راه اندازی ماژول WS2812 – LED RGB با آردوینو

4 9,737 زمان تقریبی مطالعه 2 دقیقه

اطلاعاتی در مورد نحوه راه اندازی ماژول WS2812 – LED RGB

در این بخش به بررسی روش سیگنال دهی این آی سی خواهیم پرداخت. در ابتدا نیز لازم به ذکر است که با توجه به اینکه برای استفاده از این آی سی از کتابخانه های آماده بهره خواهیم گرفت لذا درک عمیق این مباحث ضروری نیست و صرفا جهت آشنایی با این ساختار مطرح می شود.
همان گونه که گفته شد برای اتصال این آی سی ها و تشکیل یک زنجیره باید دیتا از پایه ورودی اولین آی سی وارد و از پایه خروجی اولین آی سی به بعدی تا انتها اتصال یابد. به تصویر زیر توجه نمائید:

ws2812

برای کنترل هر آی سی از 24 بیت استفاده می شود که 8 بیت برای هر رنگ قرمز، سبز و آبی استفاده می شود که در واقع امکان 256 حالت نوری(Grayscale) را ممکن می سازد. تصویر زیر ترتیب ارسال این سیگنال را نمایش می دهد:

این سیگنال ها باید به صورت پشت سر هم و به صورت سریال ارسال شود یعنی با فرض سه پیکسل به صورت پشت سر هم، یک بسته 24 بیتی به ازای هر پیکسل ارسال می شود. هر پیکسل اولین 24 بیت دریافتی را به خود اختصاص داده و باقی بیت های دریافتی را به پیکسل های بعدی منتقل می نماید. این روند تا آخرین پیکسل ادامه می یابد. با یک سیگنال ریست نیز کل آی سی های زنجیره خاموش می شود. در تصویر زیر شیوه اجرایی این فرآیند مشاهده می شود:

ws28121

با توجه به اینکه برای ارتباط و انتقال اطلاعات از یک خط دیتا(سریال) استفاده شده است لذا از روش خاصی برای تعیین صفر و یک منطقی و همچنین سیگنال ریست استفاده شده است. در این حالت برای نمایش صفر و یک منطقی از زمان بندی های خاص بهره گرفته شده است. یعنی با ست و ریست شدن خط دیتا به زمان معین سیگنال معرف صفر، یک و ریست خواهد بود.

1409986682_sequence_chart

همان گونه که قبلا نیز گفته شد این آی سی دارای دو مد کاری 400 کیلو هرتز(Low Speed) و 800 کیلوهرتز (High Speed) می باشد. با توجه به اینکه زمان بندی های سیگنال با توجه به مد کاری تغییر می کند و همچنین سرعت بالاتر مد پر سرعت و متداول تر بودن این مد کاری، زمان بندی ها بر اساس آن قرار داده می شود: (لازم به ذکر است زمان بندی های مد 400 کیلو دو برابر جدول زیر است)

1409986682_table

روند ارسال سیگنال بدین صورت است که در ابتدا یک سیگنال ریست از طریق خط دیتا ارسال می شود. در این حالت حافظه کل چیپ ها پاک (Clear) می شود. بعد از این حالت سیگنال های ارتباطی با زمان بندی ها مناسب ارسال می گردد برای مثال با وجود دو آی سی پشت سر هم و به جهت رنگ سفید و سبز باید ابتدا 0xFFF (رنگ سفید) و سپس 0x0F0 (رنگ سبز خالص) به صورت پشت هم ارسال گردد.

ابزار لازم برای راه اندازی ماژول WS2812 – LED RGB با آردوینو

ترتیب پایه های ماژولWS2812 – LED RGB

ws2812b_pins

نحوه اتصال ماژول WS2812 – LED RGB به آردوینو

51f1a42fce395f8520000001

نمونه برنامه لازم برای راه اندازی ماژول WS2812 – LED RGB با آردوینو

#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#include "WS2812_Definitions.h"
#define PIN 4
#define LED_COUNT 5

// Create an instance of the Adafruit_NeoPixel class called "leds".
// That'll be what we refer to from here on...
Adafruit_NeoPixel leds = Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup()
{
  leds.begin();  // Call this to start up the LED strip.
  clearLEDs();   // This function, defined below, turns all LEDs off...
  leds.show();   // ...but the LEDs don't actually update until you call this.
}

void loop()
{
  // Ride the Rainbow Road
  for (int i=0; i<LED_COUNT*10; i++)
  {
    rainbow(i);
    delay(100);  // Delay between rainbow slides
  }
  
  // Indigo cylon
  // Do a cylon (larson scanner) cycle 10 times
  for (int i=0; i<10; i++)
  {
    // cylon function: first param is color, second is time (in ms) between cycles
    cylon(INDIGO, 500);  // Indigo cylon eye!
  }
  
  // A light shower of spring green rain
  // This will run the cascade from top->bottom 20 times
  for (int i=0; i<20; i++)
  {
    // First parameter is the color, second is direction, third is ms between falls
    cascade(MEDIUMSPRINGGREEN, TOP_DOWN, 100); 
  }
}

// Implements a little larson "cylon" sanner.
// This'll run one full cycle, down one way and back the other
void cylon(unsigned long color, byte wait)
{
  // weight determines how much lighter the outer "eye" colors are
  const byte weight = 4;  
  // It'll be easier to decrement each of these colors individually
  // so we'll split them out of the 24-bit color value
  byte red = (color & 0xFF0000) >> 16;
  byte green = (color & 0x00FF00) >> 8;
  byte blue = (color & 0x0000FF);
  
  // Start at closest LED, and move to the outside
  for (int i=0; i<=LED_COUNT-1; i++)
  {
    clearLEDs();
    leds.setPixelColor(i, red, green, blue);  // Set the bright middle eye
    // Now set two eyes to each side to get progressively dimmer
    for (int j=1; j<3; j++)
    {
      if (i-j >= 0)
        leds.setPixelColor(i-j, red/(weight*j), green/(weight*j), blue/(weight*j));
      if (i-j <= LED_COUNT)
        leds.setPixelColor(i+j, red/(weight*j), green/(weight*j), blue/(weight*j));
    }
    leds.show();  // Turn the LEDs on
    delay(wait);  // Delay for visibility
  }
  
  // Now we go back to where we came. Do the same thing.
  for (int i=LED_COUNT-2; i>=1; i--)
  {
    clearLEDs();
    leds.setPixelColor(i, red, green, blue);
    for (int j=1; j<3; j++)
    {
      if (i-j >= 0)
        leds.setPixelColor(i-j, red/(weight*j), green/(weight*j), blue/(weight*j));
      if (i-j <= LED_COUNT)
        leds.setPixelColor(i+j, red/(weight*j), green/(weight*j), blue/(weight*j));
      }
    
    leds.show();
    delay(wait);
  }
}

// Cascades a single direction. One time.
void cascade(unsigned long color, byte direction, byte wait)
{
  if (direction == TOP_DOWN)
  {
    for (int i=0; i<LED_COUNT; i++)
    {
      clearLEDs();  // Turn off all LEDs
      leds.setPixelColor(i, color);  // Set just this one
      leds.show();
      delay(wait);
    }
  }
  else
  {
    for (int i=LED_COUNT-1; i>=0; i--)
    {
      clearLEDs();
      leds.setPixelColor(i, color);
      leds.show();
      delay(wait);
    }
  }
}

// Sets all LEDs to off, but DOES NOT update the display;
// call leds.show() to actually turn them off after this.
void clearLEDs()
{
  for (int i=0; i<LED_COUNT; i++)
  {
    leds.setPixelColor(i, 0);
  }
}

// Prints a rainbow on the ENTIRE LED strip.
//  The rainbow begins at a specified position. 
// ROY G BIV!
void rainbow(byte startPosition) 
{
  // Need to scale our rainbow. We want a variety of colors, even if there
  // are just 10 or so pixels.
  int rainbowScale = 192 / LED_COUNT;
  
  // Next we setup each pixel with the right color
  for (int i=0; i<LED_COUNT; i++)
  {
    // There are 192 total colors we can get out of the rainbowOrder function.
    // It'll return a color between red->orange->green->...->violet for 0-191.
    leds.setPixelColor(i, rainbowOrder((rainbowScale * (i + startPosition)) % 192));
  }
  // Finally, actually turn the LEDs on:
  leds.show();
}

// Input a value 0 to 191 to get a color value.
// The colors are a transition red->yellow->green->aqua->blue->fuchsia->red...
//  Adapted from Wheel function in the Adafruit_NeoPixel library example sketch
uint32_t rainbowOrder(byte position) 
{
  // 6 total zones of color change:
  if (position < 31)  // Red -> Yellow (Red = FF, blue = 0, green goes 00-FF)
  {
    return leds.Color(0xFF, position * 8, 0);
  }
  else if (position < 63)  // Yellow -> Green (Green = FF, blue = 0, red goes FF->00)
  {
    position -= 31;
    return leds.Color(0xFF - position * 8, 0xFF, 0);
  }
  else if (position < 95)  // Green->Aqua (Green = FF, red = 0, blue goes 00->FF)
  {
    position -= 63;
    return leds.Color(0, 0xFF, position * 8);
  }
  else if (position < 127)  // Aqua->Blue (Blue = FF, red = 0, green goes FF->00)
  {
    position -= 95;
    return leds.Color(0, 0xFF - position * 8, 0xFF);
  }
  else if (position < 159)  // Blue->Fuchsia (Blue = FF, green = 0, red goes 00->FF)
  {
    position -= 127;
    return leds.Color(position * 8, 0, 0xFF);
  }
  else  //160 <position< 191   Fuchsia->Red (Red = FF, green = 0, blue goes FF->00)
  {
    position -= 159;
    return leds.Color(0xFF, 0x00, 0xFF - position * 8);
  }
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#include "WS2812_Definitions.h"

#define PIN 4

#define LED_COUNT 5

// Create an instance of the Adafruit_NeoPixel class called "leds".

// That'll be what we refer to from here on...

Adafruit_NeoPixel leds = Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup()

{

leds.begin(); // Call this to start up the LED strip.

clearLEDs(); // This function, defined below, turns all LEDs off...

leds.show(); // ...but the LEDs don't actually update until you call this.

}

void loop()

{

// Ride the Rainbow Road

for (int i=0; i<LED_COUNT*10; i++)

{

rainbow(i);

delay(100); // Delay between rainbow slides

}

// Indigo cylon

// Do a cylon (larson scanner) cycle 10 times

for (int i=0; i<10; i++)

{

// cylon function: first param is color, second is time (in ms) between cycles

cylon(INDIGO, 500); // Indigo cylon eye!

}

// A light shower of spring green rain

// This will run the cascade from top->bottom 20 times

for (int i=0; i<20; i++)

{

// First parameter is the color, second is direction, third is ms between falls

cascade(MEDIUMSPRINGGREEN, TOP_DOWN, 100);

}

// Implements a little larson "cylon" sanner.

// This'll run one full cycle, down one way and back the other

void cylon(unsigned long color, byte wait)

{

// weight determines how much lighter the outer "eye" colors are

const byte weight = 4;

// It'll be easier to decrement each of these colors individually

// so we'll split them out of the 24-bit color value

byte red = (color & 0xFF0000) >> 16;

byte green = (color & 0x00FF00) >> 8;

byte blue = (color & 0x0000FF);

// Start at closest LED, and move to the outside

for (int i=0; i<=LED_COUNT-1; i++)

{

clearLEDs();

leds.setPixelColor(i, red, green, blue); // Set the bright middle eye

// Now set two eyes to each side to get progressively dimmer

for (int j=1; j<3; j++)

{

if (i-j >= 0)

leds.setPixelColor(i-j, red/(weight*j), green/(weight*j), blue/(weight*j));

if (i-j <= LED_COUNT)

leds.setPixelColor(i+j, red/(weight*j), green/(weight*j), blue/(weight*j));

}

leds.show(); // Turn the LEDs on

delay(wait); // Delay for visibility

}

// Now we go back to where we came. Do the same thing.

for (int i=LED_COUNT-2; i>=1; i--)

{

clearLEDs();

leds.setPixelColor(i, red, green, blue);

for (int j=1; j<3; j++)

{

if (i-j >= 0)

leds.setPixelColor(i-j, red/(weight*j), green/(weight*j), blue/(weight*j));

if (i-j <= LED_COUNT)

leds.setPixelColor(i+j, red/(weight*j), green/(weight*j), blue/(weight*j));

}

leds.show();

delay(wait);

}

// Cascades a single direction. One time.

void cascade(unsigned long color, byte direction, byte wait)

{

if (direction == TOP_DOWN)

{

for (int i=0; i<LED_COUNT; i++)

{

clearLEDs(); // Turn off all LEDs

leds.setPixelColor(i, color); // Set just this one

leds.show();

delay(wait);

}

else

{

for (int i=LED_COUNT-1; i>=0; i--)

{

clearLEDs();

leds.setPixelColor(i, color);

leds.show();

delay(wait);

}

// Sets all LEDs to off, but DOES NOT update the display;

// call leds.show() to actually turn them off after this.

void clearLEDs()

{

for (int i=0; i<LED_COUNT; i++)

{

leds.setPixelColor(i, 0);

}

// Prints a rainbow on the ENTIRE LED strip.

// The rainbow begins at a specified position.

// ROY G BIV!

void rainbow(byte startPosition)

{

// Need to scale our rainbow. We want a variety of colors, even if there

// are just 10 or so pixels.

int rainbowScale = 192 / LED_COUNT;

// Next we setup each pixel with the right color

for (int i=0; i<LED_COUNT; i++)

{

// There are 192 total colors we can get out of the rainbowOrder function.

// It'll return a color between red->orange->green->...->violet for 0-191.

leds.setPixelColor(i, rainbowOrder((rainbowScale * (i + startPosition)) % 192));

}

// Finally, actually turn the LEDs on:

leds.show();

}

// Input a value 0 to 191 to get a color value.

// The colors are a transition red->yellow->green->aqua->blue->fuchsia->red...

// Adapted from Wheel function in the Adafruit_NeoPixel library example sketch

uint32_t rainbowOrder(byte position)

{

// 6 total zones of color change:

if (position < 31) // Red -> Yellow (Red = FF, blue = 0, green goes 00-FF)

{

return leds.Color(0xFF, position * 8, 0);

}

else if (position < 63) // Yellow -> Green (Green = FF, blue = 0, red goes FF->00)

{

position -= 31;

return leds.Color(0xFF - position * 8, 0xFF, 0);

}

else if (position < 95) // Green->Aqua (Green = FF, red = 0, blue goes 00->FF)

{

position -= 63;

return leds.Color(0, 0xFF, position * 8);

}

else if (position < 127) // Aqua->Blue (Blue = FF, red = 0, green goes FF->00)

{

position -= 95;

return leds.Color(0, 0xFF - position * 8, 0xFF);

}

else if (position < 159) // Blue->Fuchsia (Blue = FF, green = 0, red goes 00->FF)

{

position -= 127;

return leds.Color(position * 8, 0, 0xFF);

}

else //160 <position< 191 Fuchsia->Red (Red = FF, green = 0, blue goes FF->00)

{

position -= 159;

return leds.Color(0xFF, 0x00, 0xFF - position * 8);

}

منابع لازم برای راه اندازی ماژول

برچسب ها

علی عزتی24 بهمن 1400

4 9,737 زمان تقریبی مطالعه 2 دقیقه

4 دیدگاه

علی گفت:

30 آذر 1396 در 8:14 ب.ظ

خیلی عالی بود ولی کاش یه فیلم تهیه میکردین…

پاسخ
کیوان گفت:

12 مرداد 1397 در 7:41 ق.ظ

من انجام دادم با ریسه خطی 2811 جواب داد ولی چطور میشه با نرم افزارهایی گرافیکیش کار کرد مثل led edit

پاسخ
1. فرشاد اکرمی گفت:
  
  10 شهریور 1397 در 10:39 ق.ظ
  
  سلام
  جهت طرح سوالات علمی خود به انجمن مراجعه کنید: http://www.eca.ir/forums
  
  پاسخ
... گفت:

16 مرداد 1397 در 8:14 ب.ظ

سلام امكانش هست مدار تقويت جريان ws2811رو تا شش امپر هم بزاريد؟ممنون

پاسخ