【庆典三：项目速成设计】MCXN947驱动WS2812

suncat0504 · 发表于 2024-12-5 11:51:46

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WS2812是一种基于数字信号传输的RGB LED灯珠，包含了三种颜色的LED和一个控制电路。

WS2812的工作电压范围比较宽，3.5V ～ 5.3V。其构成的三色LED参数：

驱动时，每个LED占用3个字节，数据形式为：

每个 bit 都是通过(一个高电平 + 一个低电平)表示。

按照这个要求，发送0码/1码，需要1/3.5≈3MHz的时钟。

WS2812的数据传输速率较慢，在使用单片机驱动WS2812时要注意传输速率。

在实际应用中经常使用级联方式，将多个WS2812串接起来，制作成灯条、灯带等方式。

在级联方式下的数据传输方法：

如果以SPI方式驱动WS2812，前面已经计算，SPI的时钟频率要达到3MHz。下例是使一个WS2812发绿色光，亮度为16的数据，

下面我就用MCXN947开发板编程驱动一款WS2812B模块（6个WS2812B）。MCXN947开发板有几组可用的SPI输出接口，这里只使用J2中的SPI的MOSI（J2 - 8）输出控制WS2812B，为了避免供电不足，不用开发板上的电源，而是使用独立的供电给WS2812B供电。开发环境使用MCUXpresso，在已有的SPI例程（frdmmcxn947_lpspi_edma_b2b_transfer_master）上进行修改。

追加的处理代码：

// 传输72字节，等同于24组码位
// 每个WS2812使用3个字节、24位控制，换成码位数据为96位，
// 这96位换算成码位字节数数据=96/8=12字节，6个WS2812就是6*12=72字节
#define TRANSFER_SIZE 72U /* Transfer dataSize */
// SPI主频设置为3MHz，保证WS2812的驱动时序
#define TRANSFER_BAUDRATE 3000000U /* Transfer baudrate - 3MHz */
#define LED_LD 10 //亮度，最大255
#define WS2812_NUM 6 //LED灯个数
#define SPI_NUM (WS2812_NUM*12) //LED灯对应SPI字节数(码位数据，供72字节)
uint8_t led_RGB[WS2812_NUM][3]; //LED对应的RGB，led_buff[i][0]-->绿，led_buff[i][1]-->红，led_buff[i][0]-->蓝.
// 将颜色装载到SPI发送数据单元
void convWS2812Data(void) {
uint8_t *px;
uint16_t i,j;
uint16_t k;
uint8_t dat;
// 测试用数据：红、绿、蓝、蓝、绿、红
// 第1个LED：红色
led_RGB[0][0] = 0;
led_RGB[0][1] = LED_LD; //红色的显示亮度
led_RGB[0][2] = 0;
// 第2个LED：绿色
led_RGB[1][0] = LED_LD; //绿色的显示亮度
led_RGB[1][1] = 0;
led_RGB[1][2] = 0;
// 第3个LED：蓝色
led_RGB[2][0] = 0;
led_RGB[2][1] = 0;
led_RGB[2][2] = LED_LD; //蓝色的显示亮度
// 第4个LED：蓝色
led_RGB[3][0] = 0;
led_RGB[3][1] = 0;
led_RGB[3][2] = LED_LD; //蓝色的显示亮度
// 第5个LED：绿色
led_RGB[4][0] = LED_LD; //绿色的显示亮度
led_RGB[4][1] = 0;
led_RGB[4][2] = 0;
// 第6个LED：红色
led_RGB[5][0] = 0;
led_RGB[5][1] = LED_LD; //红色的显示亮度
led_RGB[5][2] = 0;
// 初始化要发送的数据
for(i=0; i<SPI_NUM; i++) masterTxData[i] = 0;
// 设置中间变量使用的起始地址
px = &led_RGB[0][0]; //首地址
// 循环WS2812数量对应的红绿蓝三个字节数据
for(i=0, j=0; i<(WS2812_NUM*3); i++) {
dat = *px;
px++;
// 处理对应WS2812的字节数据，每个WS2812的绿红蓝3个字节，对应为24位。
// 每次处理2位
// 转换每个数据位对应的0码/1码为4位基本码位数据
for(k=0; k<4; k++) {
if(dat & 0x80)
masterTxData[j] = 0xE0; // 字码1 ： 1110xxxx，
else
masterTxData[j] = 0x80; // 字码0 ： 1000xxxx
if(dat & 0x40)
masterTxData[j] |= 0x0E; // 字码1 ： 1110
else
masterTxData[j] |= 0x08; // 字码0 ： 1000
// 每次处理2位，2位对应WS2912的一个字节
dat <<= 2;
// 指向下一个字节（红、绿、蓝顺序）
j++;
}
}
}

复制代码

在主程序处理中，完成了SPI外设的初始化后，启动WS2812的驱动处理：

// 配置WS2812数据
convWS2812Data();
/* Print out transmit buffer */
PRINTF("\r\n Master transmit:\r\n");
for (i = 0; i < TRANSFER_SIZE; i++) {
/* Print 16 numbers in a line */
if ((i % 12) == 0U) {
PRINTF("\r\n");
}
PRINTF(" %02X", masterTxData[i]);
}
PRINTF("\r\n");
// 启动传输
masterXfer.txData = masterTxData;
masterXfer.rxData = NULL;
masterXfer.dataSize = TRANSFER_SIZE;
isTransferCompleted = false;
LPSPI_MasterTransferEDMALite(EXAMPLE_LPSPI_MASTER_BASEADDR, &g_m_edma_handle,&masterXfer);
// 等待传输完成
while (!isTransferCompleted);
PRINTF("The Transfer is Completed!\r\n");