发布日期: 2023/11/08 06:10

R128点灯指南加强篇——LEDC点三色流水灯（WS2812）

驱动 WS2812 流水灯

R128-DevKit 拥有4颗 WS2812 LED，本文将详细叙述如何点亮他们。

LEDC 模块简介

LEDC 硬件方框图如上图所示，CPU 通过 APB 总线操作 LEDC 寄存器来控制 LEDC；当 CPU配置好 LEDC 的相关寄存器之后，通过 CPU 或 DMA 将 R、G、B 数据从 DRAM 搬到 LEDC FIFO 中，启动 LEDC 之后就可以通过 PIN 脚向外部的 LED 发送数据了。

LED 典型电路如图所示，其中 DI 表示控制数据输入脚，DO 表示控制数据输出脚。DI 端接收从控制器传过来的数据，每个 LED 内部的数据锁存器会存储 24bit 数据，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 LED。因此，每经过一个LED，数据减少 24bit。

注意，如果在单次直接设置第 n 个 LED 的亮度和色彩的时候，前面 n-1 个 LED 的亮度数据会在第 n 个 LED 的数据前发送，不过这些数据将会是原来 n-1 个 LED 的亮度数据。

由于拥有独立的 LEDC 模块，在 R128 平台上驱动 WS2812 类似的 RGB LED 不需要使用 SPI 模拟，也不需要使用 PWM 配置时序。直接使用这个模块即可。

设置 LEDC 驱动

运行 mrtos_menuconfig 进入配置页面。前往下列地址找到 LEDC Devices

Drivers Options  --->
    soc related device drivers  --->
            LEDC devices --->
                [*] enable ledc driver

找到 LEDC Devices

勾选如下选项

配置 LEDC 参数

参考电路图可知，LEDC 模块连接的是 R128 的 PA13 引脚。参考手册可知 MUX 为 7

前往 lichee/rtos/drivers/rtos-hal/hal/source/ledc/platform/ledc_sun20iw2.h 并编辑 LEDC 的引脚和MUX

#define LEDC_PIN	GPIOA(13)
#define LEDC_PINMUXSEL	7

然后编辑 lichee/rtos/drivers/rtos-hal/hal/source/ledc/hal_ledc.c 配置 WS2812 的时序参数：

struct ledc_config ledc_config = {
	.led_count = 4,
	.reset_ns = 84,
	.t1h_ns = 1000,
	.t1l_ns = 1000,
	.t0h_ns = 580,
	.t0l_ns = 1000,
	.wait_time0_ns = 84,
	.wait_time1_ns = 84,
	.wait_data_time_ns = 600000,
	.output_mode = "GRB",
};

编译测试

编译后烧录开发板

可以用命令 hal_ledc 来测试

hal_ledc <LED号> <R|G|B> <亮度>

点亮红色 LED

运行命令

hal_ledc 1 R 100

即可点亮第一颗 LED

点亮绿色 LED

运行命令

hal_ledc 2 G 100

第二颗 LED 即可点亮绿色

实现七彩流水灯

前往项目文件夹编辑 main.c，这里我选择在 M33 核心上编写程序，所以选用的是 lichee/rtos/projects/r128s2/module_m33/src/main.c ，如果是编写 C906 核心的程序，请修改 lichee/rtos/projects/r128s2/module_c906/src/main.c

#include <sunxi_hal_ledc.h>
#include <hal_cmd.h>
#include <hal_timer.h>

// 使用RGB 分量合成颜色值
#define MERAGECOLOR(G, R, B) (((uint32_t)G << 16) | ((uint16_t)R << 8) | B)
#define PIXEL_NUM 4

// 生成颜色
uint32_t WS281x_Wheel(uint8_t wheelPos) {
  wheelPos = 255 - wheelPos;
  if (wheelPos < 85) {
    return MERAGECOLOR(255 - wheelPos * 3, 0, wheelPos * 3);
  }
  if (wheelPos < 170) {
    wheelPos -= 85;
    return MERAGECOLOR(0, wheelPos * 3, 255 - wheelPos * 3);
  }
  wheelPos -= 170;
  return MERAGECOLOR(wheelPos * 3, 255 - wheelPos * 3, 0);
}

// 亮度设置
uint32_t WS281xLSet(uint32_t rgb, float k) {
	uint8_t r, g, b;
	float h, s, v;
	uint8_t cmax, cmin, cdes;
 
	r = (uint8_t) (rgb >> 16);
	g = (uint8_t) (rgb >> 8);
	b = (uint8_t) (rgb);
 
	cmax = r > g ? r : g;
	if (b > cmax)
		cmax = b;
	cmin = r < g ? r : g;
	if (b < cmin)
		cmin = b;
	cdes = cmax - cmin;
 
	v = cmax / 255.0f;
	s = cmax == 0 ? 0 : cdes / (float) cmax;
	h = 0;
 
	if (cmax == r && g >= b)
		h = ((g - b) * 60.0f / cdes) + 0;
	else if (cmax == r && g < b)
		h = ((g - b) * 60.0f / cdes) + 360;
	else if (cmax == g)
		h = ((b - r) * 60.0f / cdes) + 120;
	else
		h = ((r - g) * 60.0f / cdes) + 240;
 
	v *= k;
 
	float f, p, q, t;
	float rf, gf, bf;
	int i = ((int) (h / 60) % 6);
	f = (h / 60) - i;
	p = v * (1 - s);
	q = v * (1 - f * s);
	t = v * (1 - (1 - f) * s);
	switch (i) {
	case 0:
		rf = v;
		gf = t;
		bf = p;
		break;
	case 1:
		rf = q;
		gf = v;
		bf = p;
		break;
	case 2:
		rf = p;
		gf = v;
		bf = t;
		break;
	case 3:
		rf = p;
		gf = q;
		bf = v;
		break;
	case 4:
		rf = t;
		gf = p;
		bf = v;
		break;
	case 5:
		rf = v;
		gf = p;
		bf = q;
		break;
	default:
		break;
	}
 
	r = (uint8_t) (rf * 255.0);
	g = (uint8_t) (gf * 255.0);
	b = (uint8_t) (bf * 255.0);
 
	return ((uint32_t) r << 16) | ((uint32_t) g << 8) | b;
}

// 延时函数
static inline int msleep(int ms) {
    vTaskDelay(ms / portTICK_RATE_MS); 
}

// 测试 LEDC
int ledc_test_loop() {
  int i = 0, j = 0, err;
  int mode = 0;
  uint8_t R = 0, G = 0, B = 0;

  err = hal_ledc_init();
  if (err) {
    printf("ledc init error\n");
    return -1;
  }

  while (1) {
    for (j = 0; j < 256; j++) {
      for (i = 0; i < PIXEL_NUM; i++) {
        sunxi_set_led_brightness(
            i + 1, WS281xLSet(WS281x_Wheel(((i * 256 / PIXEL_NUM) + j) & 255), 0.2));
        msleep(1);
      }
      msleep(10);
    }
  }
  return 1;
}

并且将测试函数加入到 cpu0_app_entry 中。

重新烧录即可实现七彩流水灯