STM32CubeMX WS2812B灯驱动

一、WS2812B

数据发送速度可达800Kbps。

数据协议采用单线归零码的通讯方式，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电路整形放大后通过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。

280μs以上的RESET时间，出现中断也不会引起误复位，可以支持更低频率、价格便宜的MCU。LED具有低电压驱动、环保节能、亮度高、散射角度大、一致性好超、低功率及超长寿命等优点。将控制电路集成于LED上面，电路变得更加简单，体积小，安装更加简便

二、CubeMX配置

我这里使用的是stm32f030f4p6，留了一个485接口

1.打开调试选择滴答时钟

2.RCC配置

3.时钟树配置

4.配置PWW输出

设置周期为60个时钟周期（48MHz / 60 = 800kHz, 1.25us周期）

dma配置

5.串口配置

生成工程

三、KEIL代码

目标PWM信号

WS2812 LED的时序要求非常严格。一般来说，WS2812的高电平和低电平的持续时间如下：

高电平时间约为0.7µs（亮位）
低电平时间约为0.35µs（暗位）

总信号周期约为1.25µs。

设置

系统时钟频率：48 MHz
目标PWM周期：1.25µs

计算

计算计数器周期值（ARR）：

我们需要让一个PWM周期为1.25µs，即：

给定系统时钟频率为48 MHz，时钟周期为：

因此，计数器周期值为：
设置高电平和低电平持续时间：
- 高电平时间约为0.7µs
- 低电平时间约为0.35µs
对应的计数器值：

WS2812B.c

#include "WS2812B.h"
#include "tim.h"

#define MAX_LED 6    // 灯的数量
#define USE_BRIGHTNESS 1    // 启用亮度控制

uint8_t LED_Data[MAX_LED][4];
uint8_t LED_Mod[MAX_LED][4];  // 用于亮度控制

void Set_LED(int LEDnum, int Red, int Green, int Blue) {
    LED_Data[LEDnum][0] = LEDnum;
    LED_Data[LEDnum][1] = Green;
    LED_Data[LEDnum][2] = Red;
    LED_Data[LEDnum][3] = Blue;
}

void Set_LED_HEX(int LEDnum, uint32_t colorValue) {
    LED_Data[LEDnum][0] = LEDnum;
    LED_Data[LEDnum][2] = (colorValue >> 16) & 0xFF;  // R
    LED_Data[LEDnum][1] = (colorValue >> 8) & 0xFF;   // G
    LED_Data[LEDnum][3] = colorValue & 0xFF;          // B
}

void Set_Brightness(int brightness) {
    if (brightness > 90) brightness = 90;  // 最大亮度值为100
    if (brightness < 10) brightness = 10;      // 最小亮度值为0
    for (int i = 0; i < MAX_LED; i++) {
        LED_Mod[i][0] = LED_Data[i][0];
        for (int j = 1; j < 4; j++) {
            LED_Mod[i][j] = (LED_Data[i][j] * brightness) / 100;
        }
    }
}

uint16_t pwmData[(24 * MAX_LED) + 50];

void WS2812_Send(void) {
    uint32_t indx = 0;
    uint32_t color;

    for (int i = 0; i < MAX_LED; i++) {
#if USE_BRIGHTNESS
        color = ((LED_Mod[i][1] << 16) | (LED_Mod[i][2] << 8) | (LED_Mod[i][3]));
#else
        color = ((LED_Data[i][1] << 16) | (LED_Data[i][2] << 8) | (LED_Data[i][3]));
#endif
        for (int j = 23; j >= 0; j--) {
            if (color & (1 << j)) {
                pwmData[indx] = 34;  // 高电平持续时间
            } else {
                pwmData[indx] = 17;  // 低电平持续时间
            }
            indx++;
        }
    }

    for (int i = 0; i < 50; i++) {
        pwmData[indx] = 0;
        indx++;
    }

    HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim3, TIM_CHANNEL_1, (uint32_t *)pwmData, indx);
}

WS2812B.h

#ifndef __WS2812B_H


#define __WS2812B_H
#include "main.h"

void Set_LED (int LEDnum, int Red, int Green, int Blue);//RGB

void Set_LED_HEX(int LEDnum, uint32_t colorValue);//十六进制

void Set_Brightness (int brightness);  // 0-100
void WS2812_Send (void);


#endif

主函数

导入头文件和定义接收数组

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "WS2812B.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
//接收数据解析 FD 亮度 小灯1 2 3 4 5 6 FF
uint8_t rx1data[15]={0};
uint8_t data[15];
uint8_t rx1flag=0;
/* USER CODE END PTD */

空闲中断接收数据

/* USER CODE BEGIN 0 */
//空闲中断回调函数，参数Size为串口实际接收到数据字节数
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{
	if(huart->Instance==USART1)
	{
		for(int i=0;i<15;i++){
			data[i]=rx1data[i];
		}
		rx1flag=1;
		//再次开启空闲中断接收，不然只会接收一次数据
		HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(&huart1,rx1data,Size);
	}
}
/* USER CODE END 0 */

main函数接收一帧数据并且控制小灯RGB

int main(void)
{
 
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_TIM3_Init();
 
  HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(&huart1,rx1data,sizeof(rx1data));

  while (1)
  {
		if(rx1flag==1){
			if(data[0]==0xFD){
				Set_LED(0,data[2],data[3]>>4,data[3]&0x0f);
				Set_LED(1,data[4],data[5]>>4,data[5]&0x0f);
				Set_LED(2,data[6],data[7]>>4,data[7]&0x0f);
				Set_LED(3,data[8],data[9]>>4,data[9]&0x0f);
				Set_LED(4,data[10],data[11]>>4,data[11]&0x0f);
				Set_LED(5,data[12],data[13]>>4,data[13]&0x0f);
				Set_Brightness(data[1]);
				WS2812_Send();
				rx1flag=0;
			}
		}

 
  }

}

帧解析

FD F0 0F 00 0F F0 00 F0 00 0F 00 FF 0F 0F FF

帧头帧尾 FD- FF

第一个字节数据是调节RGB亮度 F0

第二第三个字节控制第一个RGB 显示红色 0F 00

第四第五个字节控制第二个RGB 显示黄色 0F F0

第六第七个字节控制第三个RGB 显示绿色 00 F0

第八第九个字节控制第四个RGB 显示蓝色 00 0F

第十第十一个字节控制第五个RGB 显示靛蓝 00 FF

第十二第十三个字节控制第6个RGB显示紫色 0F 0F

效果