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周末创客|用PYNQ做一个节日立方彩灯
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本文转载自：PYNQ开源社区微信公众号
感兴趣者可与 pynq_china@xilinx.com 联系，共同合作拓展项目。
NeoPixel介绍
NeoPixels是数字控制的红、绿、蓝像素。由于每种颜色都由8位表示，总共24位，因此每个像素可以显示16777216种颜色中的一种。
每个NeoPixel实际上是一个WS2812 LED。这些LED包含五个输入端，相对于地（VSS）在3.3V到5.0V（VDD和VCC）的电压范围内工作。
来自WS2812 LED的输入和输出发生在DI和DO引脚上，这是数据输入和数据输出线路。
由于每个像素需要24位字来设置RGB像素值，因此输入和输出都使用串行自时钟格式。这也节省了对时钟输入的要求。
为了传输数据，WS28 12像素使用非归零（NRTZ）波形。
此波形的位周期和占空比都会根据所代表的位值是1还是0而变化。定时为：T0H=0.35μsec，T0L=0.8μsec，T1H=0.7μsec，T1L=0.6μsec。所有正时值的公差为±150nsec。这些时间给出了低位（1.15μs）与高位（1.3μs）稍有不同的持续时间。
NeoPixel如何知道24位值是为自己使用的，还是应该在其输出上传递字呢？
如何实现这一点实际上非常简单，如果在接收到24位字之后，NeoPixel在50us内没有接收到另一个24位字，则该值被锁定并显示。如果NeoPixel50之前接收到另一个词，NeoPixel会接收到另一个词。
这意味着我们可以驱动无限长的NeoPixel—我们只受所需电源和更新所需时间的限制。
在这个例子中，我们将创建一个NeoPixel立方体，它可以通过PYNQ-Z2进行控制，因此我们需要创建自己的Overlay。
要创建一个立方体，我们需要6个64 NeoPixel面板，总共可以提供384个NeoPixel。
2.IP核心设计
要从PYNQ环境生成NeoPixel驱动器，我们需要生成一个自定义覆盖。这从创建可编程逻辑设计开始，该设计可以加载到Zynq上的可编程逻辑中。为了支持大量的NeoPixel，我将采用以下方法来实现逻辑设计架构：
·NeoPixel IP核心-这将为NeoPixel生成计时并输出正确数量的NeoPixel值。
·BRAM—一种双端口BRAM，使Zynq处理器系统（PS）能够存储计算的NeoPixel值。然后，NeoPixel IP核心可以访问第二个端口。
·BRAM控制器-提供Zynq PS和BRAM之间的接口，以启用读写功能。
BRAM将包含NeoPixel驱动器值和字符串中的像素数，以使其适用于其他应用程序。
IP核心将是基于状态机的状态机，状态机的状态图如下所示
3.创建PYNQ Overlay
创建一个PYNQ覆盖，一旦我们拥有它是非常简单的，我们需要：
·bit和tcl文件都具有相同的名称
·设置.py
·Notebooks-一个示例笔记本，展示如何使用它
这将使我能够创建一个GitHub repo，我可以（和其他任何人）从中下载并安装带有NeoPixel IP核心的PYNQ-Z2。
4.使用Overlay
现在有了Overlay，当然可以用它来制作NeoPixel立方体和显示器。
当然，要做的第一件事就是确保它能正常工作，并且可以驱动显示器上的第一个和最后一个像素。
首先将NeoPixel Overlay下载到可编程逻辑中。
为了能够写入块RAM内存，我们可以使用MMIO，要使用MMIO，我们需要定义一个物理基址（在Vivado中可用）和内存大小。然后我们可以轻松地写和读块ram。
为了检查我是否正确地连接了NeoPixel并将它们正确地连接到PYNQ-Z2，我们可以使用下面的代码。
请记住，当我们为一个32位系统寻址时，每个NeoPixel地址都被0x04偏移
一旦我们在块RAM内存中配置了所需的neopix值，我们可以通过将BRAM地址0写入字符串中的像素数来启用它。
这段代码能够看到第一个LED亮起，因此PYNQ->PL->Pmod->neopix阵列工作正常。
所有的NeoPixel都是以一个字符串连接的，0-63在第一个面板上，64-127在第二个面板上，依此类推。
如果我们想读取NeoPixel阵列中任何LED的设置：
将面板以相同颜色闪烁10次：
立方体所有的工作创建额外的模式是非常简单的，因为一切都是内存映射到BRAM。
要在三个面板上同时点亮的简单LED，我们可以使用以下代码：
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