WS2812B七彩LED具有集成度高、使用方便等特点,但是800K的数据速率(IO变化速率高达2.4M),对单片机提出了较高的要求,通常是采用SPI+DMA方式驱动,

也有人采用汇编实现,但是要预先把数据转换为按bit存放,在LED级连数量较多的情况下,需要占用极多的存储空间。

在驱动WS2812B上花费了太多的时间,走了不少弯路,记录下来:

  • 简易数字分析仪采样频率最高只有4M,即测量精度为250ns,而信号宽度要求为400ns和850ns,这样测量的结果存在较大的误差,让人误以为信号跳变无规律,
    迷失了方向;解决的办法就是利用STC单片机主时钟的内分频功能,语句:CLK_DIV |= 0x07; 将主频降低128倍,这样测量的波形就足够准确了。
  • STC15系列可以使用内置振荡电路,主频高达27M,高速才有足够的时间进行数据处理,最终选择的是24M的主频。
  • 汇编与C混合编程,开始以为很复杂,做了发现不是很困难,主要还是对汇编本身的理解。
    1、形式上,在C语言中通过#pragma ASM和#pragma ENDASM内嵌汇编语句;
    2、编译器在使用内嵌语句的文件右键菜单选择Option,选中Generate assembler SRC file 和 assemble SRC file;
    3、子程序调用时的参数传递上,一般是用R7,R5,R3,具体可以看编译生成的SRC文件;
  • 最初采用高级语言的两层循环嵌套,内层通过移位实现8个比特输出,外层依次处理每个比特,但是两层循环之间的时延较长,导致输出的波形不规则;
    最终打破结构化编程的框架,利用每个比特中850ns输出的长信号进行数据处理,实现了完美波形输出;
  • 在LED数量较多的情况下,发现会有闪烁,经常时间的查找,最后判断是信号输出期间产生硬件中断,导致输出的波形有跳变,导致不特定位置的LED出现闪烁;

s1

128分频下的输出波形

源代码:

void WS2812_SendArray(uchar xdata *pSource, uchar length) {
    EA    =    0;
#pragma ASM
    CLR      WS5050_DI
    MOV R1,#160
SA_DELAY25:
    DJNZ    R1, SA_DELAY25
    MOV R1,#160
SA_DELAY25_2:
    DJNZ    R1, SA_DELAY25_2

;    R5:length, R1:8bit, R4:临时存储A
    MOV        DPH, R6
    MOV        DPL, R7
    MOVX    A, @DPTR
    MOV      R1,#8        ;2
SA_BIT_PHASE0:
    SETB    WS5050_DI    ;4
    NOP                    ;1
    RLC      A            ;1
    JC        SA_BIT_1    ;3
    NOP                    ;1
    CLR        WS5050_DI    ;4
    CJNE    R1, #1, SA_BIT0_NOT8    ;4
;    当寄存器R1=1,说明是最后一位,则准备下一字节
    INC        DPTR        ;1
    MOVX    A, @DPTR    ;2
    MOV      R1,#9        ;2
    DJNZ    R5, SA_PHASE3    ;4
;    R5=0,结束
    SJMP    SA_END    ;3
SA_BIT0_NOT8:
;    R1>1,前七位
    XCH        A, R4        ;2
    MOVX    A, @DPTR    ;2
    XCH        A, R4        ;2
    NOP
    SJMP    SA_PHASE3    ;3
SA_BIT_1:
    CJNE    R1, #1, SA_BIT1_NOT8    ;4
;    当寄存器R1=1,说明是最后一位,则准备下一字节
    INC        DPTR        ;1
    MOVX    A, @DPTR    ;2
    MOV      R1,#9        ;2
    NOP
    DJNZ    R5, SA_BIT1_9TH    ;4
;    R5=0,结束
    SJMP    SA_END    ;3
SA_BIT1_NOT8:
    XCH        A, R4        ;2
    MOVX    A, @DPTR    ;2
    XCH        A, R4        ;2
    NOP
    NOP
    NOP
SA_BIT1_9TH:
    CLR        WS5050_DI
    NOP                    ;1
    NOP                    ;1
SA_PHASE3:
    DJNZ    R1, SA_BIT_PHASE0    ;4

SA_END:
    SETB    WS5050_DI
#pragma ENDASM
    EA    =    1;
    pSource = 0;
    length = 0;
}