APA102 – светодиоды со встроенным драйвером и SPI интерфейсом

Просмотров: 3078


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


  • Интерактивные LedИнтерактивные Led
    Просмотров: 366 Тема проекта   продолжение следует…. Это может быть интересно Метки:LED
  • TM1650 драйвер LED семисегментного индикатораTM1650 драйвер LED семисегментного индикатора
    Просмотров: 16665 Китайский производитель Shenzhen Titan Micro Electronics Co., Ltd.  Выпускает широкую линейку драйверов управления светодиодными дисплеями, которые позволяют разгрузить микроконтроллер для основной работы, главная особенность этих драйверов не только …
  • Acquaintance with audio-bluetooth modules F-6888 (BK3254).Acquaintance with audio-bluetooth modules F-6888 (BK3254).
    Просмотров: 1670 Для проектов появилось необходимость познакомиться с недорогими модулями китайского производства, которые можно приобрести у нас в Украине и у китацев, на алиэкспрессе. Так как меня интересует не просто, …
  • Проект с использованием MCC часть 05Проект с использованием MCC часть 05
    Просмотров: 1560 Эту часть назовем так как избавься от delay, там где а это реально не надо. Для это нам потребуется научиться использовать прерывания и работать с таймерами. Что такое …
  • Цифровой спидометр для автомобиляЦифровой спидометр для автомобиля
    Просмотров: 9984  Универсальность печатной платы ch-c0030pcb позволяет создавать на её основе разнообразные устройства. Одним из таких устройств является электронный спидометр для автомобиля, в котором можно задать два компаратора скорости, например,  для …
  • Проект с использованием MCC часть 07Проект с использованием MCC часть 07
    Просмотров: 805 Модуль PWM – широтно импульсная модуляция (ШИМ). ПИК контроллеры часто на борту имеют модули ШИМ. На их основе строятся многие узлы управления электро приводами. В нашем варианте мы …
  • Trimax – кодирование и декодирование ИК-командTrimax – кодирование и декодирование ИК-команд
    Просмотров: 1758 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 …
  • Стабилизатор тока для светодиодов SN3350Стабилизатор тока для светодиодов SN3350
    Просмотров: 2413 SN3350 ближайший аналог ZXLD1350 Как собрать готовый вариант, читайте во второй части – http://catcatcat.d-lan.dp.ua/stabilizator-toka-na-sn3350-chast-2/ 40V  драйвер светодиодов с внутренним ключом  SN3350 – импульсный понижающий преобразователь, разработанный для того, чтобы эффективно управлять одним или …
  • Проект с использованием MCC часть 01Проект с использованием MCC часть 01
    Просмотров: 2224 Для изучения MCC я выбрал простой контроллер PIC16F1509. Выбор его был обусловлен богатой новой периферией которую можно изучить. Для начала была собрана схема на макетной плате Внешний вид …
  • PIC18F25K42 – v. A001 – выявленные баги.PIC18F25K42 – v. A001 – выявленные баги.
    Просмотров: 511 Модуль I2C Не работает при использовании в стандартной конфигурации MCC. Требует особой нестандартной конфигурации и управления для нормальной работы. Обойти Обход проблемы возможен библиотека см статью. Модуль ADC2 На …



 

Поделись этим!

Catcatcat

catcatcat

Development of embedded systems based on Microchip microcontrollers.