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STM32F 驱动WS2812B (2) PWM+DMA

2021-04-29 15:33:31 阅读：187 来源： 互联网

标签：24 DMA pwm WORD TIM RESET PWM data WS2812B

STM32F412通过TIM PWM DMA方式驱动WS2812B

一、基本思路
- STEP1：
- STEP2：
二、实现
三、验证
一些想法
部分关键代码

一、基本思路

原理说明在《STM32F 驱动WS2812B (1) IO口》已经说明

STEP1：

实现逻辑1跟逻辑0的脉冲，这里用PWM修改占空比方式实现。

STEP2：

将数据通过DMA发送到TIM外设，发送前面80us的低电平RESET信号以及每个灯珠的24个0 code或者1 code的脉冲。

二、实现

1.配置CUBEMX

使用的芯片是STM32F412，选用TIM2的第2个通道输出PWM信号，因为是100M的时钟，所以分频系数为0即为不分频，然后125的counter period就是125个时钟周期为一个脉冲周期，所以一个脉冲周期为（1/100M）*125=0.00000125s=0.00125ms=1.25us。

PWM的Pulse先设置成0，这个值用来控制占空比，刚才计算出来125个时钟周期就是1250ns，那么一个时钟周期就是1个时钟周期就是10ns，所以根据ws2812b的手册说明的0code的高电平时400ns，低电平850ns，对应这个PULSE应该设置成40，表示40个时钟周期即为400ns，同理1code的高电平为800ns所以这个值应该设置成80即可。

在这里插入图片描述

2.配置DMA

单击Add添加一个DMA通道，这里因为时TIM2的2通道，所以把这个通道打开，然后在Direction的地方选择memory to peripheral表示从内存到外设，这里的内存就是定义的数据数组，外设就是TIM产生PWM的比较寄存器。其他的如下图所示，这边推荐Data Width都选择Word即可。
在这里插入图片描述

3.配置GPIO口

把GPIO的上下拉改成下拉，这样在不输出PWM的时候时低电平
在这里插入图片描述

4.修改工程

点击生成代码，生成MDK的代码。每个灯珠需要24个脉冲，每个脉冲的占空比根据0，1变化，在这之前需要一个reset信号，是大于50us的低电平。我们使用80us的低电平，之前通过cubemx配置的输出PWM的周期是1.25us，所以这个80us的低电平需要使用64个占空比为0的脉冲形成，所以先定义一个数组用来存放灯的数据，这边以1个灯为例：

uint32_t pwm_data[RESET_WORD+24*LED_NUM+DUMMY_WORD]={0};

这里的RESET_WORD定义成64，LED_NUM定义成1，DUMMY_WORD定义是1，这个DUMMY_WORD如果不加波形会出现问题，这个稍后再说，即1个灯需要64+24+1个脉冲。初始化为0，这样我们修改64个数据之后的数据不会影响前面的reset的数据。

假设需要亮蓝色，蓝色的RGB为0x0000FF,WS2812B的传输顺序是GRB，并且是先传输高bit，所以要先把G的颜色值放入数组，需要一个for循环，循环7次从高到低将bit对应的占空比填入数组，0对应的应该是40，1对应的是80：

for(j=15;j>=8;j--)//G
{	
	(((color>>j)&0x01)==1)?(pwm_data[RESET_WORD+(i*24+(15-j))]=80):(pwm_data[RESET_WORD+(i*24+(15-j))]=40);
}

因为第一个传输的是G数据，所以从RBG_COLOR的第15位bit15开始判断是否为1如果是1就用占空比数值80表示，一直判断到bit8。这里从RGB_COLOR的bit15到bit8应该存放到pwm_data的对应灯的bit0-bit7。

之后是R传输，同理：

for(j=23;j>=16;j--)//R
	(((color>>j)&0x01)==1)?(pwm_data[RESET_WORD+(i*24+(31-j))]=80):(pwm_data[RESET_WORD+(i*24+(31-j))]=40);

最后是B传输，同理：

for(j=7;j>=0;j--)//B			(((color>>j)&0x01)==1)?(pwm_data[RESET_WORD+(i*24+(23-j))]=80):(pwm_data[RESET_WORD+(i*24+(23-j))]=40);

把这个数组填好之后就可以开启DMA传输了：

HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim2,TIM_CHANNEL_2,&pwm_data[0], RESET_WORD+24*LED_NUM+DUMMY_WORD);

这里的传输数据的个数就是整个数组的个数。

传输已经开始了，在传输结束之后会进入到回调函数，我们引用这个回调函数来处理结束的时候停止DMA传输，否则会一直传输。

void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  HAL_TIM_PWM_Stop_DMA(&htim2, TIM_CHANNEL_2);
}

这样一轮发送点亮等LED灯的DMA就完成了。

三、验证

1.抓取0 code波形

将LED_NUM设置成1，并且将全部的占空比的参数设置成40 也就是0 code的脉冲
在这里插入图片描述

2.抓取1 code波形

将LED_NUM设置成1，并且将全部的占空比的参数设置成80 也就是1 code的脉冲
在这里插入图片描述

3.验证发送脉冲个数以及时间

正常情况下如果将LED_NUM设置成1，并且将全部的占空比的参数设置成80 也就是1 code的脉冲，应该会发送24个脉冲，如下是抓到的波形：
在这里插入图片描述
如果在发送的数据中不加入dummy word就会出现如下的波形，通过计算脉冲个数可以看出脉冲个数不对，而且波形变得很奇怪：

这个原因还没搞清楚，如果有知道原因的可以在下面评论下，互相探讨下

一些想法

1：如果不设置GPIO的上下拉方式，在抓取的波形观察，会发现在没有传输的时候一直为高电平。
2：在设置DMA传输的时候一定需要注意传输的方向是Memory To Peripheral
3：DMA的Data Width要跟程序中定义的数组的类型一致。

部分关键代码

Main关键源码如下：

#define DUMMY_WORD 1
#define RESET_WORD 64
#define LED_NUM 2
uint32_t pwm_data[RESET_WORD+24*LED_NUM+DUMMY_WORD]={0};
void ws2812b_show_dot(uint8_t dot_index,uint32_t color)
{
	int i=0,j=0;
	for(i=0;i<LED_NUM;i++)
	{
		if(i==dot_index)
		{
			for(j=15;j>=8;j--)//G
				(((color>>j)&0x01)==1)?(pwm_data[RESET_WORD+(i*24+(15-j))]=80):(pwm_data[RESET_WORD+(i*24+(15-j))]=40);
			for(j=23;j>=16;j--)//R
				(((color>>j)&0x01)==1)?(pwm_data[RESET_WORD+(i*24+(31-j))]=80):(pwm_data[RESET_WORD+(i*24+(31-j))]=40);
			for(j=7;j>=0;j--)//B
				(((color>>j)&0x01)==1)?(pwm_data[RESET_WORD+(i*24+(23-j))]=80):(pwm_data[RESET_WORD+(i*24+(23-j))]=40);			
		}
		else
		{
			for(j=0;j<24;j++)
			{
				pwm_data[RESET_WORD+i*24+j]=40;
			}			
		}
	}
	HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim2,TIM_CHANNEL_2,&pwm_data[0],RESET_WORD+24*LED_NUM+DUMMY_WORD);
}
int main(void)
{
  HAL_Init();
  uint32_t RGB_COLOR=0x0000ff;
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_TIM2_Init();
  while (1)
  {
	  ws2812b_show_dot(0,RGB_COLOR);
	  HAL_Delay(500);
	  ws2812b_show_dot(1,RGB_COLOR);
	  HAL_Delay(500);
  }
}

void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  HAL_TIM_PWM_Stop_DMA(&htim2, TIM_CHANNEL_2);
}

标签：24,DMA,pwm,WORD,TIM,RESET,PWM,data,WS2812B
来源： https://blog.csdn.net/wangbuu/article/details/116264731

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