【密恐慎入】2020的WS2812B灯板

灯板？可拼接？方块？

一块简单的，小型的2020尺寸的WS2812B灯板

可以选择扩大底板，也可选择多小板拼接，每版64、128灯，较为密集

推荐上一遍锡后铁板烧，上锡时发现某点位不粘锡，将温度提到250以上用烙铁尖尖戳两秒即可（我这里灯珠是从另一个灯板拆下来的，烫的时间有些长所以有点发黄）

铁板烧后记得测试是否有短路，如果哪个灯光不亮，请检查前一颗灯的输出、该灯的输入、电源、地引脚，使用尖头烙铁烫一下就好，45度摆放，利用手工补救

附赠一个用时间换空间的PWM+DMA双缓冲灯光控制方法  （将基本的配置放到附件了哈~附带了简单的调用函数，请另外建立应用代码文件进行修改）

本人喜好灯光控制，此前有顺手购买合宙air001芯片，16K空间，4K的内存

但是！一般控制灯光需要的数组大小为灯光数量*24，即利用8M的SPI或PWM的CCR，

WS2812B采用的是RGB888，单线控制，根据实际高低电平的时间占比，进而转换成灯珠的逻辑0和逻辑1

这时，SPI的方法是在8M情况下分别用两个字节模拟高低电平，最后统一发送即可

灯光数量增加后，对内存空间的要求上涨十分恐怖，而小小的001内存空间不够使用

本次想控制的灯板起码256颗，使用以上方法肯定不行

幸好之前用RP2040核心板做过一个简易的逻辑分析仪，还是比较好用的（小声嘀咕：不知道为什么不能超过10M采样速率）

（PCB改版自轻灵之翼）

经采样：合宙官方的arduino例程中，逻辑分析仪发现发送的每一位都是0！！！？

不不不，实际上是使用的SPI每一字节单独发送，间隔大概19us，对于这个逻辑分析仪的协议还是按照默认的高低电平比例计算逻辑0和1的方法不适用，所以低电平时间超长，就都显示为0

图示是我后续模拟的，实际周期比显示的长，图示周期大概4.2us

但由此我们可以认为，在不超过灯珠复位的时间内，高电平时间符合规定，低电平时间可以有所延长

理论存在，开始写bug~

方案一：修改keil中SPI的函数，使字节间间隔缩短到30us内。。。。功力有限，没成功，24M的主频，不清楚arduino是怎么做到的/(ㄒoㄒ)/~~

方案二：使用PWM+DMA方案，具体原版的我不多描述，STM32的有非常多的案例教学，大家有需要自行百度哈

本方法详细描述：

PWM本身是引脚的快速高低电平变化，周期由AAR决定，高电平或低电平时间由CCR决定，DMA是为了快速给定CCR值防止周期出错

通过计算可知，在我24M主频下，大概AAR为28时，周期接近灯珠的1.2us，CCR给8或17，可以接近2812灯珠要求的350ns和750ns高电平时间（如对此不清楚可考虑问一下AI学习前置知识~）

即，使用CCR建立数组，不同的CCR值代表不同的逻辑电平，24位用24个CCR的值来替代

将TIM更新事件关联到DMA上，即TIM完成一个周期，DMA触发一次，实现快速给下一个周期值的效果

实验理想状态：

灯珠颜色暂存是必不可少的，除非纯运算实现，即灯珠数量*3的数组，加上DMA搬运CCR的数组，使用半字搬运，也就是2字节*24位

计算完第一颗灯珠后，使能DMA，开始PWM发送，此时软件计算第二颗灯珠的CCR，塞入数组，在发送完成24个CCR值时，恰好计算也追着dma的尾巴完成，由此循环

现实状态：或许是24M主频时间不够，计算跟不上发送，会导致显示混乱，原因较多

解决方法：

1、合宙的HAL库中，并未直接给禁用软件DMA的函数，需进入初始化DMA函数内部将其标志位清除

2、AAR为28时，时间略有不足，可将其提升至56、84等值，或者写90、100都可（该值代表周期，不必完全按照规定的1.25us，保证CCR低电平值符合规范就行）

3、使用双缓冲区，建立两个CCR数组待发，计算第一颗灯珠时将第一个CCR数组地址给DMA搬运寄存器，内存地址自增使能，目的地址不自增（锁定CCR可劲儿塞）

计算完成后，给DMA搬运的数量，然后使能DMA，开始计算第二颗灯珠对应的CCR数组，塞入后给DMA地址（不用管上一次是否完成，会在完成时刷新）

由于我们给了充足的AAR时间，一颗灯可能需要花3~4us计算，完成后需要等待一下上一次DMA完成，即CNDTR==0

注意：这里CNDTR是dma搬运剩余的次数，即使为0，pwm也只是刚刚开始发送，还未完成上一次灯光的最后一位的控制

我们判断搬运次数为0后，失能dma，再给一次24次搬运，然后使能，地址之前给过了，完成后自动刷新从该地址开始搬运，即PWM发送完最后一次波形触发更新，DMA给塞入第二个数组的CCR值

实验结果：第一颗灯状态不正常，偶尔出现突发性的亮度增长，第一颗灯不亮，灯珠颜色顺延

解决方法：PWM的输出比较寄存器的锅，可能会导致输出的第一个波形宽度异常或者多出来一个波形，同时由于每次发送之间时间不是恰好与PWM同步，第一个波形有概率会被恰好”吞掉“，直接刷到第二个值，导致整体向前一位，表现出来灯光亮度突增

在开始发送第一颗灯珠之前，使PWM的比较寄存器值为0，计数值为最大，同时保证一定可行，又建立了一个CCR数组元素为两个0，即先将DMA发送地址设置到这个0的数组地址，数量2，

发送灯珠前先发送该数组，发送完毕后按之前的逻辑发送第一颗灯...最后一颗灯结束后，再次发送元素为0的CCR数组，顺利结束

实验结果：所有灯光颜色正常，周期可根据需要进行缩短

搜了好多教程一直没有合适的方法，都占用太多空间了，后来写完代码后，突然搜到了20年的一篇文章利用PWM+DMA双缓冲控制灯珠的方法/(ㄒoㄒ)/~~

不过还是有些区别的，本次方法全程没用中断，各位可根据喜好使用中断控制达到自动档的效果，目前还是手动档，需要CPU控制，计算完成后的空余时间留给处理突发中断记录标志等操作

代码较好实现，使用定时器（PWM）+一个DMA通道，中断按需~

如果感觉对你有用，记得给个好评噻~