STC15單片機驅動WS2812B七彩LED(彙編混合編程)

WS2812B七彩LED具有集成度高、使用方便等特點,但是800K的數據速率(IO變化速率高達2.4M),對單片機提出了較高的要求,通常是採用SPI+DMA方式驅動,

也有人採用彙編實現,但是要預先把數據轉換爲按bit存放,在LED級連數量較多的情況下,需要佔用極多的存儲空間。

在驅動WS2812B上花費了太多的時間,走了不少彎路,記錄下來:

  • 簡易數字分析儀採樣頻率最高只有4M,即測量精度爲250ns,而信號寬度要求爲400ns和850ns,這樣測量的結果存在較大的誤差,讓人誤以爲信號跳變無規律,
    迷失了方向;解決的辦法就是利用STC單片機主時鐘的內分頻功能,語句:CLK_DIV |= 0x07; 將主頻降低128倍,這樣測量的波形就足夠準確了。
  • STC15系列可以使用內置振盪電路,主頻高達27M,高速纔有足夠的時間進行數據處理,最終選擇的是24M的主頻。
  • 彙編與C混合編程,開始以爲很複雜,做了發現不是很困難,主要還是對彙編本身的理解。
    1、形式上,在C語言中通過#pragma ASM和#pragma ENDASM內嵌彙編語句;
    2、編譯器在使用內嵌語句的文件右鍵菜單選擇Option,選中Generate assembler SRC file 和 assemble SRC file;
    3、子程序調用時的參數傳遞上,一般是用R7,R5,R3,具體可以看編譯生成的SRC文件;
  • 最初採用高級語言的兩層循環嵌套,內層通過移位實現8個比特輸出,外層依次處理每個比特,但是兩層循環之間的時延較長,導致輸出的波形不規則;
    最終打破結構化編程的框架,利用每個比特中850ns輸出的長信號進行數據處理,實現了完美波形輸出;
  • 在LED數量較多的情況下,發現會有閃爍,經常時間的查找,最後判斷是信號輸出期間產生硬件中斷,導致輸出的波形有跳變,導致不特定位置的LED出現閃爍;

s1

128分頻下的輸出波形

源代碼:

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:臨時存儲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
;    當寄存器R1=1,說明是最後一位,則準備下一字節
    INC        DPTR        ;1
    MOVX    A, @DPTR    ;2
    MOV      R1,#9        ;2
    DJNZ    R5, SA_PHASE3    ;4
;    R5=0,結束
    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
;    當寄存器R1=1,說明是最後一位,則準備下一字節
    INC        DPTR        ;1
    MOVX    A, @DPTR    ;2
    MOV      R1,#9        ;2
    NOP
    DJNZ    R5, SA_BIT1_9TH    ;4
;    R5=0,結束
    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;
}

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