CW32模块使用 WS2812彩灯

CW32生态社区 2025-02-24 165

描述

WS2812E是一个集控制威廉希尔官方网站与发光威廉希尔官方网站于一体的智能外控LED光源。其外型与一个5050LED灯珠相同，每个元件即为一个像素点。像素点内部包含了智能数字接口数据锁存信号整形放大驱动威廉希尔官方网站，还包含有高精度的内部振荡器和可编程定电流控制部分，有效保证了像素点光的颜色高度一致。

一、模块来源

模块实物展示：

WS2812

资料链接：https://pan.baidu.com/s/1OkCpw8ooDyuw947V0b89Rw
资料提取码：AB12

二、规格参数

工作电压：3.7-5.3V

工作电流：16MA

控制方式：单总线

管脚数量：4 Pin（2.54mm间距排针）

以上信息见厂家资料文件

三、移植过程

我们的目标是将例程移植至CW32F030C8T6开发板上【能够实现设置彩灯颜色的功能】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

3.1查看资料

WS2812的数据协议采用单线归零码的通讯方式，支持串行级联接口，能通过一根信号线完成数据的接收与解码。每个灯就是一个像素点，每个像素点的三基色颜色可实现256级亮度显示，完成16777216种颜色的全真色彩显示。

像素点在上电复位以后，DIN端接受从控制器传输过来的数据，首先送过来的24bit数据被第一个像素点提取后，送到像素点内部的数据锁存器，剩余的数据经过内部整形处理威廉希尔官方网站整形放大后通过DO端口开始转发输出给下一个级联的像素点，每经过一个像素点的传输，信号减少24bit。像素点采用自动整形转发技术，使得该像素点的级联个数不受信号传送的限制，仅受限信号传输速度要求。

控制方式

因为使用的是单总线，一根线完成一个灯要显示的24位颜色数据，是通过高低电平的时间长度来确定发送的是什么数据。24位的数据结构见下图。

WS2812

其中G代表三色中的绿色，R代表三色中的红色，B表示三色中的蓝色。例如想要只显示红色则发送 0X00FF00即可。

控制时序

发送24位颜色数据，是通过高低电平的时间长度来确定发送的是0还是1。

WS2812

发送一位数据0，需要总线拉高T0H的时间再拉低T0L的时间，WS2812才会自动识别该数据是0。

发送一位数据1，需要总线拉高T1H的时间再拉低T1L的时间，WS2812才会自动识别该数据是1

3.2引脚选择

该模块有3个引脚，具体引脚连接见各引脚连接。

WS2812

模块接线图

3.3移植至工程

移植步骤中的导入.c和.h文件与【CW32模块使用】DHT11温湿度传感器相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_ws2812.c与bsp_ws2812.h。这里不再过多讲述，移植完成后面修改相关代码。

在文件bsp_ws2812.c中，编写如下代码。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-24     LCKFB-LP    first version
 */
#include "bsp_ws2812.h"
#include "stdio.h"
#include "math.h"


unsigned char LedsArray[WS2812_MAX * 3];      //定义颜色数据存储数组
unsigned int  ledsCount   = WS2812_NUMBERS;   //定义实际彩灯默认个数
unsigned int  nbLedsBytes = WS2812_NUMBERS*3; //定义实际彩灯颜色数据个数

void delay_0_30us(void)
{
        __NOP;__NOP;__NOP;__NOP;__NOP;
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：WS2812_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：对WS2812引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void WS2812_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化结构体

    RCC_DIN_ENABLE();        // 使能GPIO时钟

    GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_DIN;                        // GPIO引脚
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;             // 推挽输出
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;                // 输出速度高
    GPIO_Init(PORT_DIN, &GPIO_InitStruct);                  // 初始化

    GPIO_WritePin(PORT_DIN, GPIO_DIN, GPIO_Pin_RESET);
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：rgb_SetColor
 * 函 数 说 明：设置彩灯颜色
 * 函 数 形 参：LedId控制的第几个灯  color颜色数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：在这里我将绿和红色进行颠倒，这样比较符合我们日常生活的红绿蓝的顺序
******************************************************************/

void rgb_SetColor(unsigned char LedId, unsigned long color)
{
    if( LedId > ledsCount )
    {
        return;    //to avoid overflow
    }
    LedsArray[LedId * 3]     = (color >>8)&0xff;
    LedsArray[LedId * 3 + 1] = (color >>16)&0xff;
    LedsArray[LedId * 3 + 2] = (color >>0)&0xff;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：rgb_SetRGB
 * 函 数 说 明：设置彩灯颜色(三原色设置)
 * 函 数 形 参：LedId控制的第几个灯 red红色数据  green绿色数据  blue蓝色数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void rgb_SetRGB(unsigned char LedId, unsigned long red, unsigned long green, unsigned long blue)
{
    unsigned long Color=red< <16|green< <8|blue;
    rgb_SetColor(LedId,Color);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：rgb_SendArray
 * 函 数 说 明：发送彩灯数据
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void rgb_SendArray(void)
{
    unsigned int i;
    //发送数据
    for(i=0; i< nbLedsBytes; i++)
        Ws2812b_WriteByte(LedsArray[i]);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：RGB_LED_Reset
 * 函 数 说 明：复位ws2812
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：低电平280us以上
******************************************************************/
void RGB_LED_Reset(void)
{
        RGB_PIN_L();
        delay_us(285);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Ws2812b_WriteByte
 * 函 数 说 明：向WS2812写入单字节数据
 * 函 数 形 参：byte写入的字节数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：1码的时序 = 高电平580ns~1us    再低电平220ns~420ns
 *              0码的时序 = 高电平220ns~380ns  再低电平580ns~1us
******************************************************************/
void Ws2812b_WriteByte(unsigned char byte)
{
    int i = 0, k = 0;
    for(i = 0; i < 8; i++ )
    {
        if( byte & (0x80 > > i) )//当前位为1
        {
            RGB_PIN_H();
            delay_us(1);//0.75us
            RGB_PIN_L();
            __NOP;__NOP;__NOP;__NOP;__NOP;//0.25us
        }
        else//当前位为0
        {
            RGB_PIN_H();
            __NOP;__NOP;__NOP;__NOP;__NOP;//0.25us
            RGB_PIN_L();
            delay_us(1);//0.833us
        }
    }
}

在文件bsp_ws2812.h中，编写如下代码。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-24     LCKFB-LP    first version
 */

#ifndef _BSP_WS2812_H_
#define _BSP_WS2812_H_

#include "board.h"

#define RCC_DIN_ENABLE()    __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define PORT_DIN            CW_GPIOB
#define GPIO_DIN            GPIO_PIN_12


//用户修改参数区
//#define WS2812_FREQUENCY
#define RGB_PIN_L()       GPIO_WritePin(PORT_DIN, GPIO_DIN, GPIO_Pin_RESET)  //控制彩灯引脚（需要配置为强推挽输出）
#define RGB_PIN_H()       GPIO_WritePin(PORT_DIN, GPIO_DIN, GPIO_Pin_SET)    //控制彩灯引脚（需要配置为强推挽输出）
#define WS2812_MAX        8                        //彩灯最大个数
#define WS2812_NUMBERS    8                        //彩灯个数


#define RED               0xff0000                  //红色
#define GREEN             0x00ff00                  //绿色
#define BLUE              0x0000ff                  //蓝色
#define BLACK             0x000000                  //熄灭
#define WHITE             0xffffff                  //白色



//8.3 -8  0.000000083
//4.16 -9 0.00000000416
void Ws2812b_WriteByte(unsigned char byte);//发送一个字节数据（@12.000MHz,理论每个机器周期83ns,测试约为76ns）
void setLedCount(unsigned char count);//设置彩灯数目，范围0-25.
unsigned char getLedCount();//彩灯数目查询函数
void rgb_SetColor(unsigned char LedId, unsigned long color);//设置彩灯颜色
void rgb_SetRGB(unsigned char LedId, unsigned long red, unsigned long green, unsigned long blue);//设置彩灯颜色
void rgb_SendArray();//发送彩灯数据

void WS2812_GPIO_Init(void);

void RGB_LED_Write1(void);
void RGB_LED_Reset(void);


#endif

四、移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-24     LCKFB-LP    first version
 */
#include "board.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "bsp_ws2812.h"

uint8_t Co = 100;
unsigned int buff[]={RED,GREEN,BLUE,WHITE};

int32_t main(void)
{
    int i = 0;

    board_init();

    uart1_init(115200);

    WS2812_GPIO_Init();
    printf("Start--- >rn");

    while(1)
    {
        for( i = 0; i < 8; i++ )
        {
            rgb_SetColor(i,buff[i%3]);
            rgb_SendArray();
            delay_ms(10);
        }
        delay_ms(3000);

        i = 0;
        while( Co )
        {
            rgb_SetColor((i+0)%8,buff[0]);
            rgb_SetColor((i+1)%8,buff[1]);
            rgb_SetColor((i+2)%8,buff[2]);
            rgb_SetColor((i+3)%8,buff[3]);

            rgb_SetColor((i+4)%8,BLACK);
            rgb_SetColor((i+5)%8,BLACK);
            rgb_SetColor((i+6)%8,BLACK);
            rgb_SetColor((i+7)%8,BLACK);

            rgb_SendArray();
            delay_ms(200);
            Co--;
            i++;
        }
        Co = 100;
    }
}

移植现象：三秒前八个灯全亮，后面循环流水灯显示。

WS2812

模块移植成功案例代码：

链接：https://pan.baidu.com/s/1boqb5UkpomK2avKNqAjz-w?pwd=LCKF

提取码：LCKF

审核编辑黄宇

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