WS2812B是一个集控制电路与发光电路于一体的智能外控LED光源。具有较小体积，其外型尺寸与一个3535LED灯珠相同，每个元件即为一个像素点。像素点内部包含了智能数字接口数据锁存信号整形放大驱动电路，还包含有高精度的内部振荡器和可编程定电流控制部分，有效保证了像素点光的颜色高度一致。
    数据协议采用单线归零码的通讯方式，像素点在上电复位以后，DIN端接受从控制器传输过来的数据，首先送过来的24bit数据被第一个像素点提取后，送到像素点内部的数据锁存器，剩余的数据经过内部整形处理电路整形放大后通过DO端口开始转发输出给下一个级联的像素点，每经过一个像素点的传输，信号减少24bit。像素点采用自动整形转发技术，使得该像素点的级联个数不受信号传送的限制，仅仅受限信号传输速度要求。
    高达 2KHz 的端口扫描频率，在高清摄像头的捕捉下都不会出现闪烁现象，非常适合高速移动产品的使用。280μs以上的 RESET 时间，出现中断也不会引起误复位，可以支持更低频率,价格便宜的MCU。LED具有低电压驱动、环保节能、亮度高、散射角度大、一致性好超、低功率及超长寿命等优点。将控制电路集成于LED上面，电路变得更加简单，体积小，安装更加简便。

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    在这个文档里面我们可以看到,要想驱动ws2812,我们就需要给灯发送24位的数据,这24位的数据代表的就是灯的颜色, 这里我们需要注意的是灯的颜色是GRB的顺序.
    我们该如何发送这些数据呢? 在上图中我们可以看到数据虽然是24位, 但是每一位要么是0,要么是1, 我们只需要按照规则发送0码和1码即可.
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    • 0码:
      • T0H高电平时间范围: 220ns~380ns
      • T0L低电平时间范围: 580ns~1000ns
    • 1码:
      • T1H高电平时间范围: 580ns~1000ns
      • T0L低电平时间范围: 580ns~1000ns

    从上图输入码型我们可以看到, 0码和1码高低电平时间之和是相同的, 所以我们可以考虑按照一定周期去控制高低电平.
    我们假定周期时长为1050ns, 那么我们该如何得到这么长的周期呢? 答案显而易见,我们可以考虑使用定时器.

    已经GD32F470定时器的主频为240Mhz, 我们可以来推导一下,要多少个计数值才能达到1050ns

    1. GD32F470频率为240Mhz
    2. 240mhz = 240 000 000 
    3. 1000ms/240 000 000 
    4. 1000 000us/240 000 000
    5. 10 00 000 000 ns/2 40 000 000 = 4.16ns

    也就是每隔4.16ns, 计数值会增加1,如果我们想要计时1050ns, 那么我们需要 1050ns/4.16ns = 252个计数值
    下面我们进一步推导0码和1码需要的计数器值:
    0码: 高电平对应的计数应为300/4.16 = 72
    1码: 高电平对应的计数应为252 - 72 = 180
    有了这些参数之后, 下面我们就可以来初始化我们的定时器配置啦
    image.png

    image.png

    1.         /*
    2.             GD32F470频率为240Mhz
    3.             240mhz = 240 000 000 
    4.             1000ms/240 000 000 
    5.             1000 000us/240 000 000
    6.             10 00 000 000 ns/2 40 000 000 = 4.16ns
    8.             每隔5ns,计数值+1
    10.             ws2812 周期为1250ns 所以在不分频的情况下, 需要1050ns/4.16 = 252个计数值
    11.             300*0.68 高电平  204  
    12.           300*0.32 低电平  96
    13.         */
    14.     timer_oc_parameter_struct timer_ocintpara;
    15.     timer_parameter_struct timer_initpara;
    17.     rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL4);
    18.     rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER0);
    19.     timer_deinit(TIMER0);
    21.     timer_struct_para_init(&timer_initpara);
    22.     timer_initpara.period            = WS2812_CODE1 + WS2812_CODE0;
    23.     timer_init(TIMER0,&timer_initpara);
    25.      /* CH0 configuration in PWM mode */
    26.     timer_channel_output_struct_para_init(&timer_ocintpara);
    27.     timer_ocintpara.outputstate  = TIMER_CCX_ENABLE;
    28.     timer_channel_output_config(TIMER0,TIMER_CH_0,&timer_ocintpara);
    30.     timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER0,TIMER_CH_0,0);
    31.     timer_channel_output_mode_config(TIMER0,TIMER_CH_0,TIMER_OC_MODE_PWM0);
    32.     timer_channel_output_shadow_config(TIMER0,TIMER_CH_0,TIMER_OC_SHADOW_ENABLE);
    34.     timer_primary_output_config(TIMER0,ENABLE);
    36.     timer_dma_enable(TIMER0, TIMER_DMA_CH0D);
    37.     timer_auto_reload_shadow_enable(TIMER0);
    39.     timer_enable(TIMER0);

    为了提高控制效率, 我们使用配置一下DMA, 当数据发生变化之后, 自动更新数据到外设
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    1. void ws2812_dma_config(){
    2. //1.DMA单数据结构体
    3.     dma_single_data_parameter_struct dma_init_struct;
    4.     //2.开启DMA时钟
    5.     rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA1);
    6.     //3.初始化DMA通道
    7.     dma_deinit(WS2812_DMA,WS2812_DMA_CHANNEL);
    8.     //4
    9.     // 外设地址 
    10.     dma_init_struct.periph_addr = (uint32_t)(TIMER0 + 0x34U);            
    11.     // 不使用增量模式，为固定模式
    12.       dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;      
    13.     // 内存地址(用来接收数据)
    14.       dma_init_struct.memory0_addr = (uint32_t)(ws2812_buffer);              
    15.     // 增量模式
    16.       dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;           
    17.     // 一次传输长度8bit
    18.       dma_init_struct.periph_memory_width = DMA_PERIPH_WIDTH_32BIT;                    
    19.     // 关闭循环模式               
    20.       dma_init_struct.circular_mode = DMA_CIRCULAR_MODE_ENABLE;               
    21.     // 外设到内存 
    22.       dma_init_struct.direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;                  
    23.     // 要传输的数据量
    24.       dma_init_struct.number = TRANSFER_NUM;                        
    25.     // 超高优先级
    26.       dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_ULTRA_HIGH; 
    27.     //5.初始化DMA结构体
    28.     dma_single_data_mode_init(WS2812_DMA,WS2812_DMA_CHANNEL,&dma_init_struct);
    29.     dma_circulation_enable(WS2812_DMA, WS2812_DMA_CHANNEL);
    31.     //6.使能通道外设
    32.     dma_channel_subperipheral_select(WS2812_DMA,WS2812_DMA_CHANNEL,DMA_SUBPERI6);
    34.     //7.使能DMA通道
    35.     dma_channel_enable(WS2812_DMA,WS2812_DMA_CHANNEL);
    36. }

    控制灯的色彩

    1. void ws2812_setColor_Index(uint8_t index,uint32_t color){
    2.     uint32_t rgb_value = color;
    4.     for(uint8_t i=0;i<24;i++)
    5.     {
    6.         if((rgb_value<<i)&0x800000)     //高位先发，此时高位为1时
    7.         {
    8.             ws2812_buffer[i+index*24] = WS2812_CODE1;       //68%占空比170  748ns
    9.         }
    10.         else 
    11.         {
    12.             ws2812_buffer[i+index*24] = WS2812_CODE0;       //32%占空比80  300ns
    13.         }
    14.     }
    15. }