【STM32CubeMX】WS2812彩灯

news2024/10/6 0:29:54

前言

有时间我就按照网上的时序推理了WS2812的传输时序。之前就推过时序了，但是当时时序好像没对，因为没用逻辑分析仪查看，就以为通过电片机的运行主频，在控制NOP，就能得到us级的延时控制，但是真实的情况是，调用调用函数，运行循环之类的对于us级来说也需要大量时间了，所以所推时序时，一定要用逻辑分析仪或示波器查看，时序电平的实际反转时间。

本文要点：1.WS2812的时序基础。2.基于STM32HAL库函数，的引脚电平反转，与WS2812数据传输的代码实现。优点：代码可能简单易懂。缺点：单纯的引脚反转，时序达不到WS2812所指定的要求，但是在控制一盏灯时，只要放在主循环中确能跑出，指定颜色的代码。所以说发出来给大家参考参考。有时间在用DMA写一个看看。

环境

STM32F103C6T6系统板，72MHz主频
基于STM32CubeMX生成的HAL库代码
keil5中，进行代码的编写修改

WS2812

时序基础
数据结构

代码实现

以下给出三个关键块的代码 WS2812S.H WS2812S.C main.c

下面中main.c中省略了，WS2812S数据引脚的初始化定义，还有WS2812S.H引脚的宏定义。大家可以自行调整配置。

WS2812S.H

#include "main.h"
#include <WS2812S.H>

//超低时间总得要些东西来堵塞
void WS2812S_Delay_300ns()
{
	__NOP;__NOP;__NOP;__NOP;__NOP;
}

void WS2812S_Delay_800ns()
{
	for(char i=1;i>0;i--)
	{
		__NOP;__NOP;__NOP;__NOP;__NOP;
	}	
}

//0.1纳秒延时(没用了可忽视)
void WS2812S_Delay_us(int Num)
{
	for(;Num>0;Num--)
	{
		for(char js=7;js>0;js--)
		{
			__NOP();
		}
	}
}
//WS2812S高电平
void WS2812S_H()
{
	HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_SET);
	WS2812S_Delay_800ns();
	HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_RESET);
	WS2812S_Delay_300ns();
}
//WS2812S低电平
void WS2812S_L()
{
	HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_SET);
	WS2812S_Delay_300ns();	
	HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_RESET);
	WS2812S_Delay_800ns();
}
//WS2812S时序复位
void WS2812S_R()
{
	//HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_SET);
	HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_RESET);
	WS2812S_Delay_us(50);
}

//WS2812S写入字节
void WS2812S_WR(uint8_t dat)
{
	uint8_t i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		if(dat & (1 << (7-i)))
		{
			WS2812S_H();
		}
		else
		{
			WS2812S_L();
		}
	}
}
//WS2812S点亮LED
void WS2812S_WRLED(uint8_t green,uint8_t red,uint8_t blue)
{
	HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_RESET);
	WS2812S_WR(green);
	WS2812S_WR(red);
	WS2812S_WR(blue);
	HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_SET);
	WS2812S_R();
}
//十次的传输
void WS2812S_WRLED10(uint8_t green,uint8_t red,uint8_t blue)
{
	char i;
	for(i=0;i<10;i++)
	{
		WS2812S_WRLED(green,red,blue);
	}
}

WS2812S.C

#ifndef __WS2812S_H__
#define __WS2812S_H__

void WS2812S_H(void);
void WS2812S_L(void);
void WS2812S_R(void);
void WS2812S_WR(uint8_t dat);
void WS2812S_Delay_us(int Num);
void WS2812S_WRLED(uint8_t green,uint8_t red,uint8_t blue);
void WS2812S_WRLED10(uint8_t green,uint8_t red,uint8_t blue);
#endif

main.c

//主函数中导人库后，调用配置即可
WS2812S_WRLED10(0,0,255);	//WS2812S灯珠

时序问题

main.c调用WS2812S.H函数中WS2812S的’0’码和’1’码的函数，就已经完全超过时序要求的了。组成高电平的部分没超，低电平的超了。因为调用的过程中不可避免的有循环，函数之类的调用，增加了时间。

在这里插入图片描述

//WS2812S高电平
void WS2812S_H()
{
	HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_SET);
	//WS2812S_Delay_800ns();
	HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_RESET);
	//WS2812S_Delay_300ns();
}
//WS2812S低电平
void WS2812S_L()
{
	HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_SET);
	//WS2812S_Delay_300ns();	
	HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_RESET);
	//WS2812S_Delay_800ns();
}

但是我在主函数中，单纯的调用引脚电平反转，就貌似能组成可以用的时序电平时间。从一定程度上就能验证我上面的说法，调用的过程中不可避免的有循环，函数之类的调用，增加了时间。当然一般的模块都是要封装成模块，还有用循环来发送数据位的，所以说在主函数中直接调用肯定是行不通的。

在这里插入图片描述

HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(WS2812S_GPIO_Port, WS2812S_Pin, GPIO_PIN_RESET);