基于STM32G070RB的七彩星空灯教程

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今天我们用STM32G070RB NUCLEO开发板 和WS2812灯带制作一个七彩星空灯。

《工作原理》

1，上电时，WS2812数据IO为低电平保持。

2，空闲时，IO为低电平。

3，数据发送完毕后，保持电平，超过规格书上定义的RESET时间（只有低电平时间超过280us，就可以认为是RESET.）

先看下数据的时序

如下是每24bit的组成。注意，顺序不是RGB888，而是GRB888。一般我们取颜色的数值，都是RGB顺序，所以这里在代码里实现的时候，会需要做一下移位。另外，需要注意的是，需要高位先发（MSB）。

时序波形图。关键在于用什么方法去表示Bit的波形，网络上的方法有很多。例如PWM，也有用SPI。今天我们就先用一种简单方法实行吧，IO口模拟是不错的选择。

《新建工程》

1、万事从新建工程开始，打开STM32CubeMX

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2、在搜索框内搜索 我们的开发板型号，也就是STM32G070RB,好的这样工程就新建好的，

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3、配置时钟树，如下图所示。

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4、接下来配置引脚 ，这里我们采用的是PWM+DMA的方式来驱动WS2812，通过WS2812的手册可以得知驱动需要800KHZ的频率好的我们现在来配置定时器，这里以定时器1为例来配置。如下图所示。计算方法79=（64M/800K）-1得出。下面的Pulse是指一个周期的脉冲数

5、下面我们开始配置DMA，如下图所示配置

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6、好的到这里就可以生成代码

好的到这里我们就已经把我们需要用到的资源初始化完成了

《开始写代码》

1、打开我们上次教程生成的代码；我们打开工程,将一下代码复制到下图所在位置

#define ONE_PULSE        (59)                           //1 码计数个数
#define ZERO_PULSE       (29)                           //0 码计数个数
#define RESET_PULSE       (80)                          //80 复位电平个数（不能低于40）
#define LED_NUMS         (12)                            //led 个数
#define LED_DATA_LEN     (24)                           //led 长度，单个需要24个字节
#define WS2812_DATA_LEN  (LED_NUMS*LED_DATA_LEN)        //ws2812灯条需要的数组长度
uint16_t static RGB_buffur[RESET_PULSE + WS2812_DATA_LEN] = { 0 };

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2、接下来就是DMA传输完成回调函数（根据你使用的定时器配置），以下函数都复制到main.c 的/* USER CODE BEGIN 4 */代码区

void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
   HAL_TIM_PWM_Stop_DMA(&htim1,TIM_CHANNEL_1);
}

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3、下面就是今天的最后一步WS2812的驱动函数了，以下函数的作用是根据WS2812的数量将灯的GRB颜色数据写到需要DMA传送的数组中

void WS281x_SetPixelColor(uint16_t n, uint32_t GRBColor)
{
   uint8_t i;
   if (n < LED_NUMS)
   {
      for (i = 0; i < 24; ++i)
      RGB_buffur[24 * n + i] = (((GRBColor << i) & 0X800000) ? ONE_PULSE : ZERO_PULSE);
   }
}

4、将三个颜色的数据合并成GRB数据

uint32_t WS281x_Color(uint8_t red, uint8_t green, uint8_t blue)
{
   return green << 16 | red << 8 | blue;
}

5、这是一个简单的颜色渐变算法 ，感兴趣的可以研究研究

uint32_t Wheel(uint8_t WheelPos)
{
   WheelPos = 255 - WheelPos;
   if (WheelPos < 85)
   {
      return WS281x_Color(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);
   }
   if (WheelPos < 170)
   {
      WheelPos -= 85;
      return WS281x_Color(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);
   }
   WheelPos -= 170;
   return WS281x_Color(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);
}

6、这里我简单的写了两个演示程序

void Mode2_LED(uint8_t wait)
{
   uint32_t timestamp = HAL_GetTick();
   uint16_t i;
   static uint8_t j;
   static uint32_t next_time = 0;
   uint32_t flag = 0;
   if (next_time < wait)
   {
      if ((uint64_t)timestamp + wait - next_time > 0)
         flag = 1;
   }
   else if (timestamp > next_time)
   {
      flag = 1;
   }
   if (flag)
   {
      j++;
      next_time = timestamp + wait;
      for (i = 0; i < LED_NUMS; i++)
      {
         WS281x_SetPixelColor(i, Wheel((i + j) & 255));
      }
   }
   HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim1,TIM_CHANNEL_1,(uint32_t *)RGB_buffur,RESET_PULSE + WS2812_DATA_LEN);
}
void Mode1_LED(uint8_t wait)
{
   uint32_t timestamp = HAL_GetTick();
   uint16_t i;
   static uint8_t j;
   static uint32_t next_time = 0;
   static uint8_t loop = 0;
   if (loop == 0)
      next_time = timestamp;
   loop = 1; //首次调用初始化
 
   if ((timestamp > next_time)) // && (timestamp - next_time < wait*5))
   {
      j++;
      next_time = timestamp + wait;
      for (i = 0; i < LED_NUMS; i++)
      {
         WS281x_SetPixelColor(i, Wheel(((i * 256 / (LED_NUMS)) + j) & 255));
      }
   }
   HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim1,TIM_CHANNEL_1,(uint32_t *)RGB_buffur,RESET_PULSE + WS2812_DATA_LEN);
}

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7、在主函数中直接调用Mode1_LED和Mode2_LED函数即可。

OK 到这里就结束了，点亮之后相当炫酷。，大家可以借鉴 ，修改出自己独特的风格。

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审核编辑 ：李倩