門外漢的筆記

WS2812 RGB LED是具有內建驅動晶片功能的LED, 亦是使用5050 LED封裝加入驅動晶片, 驅動方式採串列進出, 因此可獨立控制串接LEDs的每一顆LED.

每個一R/G/B顏色可獨立控制,且每一個顏色可調整0~255階調,因此每一個顏色需用到8bit控制,每一顆LED需用到24bit控制.

 圖片來源

VDD電壓為6.0V~7.0V, 但實際操作使用5V可正常驅動.

操作時序

1個Colck週期的0或1的正負周期有規範

由於是採串列控制,因此每個LED需使用24bit控制,整串LED的data傳送完再執行Rest code.

另外,這個LED晶片具有保持功能, 當電源未斷電的狀態下, 如果沒有提供輸入訊號, LED燈會保持在最後控制當下.

所以在控制時,有時需做清除的動作,才不會殘留上一次操作的顏色.

1.硬體操作

控制板:Arduino UNO

材料: WS2812 LED

2.I/O規劃與Library

(1) 1個輸出控制腳位，作為控制LED。

(2) Arduino example: light_ws2812

3.程式

light_ws2812 example Blinky

#include 

WS2812 LED(1); // 1 LED
cRGB value; 
void setup() {
	LED.setOutput(9); // Digital Pin 9
}

void loop() {
	value.b = 255; value.g = 0; value.r = 0; // 設定RGB顏色 0-255
	LED.set_crgb_at(0, value); // 設定第1顆LED的RGB顏色,這個範例只能控制第1顆.
	LED.sync(); // 輸出資料至LED
	delay(500); // Wait 500 ms
	
	value.b = 0; value.g = 0; value.r = 255; // RGB Value -> Red
	LED.set_crgb_at(0, value); // Set value at LED found at index 0
	LED.sync(); // Sends the value to the LED
	delay(500); // Wait 500 ms
}

light_ws2812 example fade_rgb

#include 

#define outputPin 7  // Digital output pin (default: 7) 設定輸出至LED燈串的腳位
#define LEDCount 9   // Number of LEDs to drive (default: 9) LED控制數量


WS2812 LED(LEDCount); 
cRGB value;

byte intensity;
byte sign;

void setup() {
	LED.setOutput(outputPin); // Digital Pin 7
    
    //這裡是設定RGB排列方式
	//LED.setColorOrderRGB();  // Uncomment for RGB color order
	//LED.setColorOrderBRG();  // Uncomment for BRG color order
	//LED.setColorOrderGRB();  // Uncomment for GRB color order (Default; will be used if none other is defined.)

	intensity = 0; //階調
	sign = 1;
}

//0-255階調變化
void loop() {
	int i = 0;
	if (sign) {
		intensity++;
		if (intensity == 255) 
			sign = 0; 
	}
	else {
		intensity--;
		if (intensity == 0)
			sign = 1;
	}

    //3顆LED分別顯示R/G/B依此循環整串LED 
	while (i < LEDCount){
		if ((i % 3) == 0) {  // First LED, and every third after that
			value.b = 0; 
			value.g = 0; 
			value.r = intensity; // RGB Value -> Red Only
			LED.set_crgb_at(i, value); // Set value at LED found at index 0
		}
		else if ((i % 3) == 1) { // Second LED, and every third after that
			value.b = 0; 
			value.g = intensity; 
			value.r = 0; // RGB Value -> Green Only
			LED.set_crgb_at(i, value); // Set value at LED found at index 0
		}
		else  { // Third LED, and every third after that
			value.b = intensity; 
			value.g = 0; 
			value.r = 0; // RGB Value -> Blue Only
			LED.set_crgb_at(i, value); // Set value at LED found at index 0
		}
		i++;
	}

	LED.sync(); // Sends the data to the LEDs
	delay(10); // Wait (ms)
}

=主程式簡化=

void loop() {
	int i = 0;
	if (sign) {
		intensity++;
		if (intensity == 255) 
			sign = 0; 
	}
	else {
		intensity--;
		if (intensity == 0)
			sign = 1;
	}

    //3顆LED分別顯示R/G/B依此循環整串LED 
	while (i < LEDCount){
		    value.r = intensity*((i%3)%2); 
         value.b = intensity*(((i+1)%3)%2); 
         value.g = intensity*(((i+2)%3)%2);  
			LED.set_crgb_at(i, value);
		i++;
	}
	LED.sync(); // Sends the data to the LEDs
	delay(10); // Wait (ms)
}

時序分析

從時序規則來看, 上升緣為觸發條件.

0 code的正週期較窄(0.35us)負週期較寬(0.8us).

1 code的正週期較寬(0.7us)負週期較寬(0.6us).

設R=170(0b10101010) G=0 B=0

設R=0 G=170(0b10101010) B=0

析設R=0 G=0 B=170(0b10101010)

因此這組LED採GRB控制順序

Uncomment for GRB color order (Default; will be used if none other is defined.)

Bit 1 正880ns 負430ns (1.31us)

Bit 0 正320ns 負1000ns (1.32us)