APA102 – светодиоды со встроенным драйвером и SPI интерфейсом

Просмотров: 3128


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 452 downloads

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

APA102 - каталог 6.05 MB 476 downloads

APA102 - каталог ...

пример использования светодиодов на драйвере APA102

 



Это может быть интересно


  • Проект с использованием MCC часть 14Проект с использованием MCC часть 14
    Просмотров: 648 С выводом данных на дисплей мы справились (но могу сразу сказать библиотеку графики к этой статьи пришлось доработать, поэтому в этом проекте она обновлена). У нас на текущем …
  • Проект с использованием MCC часть 04Проект с использованием MCC часть 04
    Просмотров: 960 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 …
  • Ссылки на интересные источникиСсылки на интересные источники
    Просмотров: 660 Сбор 3D моделей от André L’Hérault конденсаторы, резисторы, индуктивности dropbox IPC-SM-782 Surface Mount Design and Land Pattern Standard Видео уроки по Altium designer Alexey Sabunin https://www.youtube.com/channel/UCG7N5CqXpyK8nQjr1EmMgng Сергей Булавинов https://www.youtube.com/channel/UCISAMXRnN_Qw9UTjUwZI1Jw Robert Feranec https://www.youtube.com/user/matarofe …
  • Trimax – кодирование и декодирование ИК-командTrimax – кодирование и декодирование ИК-команд
    Просмотров: 1828 Первое, что надо понять назначение кнопок клавиш пульта, а также, что за кодирование реализовано в ИК- пульте. Для назначения клавиш обратимся к описанию, а для взлома кодирования воспользуемся …
  • AD9833 – Programmable Waveform Generator – part twoAD9833 – Programmable Waveform Generator – part two
    Просмотров: 1380 Прошло время и появилась тема, что-бы закончить проект AD9833 – Programmable Waveform Generator. Приехали печатные платы. В этот раз я печатные платы заказывал в https://jlcpcb.com/ делал это в …
  • Сенсорный выключатель светаСенсорный выключатель света
    Просмотров: 7409 Хотя в настоящий момент актуальны системы управления освещением с передачей данных по электросети, но я думаю, что проекты такого рода тоже имеют право на жизнь. Анонс Три вида …
  • MPLAB® Harmony – или как это просто! Часть 2.MPLAB® Harmony – или как это просто! Часть 2.
    Просмотров: 2469 Часть вторая – Первая программа на PIC32. Музыкальная тема к статье, слушаем: Для начала изучения PIC32 надо иметь или демоплату или самому её изготовить имея микроконтроллер. Начнем из …
  • PIC32MZ – Core Timer (библиотека)PIC32MZ – Core Timer (библиотека)
    Просмотров: 414 Переработанные файлы от Microchip, библиотека для работы с Core Timer. Метки:PIC32MZ
  • Самый простой индикатор уровня звукового сигналаСамый простой индикатор уровня звукового сигнала
    Просмотров: 5858 Демонстрационный проект создания индикаторов уровня с использованием WS2812B. Изучив этот проект вы сможете  самостоятельно изготавливать и конструировать свои индикаторы уровня звукового сигнала. Дополнительно читайте статью Бегущие огни на …
  • USB K-L-line адаптерUSB K-L-line адаптер
    Просмотров: 5695 USB K-L-line адаптер предназначен для связи персонального компьютера с диагностической шиной автомобиля – интерфейс ISO-9141. Этот проект предназначен для сборки недорого устройства с использованием специально для этой цели …



 

Поделись этим!

Catcatcat

catcatcat

Development of embedded systems based on Microchip microcontrollers.