討論用一片STM32C8T6驅(qū)動2048個(gè)串行單線RGB的方法

2022-06-23 12:44 作者:萌曉宇 0人讀過 | 我要投稿

串行RGB WS2812 SK6812 等相信大家都很熟悉了，你電腦里面的光污染大多來源于此，網(wǎng)上很多相關(guān)的資料，驅(qū)動方式多種多樣，PWM SPI，甚至直接進(jìn)行IO模擬來驅(qū)動。

這里討論一下，如何用一片C8T6驅(qū)動 2048個(gè)燈，并且實(shí)現(xiàn)以下參數(shù)：

驅(qū)動2048個(gè)RGB

30FPS 刷新速率

單片機(jī)不能阻塞

單片機(jī)不能爆空間

先看看時(shí)序，大家應(yīng)該都很熟悉了。

0,1這里咱們先不看，不同的燈可能會有所差異，但是一個(gè)BIT需要1.25us的時(shí)間大多數(shù)燈都一樣。

那么也就是一個(gè)燈傳輸24個(gè)字節(jié)(R G B 各需要8位）

換算下來就是 24x1.25us = 30us/每個(gè)燈的Data Time 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。

那么我們有2048個(gè)燈?? 2048x30us = 61440us 數(shù)據(jù)時(shí)間 +上RES時(shí)間50us大概一幀所需要花費(fèi)時(shí)間 61.490MS 很明顯，如果按這樣以最快的速度刷新燈的數(shù)據(jù)也只有約16幀

所以這里咱們得把燈板拆分開來，我打樣的板子是16*32，所以我就分成了4份。

這樣的話我們需要分開4個(gè)IO口同時(shí) 驅(qū)動4個(gè)單片512個(gè)燈，512*30us =15360us+50us? 單片理論刷新時(shí)間應(yīng)該能達(dá)到60幀多一點(diǎn)。但是肯定做不到這么高，這里后面再說.

確定了硬件之后我們來確定一下軟件驅(qū)動。

這里我使用PWM+DMA的方式來驅(qū)動。

PWM定時(shí)器設(shè)置為800Khz周期

然后依次將對應(yīng)電平的占空比放到PWM的buff數(shù)組中，就可以實(shí)現(xiàn)0.1的CODE輸出，那么也就說一個(gè)燈需要24個(gè)占空比值，在DMA 的BUFF中一個(gè)燈需要24個(gè)長度為16位數(shù)去儲存顏色數(shù)據(jù)，（這里先不談RES數(shù)據(jù)）。

簡單換算一下，一個(gè)燈24（PWM值）x 2（16位數(shù)據(jù)一個(gè)數(shù)據(jù)占2個(gè)字節(jié)）=48個(gè)字節(jié)。本項(xiàng)目2048個(gè)燈僅僅數(shù)據(jù)部分一共需要98304個(gè)字節(jié)=96K TOO BIG

眾所周知C8T6擁有64KB FLASH? 20K的RAM，其的身軀根本無給他這么大的BUFF空間。那么怎么辦呢。

重點(diǎn)來了

這里我們把DMA的半傳輸中斷和循環(huán)模式打開，實(shí)現(xiàn)顯示緩存的功能，示意如下：

1，寫入 BUFF1 和BUFF2啟動DMA

2，進(jìn)入半傳輸HC中斷后，更新緩存1的數(shù)據(jù)（此時(shí)此刻DAM正在傳輸緩存2的數(shù)據(jù)）

3，進(jìn)入傳輸完成TC中斷后，更新緩存2的數(shù)據(jù)（此時(shí)此刻DAM正在傳輸緩存1的數(shù)據(jù)）

4，進(jìn)入半傳輸HC中斷后，更新緩存1的數(shù)據(jù)（此時(shí)此刻DAM正在傳輸緩存2的數(shù)據(jù)）

5，進(jìn)入傳輸完成TC中斷后，更新緩存2的數(shù)據(jù)（此時(shí)此刻DAM正在傳輸緩存1的數(shù)據(jù)）

............

所有燈數(shù)據(jù)傳輸完畢后，將DMA緩存設(shè)置為0，發(fā)送一組RES指令過去使燈數(shù)據(jù)有效。

使用這種方法可大幅節(jié)省RAM空間，如果我們緩存定義為16個(gè)燈的大小，也就是一次傳輸16個(gè)燈的數(shù)據(jù)，單組2個(gè)緩存就是32個(gè)燈 32*24=768長度的16位數(shù)組，也就是占用1536個(gè)字節(jié)。

由于我們分開4路PWM 同時(shí)進(jìn)行驅(qū)動，一共有4組DMA緩存也就是4*1536=6144個(gè)字節(jié)

然后用一個(gè)8位數(shù)組，存放2048個(gè)燈的RGB數(shù)據(jù)占用 6144 個(gè)字節(jié)。

6144+6144=12288個(gè)字節(jié)，對于C8T6的RAM來說也完全可以跑下去了。

下面是使用CUBEMAX工程的建立：

定時(shí)器配置如上

這里我使用的是TIM1 的4個(gè)PWM通道，DMA設(shè)置為循環(huán)模式 Memory to Peripheral ,以及Half Word

時(shí)鐘樹如上

下面說一下程序方面需要注意的幾個(gè)小點(diǎn)

由于分開了4組DMA，如果同時(shí)啟動可能會導(dǎo)致同時(shí)進(jìn)入傳輸中斷導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，小小延遲一下避開同時(shí)進(jìn)入中斷即可解決此問題，也可以對DMA中斷進(jìn)行優(yōu)先級進(jìn)行設(shè)置來避免此問題。