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【经验分享】实战小例程 基于STM32F103C8T6最小系统板和STM32CubeMX驱动WS2812B光立方

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STMCU小助手 发布时间:2022-4-15 10:00
本文开发环境:4 Z) b- u# Y; A6 @$ u

" S1 Y  i4 [7 \" U0 J/ w* S2 u% yMCU型号:STM32F103C8T6最小系统板
+ n) Z* m# ~1 v4 OIDE环境: MDK V5.36$ `+ A8 j- ~5 C& p
代码生成工具:STM32CubeMx 6.3.0
2 P  S0 e" V5 f  O' K+ w5 I9 P
" \# d+ t0 n& L5 D8 k: d电路板实拍:
( Y0 U& T& K7 B; t* A6 N, D

2 p; K" x0 S$ u' w$ E 3[)K)}}I4GK$JEUNN7}Q@0Q.png
& I3 v+ Q! k& F- r3 d9 L, ~" d. x% V% e8 M
2861f2aa89e3425dab5fdc57ac47ed8d.gif 7 P6 t: U7 o) ]! l
7 F6 G2 Y6 O# W

7 p! }9 c5 \+ @+ I/ x, S8 ?% s一、配置CubeMX
6 D& r% O3 y) Y! Z, d新建工程,选择芯片,配置SYS,RCC略4 E0 u2 A# M# l* v* d3 a
: U2 O. l7 \( ^! g# r4 `: ?
1.1 时钟树配置7 p4 X! s' }' ?& Z
这里直接把时钟开到最高72MHz: {2 F9 k- s1 W. a' b+ g; `3 m8 E) @

- ^2 W, k! P! ]2 A& o 4 u7 I% ]2 @) }- Y  u

) o0 ~. l! F$ z1 ?( ~$ n$ P( I2 K读数据手册,可以发现只有TIM1是挂载在APB2总线上的4 {6 {3 }  f, c$ V' m# d5 S

4 X7 c( f- P3 r& Y( n b3df693fa08945528c49c77e203e06ac.png
2 a5 v2 D1 ?4 U
4 v8 |1 X) v2 o; a4 b+ e: k1.2 配置DMA
& Z& h* ]# C% ?# ?- h+ d" o& m

) F4 G9 C* ~; j, G( H5 ^# J JOVU68XH3ETFV8TIXZ}~MC2.png ) _$ u0 y6 ^0 ]; I

- e/ D4 O5 E' r  m8 W2 M, O周期计算:1 J1 C  u; Y( L9 X& O
6 @- G/ `: A2 b/ s4 i
WS2812B需要800kb的周期,系统时钟是72MHz,TIM1是挂在APB2总线上的,它的时钟也是72MHz,
% A# P! v2 _6 P; k7 @8 a/ Y因此,有:72 * 1000 / 800 = 90 (89+1),因此自动装载值设为 89 ;. X: y! I. X8 s

  e  E: D8 J! @' s0 K# g J7B}{IHZ[W@CE[6B$~0)V@K.png   F, g1 L/ D3 O) Z% @
, v: x2 }, B  a$ A4 v& i
这样cubeMX的配置就完毕了,打开生成的工程文件。
% G+ b8 }+ a$ [4 U, m) r* v' z3 p$ b# z/ M4 O
最终引脚配置图:; `) U6 S  k! l; f* X, O/ e
0 z' E% b  B5 {+ ]4 _6 f+ p3 c/ {
9]U$GZ`N0_KY_{TY0UMJT5P.png & Z0 Q; Z* C2 }8 k
1 l  V. k$ ]! y; E4 D
可以发现,PWM输出引脚为PA8。
& H3 b. f+ {( [$ `7 Q! m! A
) @4 {8 u/ x7 R; S6 d二、代码部分: @' r) w9 t# T& W
在main.c里添加:6 l% G' r' @3 l1 ?3 W
" }7 |% @, T3 ^1 b, y
此函数实现了灯效的控制,可以通过用户传入的RGB参数,来自动填充数组:/ i7 S1 e5 n& T; x* b
8 K; A. l5 C& F7 }5 g
  1. int fputc(int ch,FILE *f)
    ! |" R$ u% F0 ]
  2. {( d5 b- K- B- f8 E- |
  3.         ITM_SendChar(ch);. H$ Y) b+ J1 d* I9 Z+ }4 c, [. f
  4.         return (ch);
    0 E' W+ @  @7 K  v! \2 D$ U
  5. }
    % [. A$ B, N: h1 n6 k% u

  6. ' U; N$ P+ B- L: m+ g
  7. #define ONE_PULSE        (60)                           //1 码计数个数( [! o, A  G, V9 F8 E, O7 E
  8. #define ZERO_PULSE       (30)                           //0 码计数个数0 J; ?# D# F3 A5 O
  9. #define RESET_PULSE      (48)                           //80 复位电平个数(不能低于40)3 x+ m7 `/ i8 w/ I
  10. #define LED_NUMS         (25)                            //led 个数
    + Y' k4 p4 Q$ O6 v) {) M- U: L# R
  11. #define LED_DATA_LEN     (24)                           //led 长度,单个需要24个字节
    7 N* _( J  \; ]7 o3 S& F  [1 U, Z
  12. #define WS2812_DATA_LEN  (LED_NUMS*LED_DATA_LEN)        //ws2812灯条需要的数组长度
    # u& m0 e' J% T9 y% G: ^2 W
  13. #define DMA_LED_LEN (RESET_PULSE+WS2812_DATA_LEN)       //传输数据长度
    ; A, ?# t) W  W3 v0 a

  14. ( j4 N: O3 C8 o1 Z2 `, H
  15. uint16_t static RGB_buffur[RESET_PULSE + WS2812_DATA_LEN] = { 0 };$ g! A4 p( G  S: k
  16. & w" g* X2 y3 o- w
  17. void ws2812_set_RGB(uint8_t R, uint8_t G, uint8_t B, uint16_t num)
    ; V# j1 |* K8 [3 K# @
  18. {* j1 J/ I+ [: m4 K
  19.     //指针偏移:需要跳过复位信号的N个0
    . G2 V( I6 G! p3 `
  20.     uint16_t* p = (RGB_buffur + RESET_PULSE) + (num * LED_DATA_LEN);
    ; u- z" e7 P% S  M+ k2 t3 `- d
  21. # h3 P+ C$ C" F, e
  22.     for (uint16_t i = 0;i < 8;i++)4 [" ^) [* r; g8 u& A
  23.     {
    0 A+ J  j% k1 k  \( S) q
  24.         //填充数组
    ! W: K) D8 o; O
  25.         p<i>      = (G << i) & (0x80)?ONE_PULSE:ZERO_PULSE;
    - V( D7 o" Q, z8 v( V$ W
  26.         p[i + 8]  = (R << i) & (0x80)?ONE_PULSE:ZERO_PULSE;8 d, D* X/ [" _7 M2 |
  27.         p[i + 16] = (B << i) & (0x80)?ONE_PULSE:ZERO_PULSE;
    $ R3 O2 R5 |& C5 W; `' `& q1 |5 p
  28.     }
    ) r/ y  R" G6 _1 W$ v( Q
  29. 3 I" L7 n4 p' Z+ k
  30. }</i>
复制代码
) `# m  n( O# W6 T  g' j
这里写2个小函数,方便对连续的一组灯进行控制( Y, c) j) T( L( r; A; E
# u$ Y8 l9 f4 ]1 ~5 P7 T
  1. void LED_ON_Purple(int Num_Start,int Num_End)1 ^' r( @- V) B8 Q
  2. {
    7 e/ e) ?. Q8 Y; `+ U+ ?3 J
  3.         int Num_flag;
    * S  y0 g: }% o
  4.         for(Num_flag=Num_Start;Num_flag<=Num_End;Num_flag++) ws2812_set_RGB(0x94, 0x00, 0xD3, Num_flag);. Z8 g/ E2 C4 ?. q' W, Y/ Q
  5. }% h3 F+ O: c9 W" V! `
  6. . y1 u+ x2 _7 }3 u2 f
  7. void LED_OFF(int Num_Start,int Num_End)
    $ s* M* ]0 K5 |) b- Y
  8. {, ?3 G8 [5 C8 [1 N
  9.         int Num_flag;
    , ~6 v! a, U5 ?' T& m
  10.         for(Num_flag=Num_Start;Num_flag<=Num_End;Num_flag++) ws2812_set_RGB(0x00, 0x00, 0x00, Num_flag);
    9 o8 t8 |2 K  A
  11. }
复制代码

# s; s" X! ~# g% O此函数设置了灯的颜色情况,并通过延时来控制灯的闪烁:- I) X! A3 G0 f

, K0 F* [; ^; H9 l- @, e) F* c" _
  1. void ws2812_example(void)
    0 H4 A/ N3 q& V; R- J- Z3 h
  2. {  ( d' j3 y) q1 q1 k- K
  3.                 LED_ON_Purple(0,4);LED_OFF(5,24);3 C2 Z7 }* U2 s# I* ^
  4.             HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim1,TIM_CHANNEL_1,(uint32_t *)RGB_buffur,DMA_LED_LEN); //#2.传输数据4 w* C( j  B4 P( ]$ B
  5.                    HAL_Delay(500);//#3.延时:使效果可以被观察
    , T- y8 k" Z, U, f, B
  6.         ! s8 Y/ t2 k" ^8 R) [& G
  7.                 LED_OFF(0,4);LED_OFF(10,24);LED_ON_Purple(5,9);        ; l$ l6 P, v6 m$ m# K1 C' q
  8.                    HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim1,TIM_CHANNEL_1,(uint32_t *)RGB_buffur,DMA_LED_LEN); 2 F$ f( V( P$ E- E6 j
  9.                   HAL_Delay(500);% s- }4 w6 i/ R! p/ }3 V7 n) S* ^) b9 z
  10.          
    & t1 g, M) o( C$ Q+ h3 c
  11.                  LED_OFF(0,9);LED_ON_Purple(10,14);LED_OFF(15,24);
    ) a% }$ J. e1 A6 e* f
  12.             HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim1,TIM_CHANNEL_1,(uint32_t *)RGB_buffur,DMA_LED_LEN); ' v4 }4 G$ H7 Z
  13.         HAL_Delay(500);
    + P) V3 v) X6 ]0 g4 j3 X
  14.         
    # f; s0 l0 b4 J, r$ H3 B8 `7 u" k9 y
  15.             LED_OFF(0,14);LED_ON_Purple(15,19);LED_OFF(20,24);
    . Z) [4 g7 @0 n$ A4 C2 b3 y
  16.                 HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim1,TIM_CHANNEL_1,(uint32_t *)RGB_buffur,DMA_LED_LEN); 7 x8 q/ \$ D9 j& P% {- s9 w
  17.         HAL_Delay(500);5 e) N2 U- Z+ c' M8 N9 E3 P
  18.         
    . h. q3 k) p" ?) m& u( f4 Z
  19.             LED_OFF(0,19);LED_ON_Purple(20,24);
    0 X- N3 [" T- P
  20.                 HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim1,TIM_CHANNEL_1,(uint32_t *)RGB_buffur,DMA_LED_LEN); : F5 X, @  T2 b/ N
  21.         HAL_Delay(500);! y5 h: c; v( w5 f# d
  22. }
复制代码
  1.   while (1)/ n4 I3 J, ^+ p
  2.   {" ^0 O8 W: `4 \4 w- `: l5 Q( t
  3.                 ws2812_example();+ h9 E5 z( c, g$ K$ ]
  4.     /* USER CODE END WHILE */% w# }3 ^& T4 m7 c; z% J) {
  5. 7 X* ]. _) U' W* @. r2 J
  6.     /* USER CODE BEGIN 3 */
    ' P6 w! f5 s9 s2 D7 H$ F+ {# S
  7.   }
复制代码

' L. Z. i0 k4 p三、现象7 @4 W% x: j1 x7 {
(角落里有个灯没焊好,回头改一下)
2 @3 C/ o5 J# w7 X- E0 E8 V; |' ]1 P" {% i, P
af8ee788e2fa40c19b5174c5c0c6157c.gif
) d# S: w0 F; W" Y1 {' h
6 k, b7 |$ f& g0 P四、后记
: ]8 j! n( l4 w; o( Z我是在立创开源广场看到的5X5X5光立方工程,然后就想复现一下,理论上有五层(光立方),目前只做了一层(光平方)做测试,后续我会把五块都做出来然后连起来。
4 ^" F5 Q- z- i6 i3 R- I/ ]
9 Y! c; n0 M+ k; R4 g然后WS2812的具体原理和代码逻辑,在前言里的那篇大佬写的博文里写的很清楚,在这里我也只是做一些小补充,然后移植到一个实例中来。7 O, Y$ Z$ V7 x& t; L) Z
2 D: R1 Z  H& o. [: T+ j
另外,单片机给的3.3V供电不能保证电路能正常工作,灯少好像还行,但多了的话经过实测,至少要到3.5V的供电电压,这可能与具体元器件有关系,如果亮灭情况有问题的话,大家也可以从供电的角度查一查。
( j5 J$ a) K# s3 r
6 V, S7 [7 V& X: T: A2 [
, S& U6 l; a% r& H4 R0 Z
6 p9 B% H8 `' l
% d1 c4 B# ^& c9 \: f6 d
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