描述
这篇文章将介绍，如何利用CubeMX工具进行芯片设置，最终达到控制WS2812型LED灯带的任务目标。
之所以要学习这种led灯的控制，是因为我们的机器人需要由灯光来返回一些机器人的状态，这样的显示状态方式比只通过屏幕显示是更优雅的。
- 研发平台：淘宝上购买的野火店铺的一款单片机，名字叫骄阳开发板，核心芯片是
stm32F407IGT6 - 灯带：WS2812型号的灯带
由于LED灯带并不是我们工程的主要，我们尽量用通俗的语言讲懂它（说人话），控制好它，就够了。因此以下的主体内容可能出现术语不规范的情况。
灯带介绍
1.1 基本介绍
WS2812型灯带呢，简单来说就是串联在一起的、可编程的LED灯的组合。以我使用的LED灯带为例，就是一个30个灯组成的灯带。灯带上面的每一个灯都是可以发出不同的光的，也就是可编程的，我们可以令这30个灯同时发出30种不同的颜色，而每一个灯可以发出的颜色也是遵循RGB规则的（256_256_256）的。
观察你手里的灯，你会发现这个WS2812灯带的两端都是有管脚的。其中一端是：+5V、Din、GND；另外一端是+5V、Do、GND。5V和GND不解释，Din代表的就是管脚输入端，Do代表的就是管脚输出端。使用时，我们需要将Din接到你的单片机上，Do接到你接下来可能会需要的其他WS2812灯带上。
1.2 控制规则
手册上有这样一段话：XGB-2812协议采用的是单极性归零码，每一个码元都必须有低电平。本协议的每个码元起始为高电平， 高电平的时间宽度决定“0”码或者“1”。截图如下：
这是什么意思呢，我们来解释一下。
- 每一组数据最开始，需要发送一段时间的低电平。利用这段低电平来表示，这是一组新数据了。
- 每一位的数据，就是0和1呗。只不过在这里，0和1的区分，是靠在一个码元周期内高电平时间决定的。高电平时间长的是1，高电平时间短的是0。
控制一个灯的数据是24位的0/1数据。上面说过了，每一个灯的颜色都是用RGB来表示的，以R为例，是可以从0~255进行取值的。这样就是一个二进制的八位数据，RGB三个颜色通道就是24位数据了。只不过在WS2812灯带的数据输入顺序有所不同，是GRB且高位在前的数据格式，如下图：
那么如果我有n个灯，应该发送怎么样的数据呢。手册给出的数据格式是这样的，如下图：
图上的含义是，我们先来发送一段全部由低电平构成的trst码（用于表示这是一段新的数据），随后依次发送从第0个灯到第n-1个灯的24位数据。这样总的数据长度应该是（trst码数据长度+24*n）位数据。很好理解。
数据是怎么样分配到这n个灯上的呢，我们来看如下手册截图。这么长的数据被发送到n个灯上，每一个灯只接收（简单来说，打劫了）属于自己的24位数据命令，然后把剩下的数据原封不动的传递到下一个序号的灯上，这样完成了数据的传送。
1.3 参数设置
好了，上面两节相信我们已经完全的讲清楚了WS2812灯带的基本知识了。这里来对它，进行最后的参数设置的学习。我们现在需要解决的问题依次就是：
- 5V和GND我会接，那么Din我接到哪里呢？
- 那个管脚我又该如何设置呢？
- 颜色我都懂，我该怎么把255,0,0（红色）代表的24位数据让管脚发出去呢?
- 我怎么让指定序号的灯，亮起我想要的颜色呢？
我们来依次回答一下这些问题
- Din接到单片机的一个管脚上，我们会对这个管脚进行设置，让它发出我们想发出的PWM波形
- 这个管脚的参数设置我们下一节会介绍，设置的案例我们放到下一篇文章进行截图讲解，很简单
- 具体颜色的数据先要转变成24位的WS2812协议的数据顺序，然后需要根据每一个位上的0/1，让管脚发出高电平时间占比时间不同的PWM波，这就是一个灯的控制信号了
- 为了完成指定序号的灯的颜色控制，你需要发送完整灯带的颜色数据，由低电平+n个灯带的数据，这是完成学习的最后一步
参数的计算与确定
上面一节我说过了，Din需要接到一个管脚上，这个管脚需要设置成PWM波的生成管脚。那么第一个问题来了：PWM波的频率是多少？这个预分频系数和重装载值我们怎么设置？
手册上有着非常重要的一句话：写程序时，码元周期最低要求为 1.2us
我们可以设置一个码元周期为1.25us的定时器。我们用1秒来除一下这个1.25us，可以得到一个800KHz的时间频率。因此我们设置PWM的频率为800KHz，这是满足手册要求的。
总结
本篇介绍了WS2812灯带的一些知识，讲解了控制原理。这篇和接下来的一篇是连贯的。
预分频系数和重装载值的设置规则，我们放到接下来的一篇文章讲解
评论（0）
您还未登录，请登录后发表或查看评论