	

在不同的系统里只须知道_nop_();所有的时间，做出相对的修改即可。
主函数main.c

	int i;

	//全彩LED灯初始化
    Ws2812_Init();

   	//对全彩LED灯进行硬件稳定
	for(i=0; i<5; i++)
	{
     
		RGB_CtrlColor(0x000000, 0x000000);
	}

	 //显示颜色测试,输出黄蓝	
	 RGB_CtrlColor(0xFFFF00, 0x0000FF);

   while(1)
   {
     

   }

效果

总结，这个并不是最好的驱动方式，如果需要驱动大量的全彩LED，会占用CPU资源，最优的方法应该是DMA加SPI（波形表示0或1）的方式进行驱动才是最优的方式。后期会再出一期，请期待！！！！！！！！！！！！！！！！！