
Просмотров: 4755
В настоящее время большой популярностью стали пользоваться светодиоды со встроенным драйвером WS2812B. Текущий проект предназначен показать возможность использования и управления этими светодиодами. Это и проект и исследование по работе с этими светодиодами.
Для тестирования выбрана плата ILLISSI с контроллером PIC18F26R22.
Создание драйвера WS2812B вызвано необходимость получить недорогой RGB светодиод со встроенной схемой ШИМ, стабилизаторами тока и простым управлением.
Техническое описание
[wpdm_file id=241]
Функциональная схема
Драйвер поддерживает напряжение питания в диапазоне +3,5 до 5,3 вольт, и имеет защиту от переполюсовки. Для подавления помех рядом с каждым светодиодом WS2812B необходимо установить конденсатор 0,1 uF.
Для управления используется однопроводная шина с управлением временными интервалами. Основные характеристики передачи данных:
Сигнал | Описание | Длительность | Допустимое отклонение |
T0H | 0 code, длительность высокого уровня | 0.4us | ±150ns |
T1H | 1 code, длительность высокого уровня | 0.8us | ±150ns |
T0L | 0 code, длительность низкого уровня | 0.85us | ±150ns |
T1L | 1 code, длительность низкого уровня | 0.45us | ±150ns |
RES | Длительность импульса СТАРТ | Более 50μs |
Все данные передаются по битам, старшим битом в перед. Общая длительность передачи суммы двух бит 0 и 1 должна быть в пределах TH+TL=1.25μs±600ns
Передача бита 0:
Передача бита 1:
Принцип подключения драйверов-светодиодов.
Принцип передачи данных следующий:
- Сформировать условие СТАРТ – отрицательный импульс длительностью не менее 50 us.
- Начать передавать данные по битам. Данные передаются старшим битом в перед, каждый бит должен быть сформирован с учетом выше описанных условий.
- Для управления одним RGB светодиодом необходимо передать 24 бита.
- Если в цепочке N- светодиодов, то необходимо передать N*24 бит.
- Для передачи новых данных повторить пункты 1-4.
Длительности и формируемых сигналов имеют широкие допуски, но рекомендуется их сильно занижать, так как это может сказаться как искажение данных при передачи на длинные цепочки свыше 70-80 драйверов.
Последовательность передачи цветов GRB
т.е. с начала передаем зеленый, потом красный, а затем данные о синем цвете.
Простой принцип формирования цветов и загрузки данных в ленточки из N-светодиодов.
Для гибкого управления необходимо взять несколько параметров используемых в ch-светомузыке. Для нас это цвет, яркость светодиода и параметр интеграция – это скорость изменения яркости.
Для гибкого управления драйверами WS2812B необходимо следующие параметры:
- Указать количество используемых светодиодов
#define LEDC 72 // количество светодиодов ws2812b на полметра ленты.
- Описать цветовые массивы
char ledred[LEDC][2];// массив красных char ledblue[LEDC][2];// массив синих char ledgreen[LEDC][2];//массив зеленых
где параметр, например, ledred[LEDC][0] – яркость свечения, а ledred[LEDC][1] – скорость интеграции.
Скорость интеграции 0 – нет интеграции, – (минус, например, -3) уменьшение яркости, положительное число увеличение яркости. Если включено увеличение яркости, то при достижении максимума, выполняется автоматическое переключение на уменьшение с такой же величиной. При достижении яркости 0 функция интеграции устанавливается равной 0.
Тестирование WS2812B
Для любопытных программа выполняющая этот эффект
if(++c==9) { c=0; d++; if(d>72) { d=rand()%72; red=rand(); } d1++; if(d1>72) { d1=rand()%72; blue=rand(); } d2++; if(d2>72) { d2=rand()%72; green=rand(); } pointred (d,red,-2); pointred (LEDC-d1,red,-2); pointgreen (d2,green,-2); pointgreen (LEDC-d,green,-2); pointblue (d1,blue,-2); pointblue (LEDC-d2,blue,-2); }
Каждый драйвер получает данные и формирует на выходе данные для передачи на следующие светодиоды, Только длительности формируемых данных 0 и 1 несколько отличаются от паспортных:
Передача бита нуля близка к описанию
а передача бита единицы значительно отличается
эти сигналы сняты с выхода драйвера WS2812B. Опытным путем было получено, что скорость передачи не может превышать 500 кбит, если её увеличивать, то происходит потеря данных при передачи через цепочки свыше 30 светодиодов. Я склоняюсь к мнению, что драйвер отслеживает только длительность положительного импульса, длительность отрицательного, просто должна быть не меньше 0.9-1 микросекунды.
В связи с этим пример драйвера для загрузки данных в светодиоды
/*char ledred[LEDC];// массив красных где 0 - яркость в формате 0-255 * char ledblue[LEDC];// массив синих * char ledgreen[LEDC];//массив зеленых */ //---------------------------------------------------------------------------------------- #define PORTOUT LATA2 // порт для WS2812B // функция загрузки данных в ленточку, количество светодиодов задается в константе LEDC void loadWS2812B (void) { char a,b,temp; // формирование сброса PORTOUT=0; _delay(350);//50us //-------------------------------- for(a=0;a<LEDC;a++) { for(b=0;b<3;b++) { switch (b) { case 0 : temp=ledgreen[a]; break; case 1 : temp=ledred[a]; break; case 2 : temp=ledblue[a]; } // загрузка байта if(temp&0b10000000) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(5); PORTOUT=0; _delay(2);//0.45us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(2);//0.4us PORTOUT=0; _delay(2);//0.85us } if(temp&0b01000000) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(5); PORTOUT=0; _delay(2);//0.45us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(2);//0.4us PORTOUT=0; _delay(2);//0.85us } if(temp&0b00100000) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(5); PORTOUT=0; _delay(2);//0.45us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(2);//0.4us PORTOUT=0; _delay(2);//0.85us } if(temp&0b00010000) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(5); PORTOUT=0; _delay(2);//0.45us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(2);//0.4us PORTOUT=0; _delay(2);//0.85us } if(temp&0b00001000) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(5); PORTOUT=0; _delay(2);//0.45us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(2);//0.4us PORTOUT=0; _delay(2);//0.85us } if(temp&0b00000100) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(5); PORTOUT=0; _delay(2);//0.45us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(2);//0.4us PORTOUT=0; _delay(2);//0.85us } if(temp&0b00000010) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(5); PORTOUT=0; _delay(2);//0.45us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(2);//0.4us PORTOUT=0; _delay(2);//0.85us } if(temp&0b00000001) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(5); PORTOUT=0; // _delay(2);//0.45us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(1);//0.4us PORTOUT=0; // _delay(2);//0.85us } } } }
Пример функции приведен для PIC контроллеров 12-16-18 серии с тактовой частотой 32 МГц. Длительности в передачи последнего бита закомментированы, так как они не имеют значения, потому, что выборка следующего байта в пределах более 1 микросекунды.
Для серии PIC18.
Вариант 1. Функции для PIC18 с тактовой частотой 64 МГц.
#define PORTOUT LATC1 // порт для WS2812B // функция загрузки данных в ленточку, количество светодиодов задается в константе LEDC void loadWS2812B (void) { char a,b,c,temp; // формирование сброса PORTOUT=0; _delay(800);//50us //-------------------------------- for(a=0;a<LEDC;a++) { for(b=0;b<3;b++) { switch (b) { case 0 : temp=ledgreen[a][0]; break; case 1 : temp=ledred[a][0]; break; case 2 : temp=ledblue[a][0]; } // загрузка байта if(temp&0b10000000) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(12);//0.41 PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(5);//0.4us PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } if(temp&0b01000000) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(12);//0.83us PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(5);//0.4us PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } if(temp&0b00100000) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(12);//0.83us PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(5);//0.4us PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } if(temp&0b00010000) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(12);//0.83us PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(5);//0.4us PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } if(temp&0b00001000) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(12);//0.83us PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(5);//0.4us PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } if(temp&0b00000100) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(12);//0.83us PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(5);//0.4us PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } if(temp&0b00000010) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(12);//0.83us PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(5);//0.4us PORTOUT=0; _delay(10);//1.00us } if(temp&0b00000001) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(12);//0.83us PORTOUT=0; // _delay(2);//1.00us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(5);//0.4us PORTOUT=0; // _delay(2);//1.00us } } } }
Вариант 2, для PIC18, более компактный, но по быстродействию он хуже.
#define PORTOUT LATC1 // порт для WS2812B // функция загрузки данных в ленточку, количество светодиодов задается в константе LEDC void loadWS2812B (void) { char a,b,c,temp; // формирование сброса PORTOUT=0; _delay(800);//50us //-------------------------------- for(a=0;a<LEDC;a++) { for(b=0;b<3;b++) { switch (b) { case 0 : temp=ledgreen[a][0]; break; case 1 : temp=ledred[a][0]; break; case 2 : temp=ledblue[a][0]; } // загрузка байта for(c=0;c<8;c++) { if(temp&0b10000000) { //формирование бита 1 PORTOUT=1; _delay(12);//0.8us PORTOUT=0; _delay(2);//0.45us } else { //формирование бита 0 PORTOUT=1; _delay(5);//0.4us PORTOUT=0; _delay(8);//0.85us } temp<<=1;// cдвиг переменной } } } }
Важное условие подключения драйвера к контроллеру.
Необходимо всегда (особенно для первого включения) устанавливать между микроконтроллером и первым драйвером резистор 430-330 ом.
Продолжение следует….
Это может быть интересно
Бегущие огни на WS2812B
Просмотров: 4755 В настоящее время большой популярностью стали пользоваться светодиоды со встроенным драйвером WS2812B. Текущий проект предназначен показать возможность использования и управления этими светодиодами. Это и проект и исследование по …Регулятор влажности
Просмотров: 1330 Регулятор ILLISSI-CH-1000 предназначен для контроля и регулировки относительной влажности в диапазоне от 0 до 100%. Регулятор позволяет работать как в режиме осушения, так и увлажнения. Для измерения возможно …Счетчики посетителей
Просмотров: 1241 Вас сосчитали!? или счетчики посетителей. Для чего нужны счетчики посетителей? Какие они бывают? ТОРГОВЛЯ. Подсчитайте, сколько ваш магазин посещает человек за день. Кок много человек приходит утром, какое …I2C MODULE – PIC18F25K42 Device ID Revision = A001
Просмотров: 1016 I2C MODULE Обход ошибок в версии I2C MODULE – PIC18F25K42 Device ID Revision = A001 В Серии K42 применен совершенно новый модуль шины I2C, который позволяет поддерживать все …VU Meter Tower ART
Просмотров: 1554 Стерео индикатор уровня аудио сигнала. Компактность и удобство проектирования устройств на светодиодах WS2812B, а также легкость реализации алгоритма родило идею созданию своей конструкции. В этом проекте я предоставлю …TDA7294 part 2
Просмотров: 76 Це друга частина проекту TDA7294, початок дивись тут. Тут ви знайдете повністю проект високоякісного підсилювача на TDA7294, схема, 3D моделі, гербер файли для виготовлення друкованої плати. І звичайно …Универсальный терморегулятор ch-c3000
Просмотров: 2925 Терморегулятор ch-c3000 предназначен для управления системами регулирования температуры в пределах от – (минус) 55 до + 125 С. Регулятор может использоваться как в системах отопления, так и в …Стабилизатор тока на SN3350, часть 2
Просмотров: 1086 Если вам необходимо разработать устройство с применением мощных светодиодов, то никак не обойтись без применения стабилизатора тока. На настоящий момент стабилизаторы тока являются самым эффективным механизмом, для питания светодиода в течение всего …WiFi ESP8266 – AT команды связанные с функцией Wi-Fi
Просмотров: 5139 AT команды связанные с функцией Wi-Fi Функции Wi-Fi подключения, запускаться из командной строки Команда Описание 1 AT+CWMODE Проверка, настройка режима работы Wi-Fi (sta/AP/sta+AP), (не рекомендуется для новых проектов). 2 …Четырех канальный терморегулятор ch-4000
Просмотров: 3067 Четыре независимых канала регулирования температуры, одновременно можно подключить 16 датчиков температуры DS18B20 с удалением до трехсот метров. Можно для регулировки выбрать любой датчик, подключенный к устройству. Каждый канал может работать …