STM32系列(HAL库)——F103C8T6驱动WS2812全彩RGB模块（PWM+DMA方式）

2023-11-17

1.软件准备

(1)编程平台：Keil5

(2)CubeMX

2.硬件准备

(1)某宝买的RGB模块（4个灯珠级联）

(2)F1的板子，本例使用经典F103C8T6

(3)ST-link 下载器

(4)杜邦线若干

3.模块资料

(1)模块简介：

没什么比手册讲得更加清楚了，模块中文数据手册：ws2812b中文资料_数据手册_参数

(2)驱动原理:

以上这是数据手册中提到的，WS2812驱动用的是单线归零码的通讯方式。不同占空比的方波代表1码或者0码，这里不同的占空比就是 0码或1码高电平时间 / 方波周期时间。对于本次例程，我们就是改变PWM的占空比实现0码或1码的传输。

(3)PWM+DMA原理:

关于DMA的详细解析，我推荐这篇文章：DMA原理，步骤超细详解，一文看懂DMA

PWM+DMA可以实现数量和占空比可控的脉冲，具体实现原理是在开启DMA的情况下，定时器在每次计数满后，会自动将DMA传输过来的数据作为新一轮的比较数值。如果DMA传输的数据每次不同，那么每次的方波占空比就不一样的。在本例程中，我们将数据存放在一个数组，通过DMA传输数组的内容，根据数组中数据的个数和每个数据的大小，就能实现数量和占空比可控的PWM。

4.CubeMX配置

(1)芯片选择

(2)配置RCC、SYS、时钟树

配置RCC

配置SYS

配置时钟树

(3)配置定时器TIM1

在定时器配置中，我们根据WS2812的最大传输速率800kbps，设置定时器不分频和计数周期为89+1，这样下来波形的频率为 72M /（89+1） = 800K ，并且一个波形的周期为 1 / 800 = 1.25us

(4)开启DMA

(5）设置路径、生成代码工程

5、Keil5代码

(1)创建RGB.c和RGB.h文件

(2)添加上述的RGB.c文件进工程

——————上述两步参考之前系列教学步骤，在此不再赘述(点击跳转)

(3)RGB.c和RGB.h代码

RGB.h

#ifndef __RGB_H
#define __RGB_H
#include "main.h"
#define Hight_Data            ( 64  )                           //1 码相对计数值
#define Low_Data              ( 36  )                           //0 码相对计数值
#define Reste_Data            ( 80  )                           //80 复位电平相对计数值
#define Led_Num               (  4  )                           //WS2812灯个数
#define Led_Data_Len          ( 24  )                           //WS2812数据长度，单个需要24个字节
#define WS2812_Data_Len   (Led_Num * Led_Data_Len)              //ws2812级联后需要的数组长度

//uint16_t RGB_buffur[Reste_Data + WS2812_Data_Len] = { 0 }; //数据缓存数组


void WS2812_Display_1(uint32_t Color, uint16_t num);
void WS2812_Display_2( uint8_t red, uint8_t green, uint8_t blue,uint16_t num);

void WS2812_Number_4(uint32_t Color1,uint32_t Color2,uint32_t Color3,uint32_t Color4);//封装好的四个灯函数，只需要分别输入四个灯的颜色即可


#endif

RGB.c

#include "RGB.h"
#include "main.h"
#include "tim.h"

uint16_t RGB_buffur[Reste_Data + WS2812_Data_Len] = { 0 }; //数据缓存数组

void WS2812_Display_1(uint32_t Color, uint16_t num)
{
   
    //指针偏移:需要跳过复位信号的N个0
    uint16_t* p = (RGB_buffur + Reste_Data) + (num * Led_Data_Len);
    
    for (uint8_t i = 0; i < 8; ++i)         
	p[i+8]= (((Color << i) & 0X800000) ? Hight_Data :Low_Data);
    for (uint8_t i = 8; i < 16; ++i)
	p[i-8]= (((Color << i) & 0X800000) ? Hight_Data :Low_Data);
    for (uint8_t i = 16; i < 24; ++i)
	p[i]= (((Color << i) & 0X800000) ? Hight_Data :Low_Data);  
       
}


void WS2812_Display_2( uint8_t red, uint8_t green, uint8_t blue,uint16_t num)
{
            
            uint8_t i;
            uint32_t Color=(green << 16 | red << 8 | blue);//将2个8位数据合并转化为32位数据类型
    
            //指针偏移:需要跳过复位信号的N个0
            uint16_t* p = (RGB_buffur + Reste_Data) + (num * Led_Data_Len);
    
            for (i = 0; i < 24; ++i)    //对数组进行编辑
			p[i]= (((Color << i) & 0X800000) ? Hight_Data : Low_Data);	
                        
}


void WS2812_Number_4(uint32_t Color1,uint32_t Color2,uint32_t Color3,uint32_t Color4)
{
    
    uint16_t  RGB_Buff_4[Reste_Data + 4 * WS2812_Data_Len] = { 0 };
    uint16_t* p;
    uint32_t Color;
    
    for( uint8_t k=0;k<4;k++)
  {      
      switch (k)    //进行指针偏移
      {
        case 0: p= (RGB_Buff_4 + Reste_Data) + (0 * Led_Data_Len),Color=Color1;break;
        case 1: p= (RGB_Buff_4 + Reste_Data) + (1 * Led_Data_Len),Color=Color2;break;
        case 2: p= (RGB_Buff_4 + Reste_Data) + (2 * Led_Data_Len),Color=Color3;break;
        case 3: p= (RGB_Buff_4 + Reste_Data) + (3 * Led_Data_Len),Color=Color4;break;
        default : ;break;     
      }
      
     for (uint8_t i = 0; i < 8; ++i)   //对数组进行编辑
    {   
        for (uint8_t i = 0; i < 8; ++i)
        p[i+8]= (((Color << i) & 0X800000) ? Hight_Data :Low_Data);
        for (uint8_t i = 8; i < 16; ++i)
        p[i-8]= (((Color << i) & 0X800000) ? Hight_Data :Low_Data);
        for (uint8_t i = 16; i < 24; ++i)
        p[i]= (((Color << i) & 0X800000) ? Hight_Data :Low_Data);
    } 
   
 }   
  
    HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim1,TIM_CHANNEL_1,(uint32_t *)RGB_Buff_4,(176));//启动DMA传输
    
}

 //  DMA 传输完成回调函数
void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    HAL_TIM_PWM_Stop_DMA(&htim1,TIM_CHANNEL_1);
}

(4)main函数

#include "RGB.h"



int main(void)
{
 
  extern uint16_t RGB_buffur[Reste_Data + WS2812_Data_Len];
 
  HAL_Init();
 
  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_TIM1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

//        //点亮4个灯
//        WS2812_Display_1(0x180000, 0);
//        WS2812_Display_1(0x001800, 1);
//        WS2812_Display_1(0x000018, 2);
//        WS2812_Display_1(0x181818, 3);
//        HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim1,TIM_CHANNEL_1,(uint32_t *)RGB_buffur,(176));//启动DMA传输        


//        //以下代码和上述效果一致，只是颜色数据表示形式不一样
//        WS2812_Display_2( 22 , 0 , 0, 0);
//        WS2812_Display_2(  0 , 22, 0, 1);
//        WS2812_Display_2(  0 , 0, 22, 2);
//        WS2812_Display_2( 22, 22 , 22, 3);
//        HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim1,TIM_CHANNEL_1,(uint32_t *)RGB_buffur,(176));//启动DMA传输 

 
 
  while (1)
  {
      
      //流水效果
    WS2812_Number_4(0x180000,0x001800,0x000018,0);
    HAL_Delay(500);
    WS2812_Number_4(0,0x180000,0x001800,0x000018);
    HAL_Delay(500);
    WS2812_Number_4(0x000018,0,0x180000,0x001800);
    HAL_Delay(500);
    WS2812_Number_4(0x001800,0x000018,0,0x180000);
    HAL_Delay(500);
     
    
  }
 
}

因时间问题，代码没有做过多注释。后续再补上。

6.接线图及效果

关于接线：定时器1的通道1为PA8，将PA8和模块IN引脚连接，并注意供电充足即可。

本例程源码下载：点击跳转

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