一、WS2812介紹

WS2812是一種廣泛使用的地址可控制的RGB LED模塊，其內(nèi)置驅(qū)動(dòng)電路和控制芯片，允許用戶通過單線信號(hào)控制多個(gè)LED的顏色和亮度。以下是WS2812模塊的一些主要特點(diǎn)和應(yīng)用：

主要特點(diǎn)

單線控制: WS2812模塊通過單一數(shù)據(jù)線進(jìn)行控制，簡(jiǎn)化了連接線的復(fù)雜度。

地址可控: 每個(gè)WS2812 LED都有獨(dú)立的地址，這意味著你可以分別控制每個(gè)LED的顏色和亮度，適合制作動(dòng)態(tài)效果。

多彩顯示: 支持全彩顯示，通?？梢曰旌霞t色、綠色和藍(lán)色三基色，產(chǎn)生多種顏色。

鏈?zhǔn)竭B接: 支持多顆WS2812 LED串聯(lián)，可以方便地?cái)U(kuò)展LED的數(shù)量，只需將下一顆LED的數(shù)據(jù)線連接到前一顆LED上。

高亮度和高密度: WS2812 LED具有較高的亮度，可以在較大面積上提供均勻的光效，適合室內(nèi)外裝飾和顯示。

控制精度: 通常提供256級(jí)亮度（8位）和1670萬種顏色選擇，確保豐富的視覺效果。

主控制板上的WS2812部分如下圖：

原理圖

主控制板上WS2812模塊的接線圖如下：

可以看到一共有八個(gè)模塊級(jí)聯(lián)在一起，并且由PA12控制。

通信原理

WS2812的數(shù)據(jù)協(xié)議采用單線歸零碼的通訊方式，支持串行級(jí)聯(lián)接口，能通過一根信號(hào)線完成數(shù)據(jù)的接收與解碼。每個(gè)燈就是一個(gè)像素點(diǎn)，每個(gè)像素點(diǎn)的三基色顏色可實(shí)現(xiàn)256級(jí)亮度顯示，完成16777216種顏色的全真色彩顯示。

像素點(diǎn)在上電復(fù)位以后，DIN端接受從控制器傳輸過來的數(shù)據(jù)，首先送過來的24bit數(shù)據(jù)被第一個(gè)像素點(diǎn)提取后，送到像素點(diǎn)內(nèi)部的數(shù)據(jù)鎖存器，剩余的數(shù)據(jù)經(jīng)過內(nèi)部整形處理電路整 形放大后通過DO端口開始轉(zhuǎn)發(fā)輸出給下一個(gè)級(jí)聯(lián)的像素點(diǎn)，每經(jīng)過一個(gè)像素點(diǎn)的傳輸，信號(hào)減少24bit。像素點(diǎn)采用自動(dòng)整形轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，使得該像素點(diǎn)的級(jí)聯(lián)個(gè)數(shù)不受信號(hào)傳送的限制，僅受限信號(hào)傳輸速度要求。

控制方式

因?yàn)槭褂玫氖菃慰偩€，一根線完成一個(gè)燈要顯示的24位顏色數(shù)據(jù)，是通過高低電平的時(shí)間長度來確定發(fā)送的是什么數(shù)據(jù)。24位的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見下圖。

其中G代表三色中的綠色，R代表三色中的紅色，B表示三色中的藍(lán)色。例如想要只顯示紅色則發(fā)送 0X00FF00即可。

控制時(shí)序

發(fā)送24位顏色數(shù)據(jù)，是通過高低電平的時(shí)間長度來確定發(fā)送的是0還是1。

發(fā)送一位數(shù)據(jù)0，需要總線拉高T0H的時(shí)間再拉低T0L的時(shí)間，WS2812才會(huì)自動(dòng)識(shí)別該數(shù)據(jù)是0。

發(fā)送一位數(shù)據(jù)1，需要總線拉高T1H的時(shí)間再拉低T1L的時(shí)間，WS2812才會(huì)自動(dòng)識(shí)別該數(shù)據(jù)是1。

二、驅(qū)動(dòng)代碼編寫

WS2812的驅(qū)動(dòng)方法有很多種，定時(shí)器＋DMA,SPI+DMA，軟件模擬等，我們這里選擇軟件模擬時(shí)序的方式來驅(qū)動(dòng)。

首先初始化GPIO口，將PA12口配置為推挽輸出。注意CW32F030和CW32L012的時(shí)鐘配置區(qū)別。

void WS2812_Init(void)
{
        __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//開啟時(shí)鐘
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 
        GPIO_InitStruct.IT=GPIO_IT_NONE;
        GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//推挽輸出
        GPIO_InitStruct.Pins=GPIO_PIN_12;
        GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
        GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStruct);

        RGB_Color_Init();//初始化所有燈
}

隨后根據(jù)時(shí)序的高低電平要求，先編寫一個(gè)ns延時(shí)，由于當(dāng)前使用主頻為64mhz，可以算出一個(gè)機(jī)器指令所需時(shí)間大概為1/64=15ns，然后加上GPIO電平翻轉(zhuǎn)時(shí)間即可。

/**************************
400ns延時(shí)
**************************/
void delay_400ns(void)//409
{
        __nop();__nop();__nop();__nop();__nop();//__nop();__nop();
}
/**************************
800ns延時(shí)
**************************/
void delay_800ns(void)//800
{
        __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();
}

然后根據(jù)時(shí)序所需的高低電平時(shí)間編寫0，1指令

/**************************
發(fā)送1
**************************/
void RGB_Send1(void)
{
        RGB_H;
        delay_800ns();
        RGB_L;
        delay_400ns();
}
/**************************
發(fā)送0
**************************/
void RGB_Send0(void)
{
        RGB_H;
        delay_400ns();
        RGB_L;
        delay_800ns();
}

然后就可以向芯片發(fā)送指令了，一個(gè)顏色分為RGB三個(gè)色域，一個(gè)色域?yàn)?位，所以我們需要八位數(shù)據(jù)一起發(fā)送，編寫如下代碼：

/**************************
發(fā)送顏色數(shù)據(jù)，高位先行
**************************/
void RGB_send_Data(uint8_t Data)
{
        uint8_t i;
        for(i=0;i

	

	這樣就可以向芯片發(fā)送指定的顏色數(shù)據(jù)啦，最后在封裝一下，我們想要的要求是指定某個(gè)燈亮某種顏色，或者指定某個(gè)燈熄滅，不能影響到其他燈，所以我們定義一個(gè)數(shù)組來裝下所有燈的顏色數(shù)據(jù)，到時(shí)候只需要改變數(shù)組中固定位置的值就可以直接改變顏色了，代碼如下：

	
/**************************
顯示顏色
n：第幾個(gè)燈
R：紅色
G：綠色
B：藍(lán)色
**************************/
void Send_RGB(uint8_t n,uint8_t R,uint8_t G,uint8_t B)
{
        uint8_t i;
        RGB_Data[3*n-3]=G;
        RGB_Data[3*n-2]=R;
        RGB_Data[3*n-1]=B;
        for(i=0;i

	

	最后在main函數(shù)編寫如下代碼（OLED顯示代碼不在此處列出）

	
int main(void)
{
        OLED_Init();//初始化
        OLED_ShowString(1,1,"Hello");//OLED顯示字符串
        WS2812_Init();
        while(1)
        {
                Send_RGB(1,255,0,0);//255,0,0對(duì)應(yīng)紅色
                Delay_ms(500);
                Send_RGB(1,0,255,0);//255,0,0對(duì)應(yīng)綠色
                Delay_ms(500);
                Send_RGB(1,0,0,255);//255,0,0對(duì)應(yīng)藍(lán)色
                Delay_ms(500);
        }
}

	

	三、工作現(xiàn)象

	在燒寫代碼之后，我們可以觀察到以下現(xiàn)象，OLED第一行第一列顯示HELLO，第一個(gè)RGB燈每隔500ms轉(zhuǎn)換一次顏色，在紅綠藍(lán)三色之間反復(fù)切換。