CW32模块使用 WS2812彩灯

WS2812E是一个集控制电路与发光电路于一体的智能外控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电路，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：

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。

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。

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。

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。

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。

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