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开头不多叨叨，直接进入主题：
WS2812的驱动原理：
首先明白高低电平的表示方法：
低电平（0 code）： 0.35us的高电平+0.8us的低电平
高电平（1 code）：0.7us的高电平+0.6us的低电平
之前有一期使用PWM+DMA 使用Dshot协议驱动电调的文章，里面表示高低电平也是这种方式。
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然后看一下数据包怎么发送到每个灯珠：D1、D2、D3、D4
? ? ? ? 1、红框左侧是第一包数据，我们先看D1拿到了一包3*24的数据，然后自己留下first 24bit。
然后将剩下的2*24bit传给D2，D2留下second 24bit，将最后24bit传给D3。D4没有数据可拿，就不会亮。
? ? ? ? 2、然后中间间隔>=50us后，认为是第二包数据。
? ? ? ? 3、所以原理类似于：从第一排往后传卷子，一人留一张。【来自上学时的恐惧】
==========================分割线========================
所以我们就需要将每颗灯珠需要的24bit，按照它要求的高低电平的表示方式传输即可。如果你看过我之前写的Dshot驱动电调的文章，那么可以利用PWM+DMA组成数据包发送。今天我选择使用另一种方式：SPI+DMA模拟灯珠需要的信号。
首先解决SPI发送要求的高低电平的问题：
?我们只需要让SPI_MOSI发送引脚输出一个0xE0，就可以模拟0 code。
发送0xF8模拟 1 code。
举个例子：如果要发送R:0x80? ? G:0x08? ? ?B:0x11.? 即发送
1000 0000? ? ? ? ? ?0000 1000? ? ? ? ?0001 0001
用0xE0代替0、0xF8代替1，那么实际输出：（低位往后放、高位往前放）
?0xE0?0xE0?0xE0?0xE0? ? ? 0xE0?0xE0?0xE0?0xF8?
0xE0 0xE0?0xE0?0xF8? ? ? 0xE0?0xE0?0xE0??0xE0
?0xF8 ?0xE0?0xE0??0xE0 ? ?0xF8 ?0xE0?0xE0??0xE0
?============================================================
再来解决发送频率的问题：
从上面我们可以知道：?最短需要0.85us发出一个 0 Code（低电平）。最长可以1.45us
SPI模拟一个0 code要发出0xE0，即8个bit。
拿低电平来计算：??
????????最快：单个bit耗时：0.85/8? ? 频率：1/0.85*8≈9.41MHz
????????最慢：单个bit耗时：1.45/8? ? 频率：1/1.45*8≈5.52MHz
所以我们的SPI通信频率只要保持在这个区间内，应该就没问题。
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上CubeMx配置图：
因为我们只需要使用SPI的发送引脚，所以选择只发送模式。
?打开DMA模式。配置好之后就可以生成代码了。
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核心代码：
// GRB格式
/*************************************************************
** Function name: CreatData
** Descriptions: 组合数据 并拷贝到BUFF中对应的位置
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
static void CreatData(PWS2812_Struct pWs2812, uint8_t index, uint8_t R,uint8_t G,uint8_t B){
// 先组合成8*3个字节的数据
uint8_t temp[24] = {0};
for (uint8_t i=0;i<8;i++){
temp[i] = (G & 0x01) ? WS_BIT_1 : WS_BIT_0;
G = G >> 1;
}
for (uint8_t i=0;i<8;i++){
temp[i+8] = (R & 0x01) ? WS_BIT_1 : WS_BIT_0;
R = R >> 1;
}
for (uint8_t i=0;i<8;i++){
temp[i+16] = (B & 0x01) ? WS_BIT_1 : WS_BIT_0;
B = B >> 1;
}
// 拷贝到对应的Buff中
memcpy(&pWs2812->sendBuff[index*24], temp, 24);
}
?我们需要填入RGB的参数来输出对应的数据包，利用位运算即可。
完整代码：
【.c文件】
#include "ws2812Frame.h"
uint32_t gWS2812_TimeCNT;
// GRB格式
/*************************************************************
** Function name: WS2812SendMassge
** Descriptions: 通过SPI发送WS2812的数据
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void WS2812SendMassge(uint8_t *sendBuff, uint16_t sendSize){
HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi1, sendBuff, sendSize);
}
/*************************************************************
** Function name: CreatData
** Descriptions: 组合数据 并拷贝到BUFF中对应的位置
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
static void CreatData(PWS2812_Struct pWs2812, uint8_t index, uint8_t R,uint8_t G,uint8_t B){
// 先组合成8*3个字节的数据
uint8_t temp[24] = {0};
for (uint8_t i=0;i<8;i++){
temp[i] = (G & 0x01) ? WS_BIT_1 : WS_BIT_0;
G = G >> 1;
}
for (uint8_t i=0;i<8;i++){
temp[i+8] = (R & 0x01) ? WS_BIT_1 : WS_BIT_0;
R = R >> 1;
}
for (uint8_t i=0;i<8;i++){
temp[i+16] = (B & 0x01) ? WS_BIT_1 : WS_BIT_0;
B = B >> 1;
}
// 拷贝到对应的Buff中
memcpy(&pWs2812->sendBuff[index*24], temp, 24);
}
/*************************************************************
** Function name: SetWSColor
** Descriptions: 设置WS2812颜色
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void SetWSColor(PWS2812_Struct pWs2812, uint8_t index, uint8_t R,uint8_t G,uint8_t B){
CreatData(pWs2812,index,R,G,B);
}
/*************************************************************
** Function name: ClearAllColor
** Descriptions: 清除所有颜色（关闭灯光）
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void ClearAllColor(PWS2812_Struct pWs2812){
for (uint8_t i=0;i<pWs2812->num;i++){
CreatData(pWs2812,i,0,0,0);
}
}
/*************************************************************
** Function name: ClearIndexColor
** Descriptions: 清除指定WS2812的颜色
** Input parameters: index ： 灯珠的序号 从0开始
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void ClearIndexColor(PWS2812_Struct pWs2812,uint8_t index){
if (index >= pWs2812->num){
return ;
}
CreatData(pWs2812,index,0,0,0);
}
/*************************************************************
** Function name: WS2812SendDataLoop
** Descriptions: WS2812数据发送函数，需要放到循环中
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
** Remarks: None
*************************************************************/
void WS2812SendDataLoop(PWS2812_Struct ws2812){
static uint32_t startTime = 0;
if ( WS2812_TIMEOUT(10,startTime) ){
// 这里会指向SPI的发送函数 最上面的第一个函数
ws2812->WS2812DataTransmit(ws2812->sendBuff, ws2812->num * WS_DATALENGTH);
startTime = WS2812_GETTIME();
}
}【.h文件】
#ifndef ws2812Frame_h
#define ws2812Frame_h
#include "main.h"
#include "stdint.h"
#include "string.h"
#define WS_BIT_1 0xF8
#define WS_BIT_0 0xE0
#define WS_RESET 0x00
#define WS_DATALENGTH 24
struct SWS2812_Struct {
void (*WS2812DataTransmit)(uint8_t *pData, uint16_t dataSize);
uint8_t num;
uint8_t index;
uint8_t *sendBuff;
};
typedef struct SWS2812_Struct WS2812_Struct;
typedef WS2812_Struct *PWS2812_Struct;
#define WS2812_INIT(name,xNum,xSendBuff,xWS2812DataTransmit) \
WS2812_Struct name = { \
.num = xNum, \
.index = 0, \
.sendBuff = xSendBuff, \
.WS2812DataTransmit = xWS2812DataTransmit, \
};
/*************************************************************
** Function name: WS2812_TIMEBASE
** Descriptions: 时基,放在周期为1ms的函数里面执行
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: None
*************************************************************/
#define WS2812_TIMEBASE(ms) \
gWS2812_TimeCNT+= ms
/*************************************************************
** Function name: WS2812_GETTIME
** Descriptions: 获取起始时间
** Input parameters: None
** Output parameters: None
** Returned value: (uint32_t)起始时间
*************************************************************/
#define WS2812_GETTIME(void) \
gWS2812_TimeCNT
/*************************************************************
** Function name: WS2812_TIMEOUT
** Descriptions: 检查超时
** Input parameters: timeOut：(uint32_t)超时时间
** startTime:(uint32_t)开始的时间
** Output parameters: None
** Returned value: false,未超时，true，超时
*************************************************************/
#define WS2812_TIMEOUT(timeOut,startTime) \
((gWS2812_TimeCNT - startTime) >= timeOut ? 1 : 0)
void SetWSColor(PWS2812_Struct pWs2812, uint8_t index, uint8_t R,uint8_t G,uint8_t B);
void ClearAllColor(PWS2812_Struct pWs2812);
void ClearIndexColor(PWS2812_Struct pWs2812,uint8_t index);
void WS2812SendDataLoop(PWS2812_Struct ws2812);
extern uint32_t gWS2812_TimeCNT;
#endif /* ws2812Frame_h */
最后使用SetWSColor函数成功点亮！
上图：
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