APA102 – светодиоды со встроенным драйвером и SPI интерфейсом

Views: 3547


ledAPA102

В 2014 году фирма Shenzhen Led Color Optoelectronic Co., Ltd http://www.szledcolor.com/ начала производство светодиодов на драйвере APA102. Это серия так называемых светодиодов со встроенным драйвером. Основной особенностью этих светодиодов, что в них применен упрощенный вид SPI интерфейса, шина данных и тактовая шина. Особенностью драйвера, это встроенный в данный драйвер, это 5 битовый регистр общей яркости, т.е. эти светодиоды уже наиболее близко подошли к настоящим драйверам светодиодных экранов. Максимальная тактовая частота заявленная производителем 1,2 МГц, первые испытания на ленточки длиной из 30 светодиодов, подаренных мне производителем, показали довольно внушительные результаты, на тестовом столе они нормально работают на тактовой в 2,5 МГц. Если их сравнивать с такими светодиодами как WS2812B , то по скорости выигрыш более чем в 5 раз (на 2,5 МГц)!!!

У WS2812B проблема в том, что чем больше длин цепочки, тем уменьшается скорость передачи, это связано с тем, что необходимо формировать импульс сброса такой длины, чтобы его времени хватило на распространения через всю группу светодиодов.

По мере дальнейшей разработки конструкций, протестирую максимальную тактовую на большем количестве светодиодов, чтобы определить реальные характеристики.


ФИЗИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ

Cat_APA102_01

 

Светодиоды упаковываются в стандартный SMD 5050. Расположение выводов сделано грамотно, для подвода питания и прокладки шины данных и синхронизации.

Какая больше всего особенность меня поразила, что на ленточках нет не единого блокирующего конденсатора по питанию, и все работает. Тут только можно сказать Браво разработчикам чипов. И что самое главное (на что страдают WS2812B) входные сигналы – ТТЛ логики, т.е я подключил к контроллеру, с 3,3 вольтовым питанием, ленточку, работает идеально (лента питается от 5 вольт).


Управление Светодиодом “по двум проводам”

Принцип управления прост, тактовая шина Clock проходит напрямую через драйвер светодиода (внутри используется повторитель), задержка на передачу тактовой, скажем так минимальная. По шине DATA принцип работы следующий, если на вход поступило от 4 последовательных байт (32 бита) с нулями, то драйвер переключается в режим приема. Если в режиме приема первый байт “0” то он работает как ретранслятор передает нулевые байты на выход, тем самым инициализируя следующие драйверы светодиодов.

Если следующий байт не нулевой и самое главное в нем должны быть 7, 6, 5 бит = “1”, это значит, что эти следующие 4 байта данных будут “поглощены” этим драйверов, при этом в этот момент на выходе он также формирует нулевые байты. Если следующие 4 байта тоже несут информацию (первый байт не равен нулю и имеет три единицы в старших битах), то они теперь будут на прямую транслироваться на выход.

Итог. Для управления светодиодами в цепочке, необходимо:

  1. передать в начале 4 байта синхронизации.
  2. передавать данные по 4 байта на каждый светодиод который есть в цепочке.
Графически это можно представить так:

cat_sinh

 


Программирование

В этом разделе я опишу вариант на котором я остановился, для управления этими светодиодами. Скорость на которую рассчитаны APA102 позволяют на них строить небольшие видеоэкраны. Предлагаемый вариант для такого видео экрана. Массив для передачи удобно формировать так:

#define height  1          // высота дисплея, в настоящем примере просто полоска
#define width  31          // длина дисплея, 30 светодиодов + 1 "синхро байт" (первые 4 байта всегда нули, это Start Frame)
#define SRGB    4          // глубина дисплея яркость, синий, зеленый, красный
// для удобства описания выбранного цвета
#define BRI     0          // задание яркости 0b111xxxxx где х - яркость
#define CBL     1          // адрес для синего цвета
#define CGR     2          // адрес для зеленого
#define CRE     3          // адрес для красного

volatile unsigned char APADISP[height][width][SRGB];    // массив яркостных режимов

Для инициализации массива удобно применить цикл:

// инициализация массивов
    brightness=brightness|0b11100000;       // настройка регистра яркости
// загрузка буфера для тест
    for (cyhei=0;cyhei<height;cyhei++)      // высота
    {
        for (cywid=0;cywid<width;cywid++)   // количество светодиодов в строке
        {
            for (cyrgb=0;cyrgb<SRGB;cyrgb++)
            {
                if(!cyhei && !cywid)APADISP[cyhei][cywid][cyrgb]=0;     // первые 4 байта инициализация всегда нулями.
                else
                if (!cyrgb)APADISP[cyhei][cywid][cyrgb] = brightness;   // каждый 0 байт загрузка параметра яркость
                else APADISP[cyhei][cywid][cyrgb] = 0;                  // установка яркости в 0
            }
        }
    }

Один из вариантов загрузки массива в SPI2 модуль, для PIC32:

            while(SPI2STATbits.SPITBF);
            SPI2BUF=0x0; // start frame
            while(SPI2STATbits.SPITBF);
            SPI2BUF=0x0; //
            while(SPI2STATbits.SPITBF);
            SPI2BUF=0x0; //
            while(SPI2STATbits.SPITBF);
            SPI2BUF=0x0; //
            
            for (scikl=0;scikl<LENDIS;scikl++)
            {
                while(SPI2STATbits.SPITBF);
                SPI2BUF=brightness;             // Global
                while(SPI2STATbits.SPITBF);
                SPI2BUF=BLUELED[scikl];         // transmit BLUE
                while(SPI2STATbits.SPITBF);
                SPI2BUF=GREENLED[scikl];        // transmit GREEN
                while(SPI2STATbits.SPITBF);
                SPI2BUF=REDLED[scikl];          // transmit RED
            }

Светодиоды в упаковке, черная ленточка для светомузыкальных устройств более подходит, чем белого света.

Cat_APA102_02


Схема соединения светодиодов

Cat_APA102_03

 Диаграмма прохождения данных, через три драйвера, видно, что драйвер после прихода на его вход последовательно 4 нулевых байт переключается в режим инициализации, при этом пока он не примет, первые данные, его выход находиться в низком состоянии, тем самым синхронизируя, драйвер следующего светодиода.

Cat_APA102_04

Кадр синхронизации отличается от кадра данных, тем, что первый байт равен “0”.

Видео тестирования ленточки из 30 светодиодов, тактовая 2,5 МГц

 


Габаритные размеры светодиодных лент

Cat_APA102_05

Внешний вид соединителей идущих в комплекте с лентами

Cat_APA102_06

Описание на ленту:

Значок

APA102 - светодиоды со встроенным драйвером и SPI интерфейсом 1,015.55 KB 497 downloads

APA102 - светодиоды со встроенным драйвером и SPI...
Значок

APA102 - каталог 6.05 MB 519 downloads

APA102 - каталог ...

пример использования светодиодов на драйвере APA102

 



Это может быть интересно


  • Одноканальный емкостной сенсор – AT42QT1012Одноканальный емкостной сенсор – AT42QT1012
    Views: 2451 Описание сенсора [wpdm_file id=242] Незаконченный проект, так-как сенсор не оправдал своего назначения, не рекомендую, просто выброшенные деньги. Особенности. • Количество сенсоров – один, режим переключения ( touch-on/touch-off ), а также программируемая …
  • Altium Designer my Libraries, Project templates, System settings by Catcatcat V23.09Altium Designer my Libraries, Project templates, System settings by Catcatcat V23.09
    Views: 676   September 2023 component base update.  Release updates V.  – 23_09 added new components. Changed the structure of the database. Configuration file name – DXPPreferences1.DXPPrf. Added project CLUBBEST_50_Light. …
  • УКВ – радиоприем, часть 2УКВ – радиоприем, часть 2
    Views: 6433 Пришло свободное время решил вторую часть проекта реализовать (правда есть мысль и третью с использование цветного OLED и функцией ch-светомузыки, но это только задумка… Для понимания функций интегрального …
  • Altium Designer my setup system and project structure V23.3Altium Designer my setup system and project structure V23.3
    Views: 417 Оновлення бази даних та шаблонів від березня 2023 року. Updating the database and templates from March 2023. Altium Designer my Libraries, Project templates, System settings by Catcatcat. Дивись …
  • MPLAB® Code ConfiguratorMPLAB® Code Configurator
    Views: 1820 MPLAB ® Code конфигуратор (MCC) является свободно распространяемым плагином, это графическая среда программирования, которая генерирует бесшовный, легкий для понимания кода на Cи, чтобы вставить его в свой проект.
  • CLUBBEST-50-LightCLUBBEST-50-Light
    Views: 464 CLUBBEST-50-LIGHT   Зміст Короткий опис проекту. 1 Опис схемотехніки візуалізатора музики. 2 Аудіо вхід. 3 MCU. 4 Цифровий вихід. 5 Схема живлення MCU. 6 Складання пристрою. 7 Список …
  • Проект с использованием MCC часть 04Проект с использованием MCC часть 04
    Views: 1317 Теперь простого горения светиков нам не достаточно, заставим их мигать. Для начала используем первобытно простой способ, но достаточно простой. Используем функции delay, напрягаться откуда они берутся не будем, самое …
  • Проект с использованием MCC часть 06Проект с использованием MCC часть 06
    Views: 1463 Изменим схему следующим образом добавим две тактовые кнопки BT1 и BT2. Теперь переключимся на конфигурацию выводов, для этого сделаем двойной клик в окне Ресурсы проекта на Pin Module. …
  • Просто о структурах и объединениях в СиПросто о структурах и объединениях в Си
    Views: 2355 Какие задачи нам позволяют решать структуры и объединения? Для разработчика встроенных систем эффективность и компактность кода всегда на первом месте. Если программировании на Ассемблере ты сам определяешь как …
  • Применение typedef, struct и unionПрименение typedef, struct и union
    Views: 8914 Полезные описания переменных Часто необходимо в памяти расположить последовательно разные виды данных, что бы потом можно было их использовать. Полезные ссылки Взято и переработано с сайта http://www.butovo.com/~zss/cpp/struct.htm http://cppstudio.com/post/9172/ …



 

Поделись этим!

Catcatcat

catcatcat

Development of embedded systems based on Microchip microcontrollers.

Продолжайте читать

НазадДалее