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ESP32 开发笔记(三）源码示例 7_WS2812_RMT 使用ESP32的RMT实现彩虹变色效果_mic 朋友w2812 esp32

作者：不正经 | 2024-04-09 03:24:04

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mic 朋友w2812 esp32

开发板购买链接

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a2oq0.12575281.0.0.50111deb2Ij1As&ft=t&id=626366733674

开发板简介
 开发环境搭建 windows

ESP32例程为C语言开发，并非Python/Arduino/AT指令开发，基于ESP-IDF_V4.2框架库，采用纯C语言开发，开发工具为Visual Studio Code

Android(安卓)例程全部为原生Android开发，例程全部支持到SDK版本29 Android 10.0(Q) 开发工具为Andirod Studio 4.0

PC源码例程为Visual Studio 2013开发，C++语言，基于MFC

送的MQTT账号，仅用于同学们开发测试，大家不要用到实际产品上，不定期更换密码，会在QQ群公布

以下列出的例程源码均编写完成（不断增加中），开发教程正在编写
基础例程：
  0_Hello Bug （ESP_LOGX与printf）工程模板/打印调试输出
  1_LED   LED亮灭控制
  2_LED_Task 使用任务方式控制LED
  3_LEDC_PWM    使用LEDC来控制LED实现呼吸灯效果
  4_ADC_LightR 使用ADC读取光敏电阻实现光照传感
  5_KEY_Short_Long 按钮长按短按实现
  6_TouchPad_Interrupt    电容触摸中断实现
  7_WS2812_RMT 使用RMT实现RGB_LED彩虹变色示例
  8_DHT11_RMT 使用RMT实现读取DHT11温湿度传感器
  9_SPI_SDCard   使用SPI总线实现TF卡文件系统示例
  10_IIC_ADXL345 使用IIC总线实现读取ADXL345角度加速度传感器
  11_IIC_AT24C02 使用IIC总线实现小容量数据储存测试
  12_IR_Rev_RMT 使用RMT实现红外遥控接收解码（NEC编码）
  13_IR_Send_RMT 使用RMT实现红外数据发送（NEC编码）
  14_WIFI_Scan 附近WIFI信号扫描示例
  15_WIFI_AP 创建软AP示例
  16_WIFI_AP_TCP_Server 在软AP模式下实现TCP服务端
  17_WIFI_AP_TCP_Client 在软AP模式下实现TCP客户端
  18_WIFI_AP_UDP 在软AP模式下实现UDP通讯
  19_WIFI_STA 创建STA站模连接路由器
  20_WIFI_STA_TCP_Server 在站模式STA下实现TCP服务端
  21_WIFI_STA_TCP_Client    在站模式STA下实现TCP客户端
  22_WIFI_STA_UDP 在站模式STA下实现UDP通讯
  23_LCD_Test LCD液晶触摸屏显示测试
  24_XPT2046_Touch_Test 电阻触摸XPT2046驱动测试触摸校正
ESP32应用例程
Bluetooth_RGBLight Android手机通过蓝牙控制RGB灯变色
Bluetooth_Sensor   Android手机通过蓝牙读取开发板姿态和温度湿度参数
Bluetooth_Test Android手机通过蓝牙与开发板通讯
Encryption_MD5 MD5加密
Encryption_SHA1 SHA1加密
Encryption_SHA256 SHA256加密
EncryptionDecrypt_AES_CBC AES_CBC加密
EncryptionDecrypt_AES_ECB AES_ECB加密
ESP32_SmartConfig 通过Android手机配置WIFI连网
HTTP_GET_Request_Weather HTTP Get请求天气预报
JSON_Package 创建JSON数据包
JSON_Parsing 解析JSON数据包
LCD JPEG_Effect 解码JGEG图片特效显示
MQTT MQTT通讯测试
Android（安卓）工具源码
  ESP32_Bluetooth_Chat Android通过蓝牙与开发板通讯测试
  ESP32_Bluetooth_RGBLight Android通过蓝牙控制开发板RGB灯
  ESP32_Bluetooth_Sensor Android通过蓝牙读取开发板3D姿态和温度湿度数据
  ESP32_SmartConfig Android手机配置WIFI配网
  MQTT_Test Android与开发板通过MQTT协议通讯
  TCP_Client Android作为TCP客户端与开发板通讯
  UDP_Client Android通过UDP协议与开发板通讯
PC(Visual Studio 2013 C++ MFC)工具源码
MQTT_调试助手 PC通过MQTT与开发板通讯
TCP 调试助手 PC通过TCP服务器/客户端与开发板通讯
UDP 调试助手 PC通过UDP与开发板通讯
LVGL源码
  LVGL_Full_Test LVGL官方例程（使用到了大分部控件）
LVGL_Arc_Test 圆弧指示器通过触摸动态改变值
LVGL_Bar_Test 通过动画方式动态演示Bar进度条的使用方法
  LVGL_Button_Test 通过5种不同动态效果的按钮学习按钮的创建与使用
  LVGL_ButtonMatrix_Test 创建一个计算器布局来演示矩阵按钮控件的使用
  LVGL_Calendar_Test 日历控件的创建和使用
  LVGL_Canvas_Test 透明画布和画一个圆角过渡色矩形并旋转角度学习画布的使用
  LVGL_Chart_Test 通过创建三个不同风格的图表来学习图表控件的使用
  LVGL_Checkbox_Test 学习复选框控件的创建和使用
  LVGL_ColorPicker_Test 创建一个颜色选择器并动态显示当前颜色的RGB值
  LVGL_Container_Test 在内容控件上动态创建三个文本标签学习内容控件的自适应布局
  LVGL_Drop_down_List_Test 创建三个不同类型的下拉选择控件
  LVGL_Gauge_Test 创建一个动态仪表和静态多指针仪表
  LVGL_Image_Test 通过四个滑动条控件控制图片颜色的变化来学习图像控件的使用
  LVGL_ImageButton_Test   创建一个图片背景的图像按钮
  LVGL_Keyboard_Test 通过一个文本输入框控件还学习键盘控件的调用关闭设置
  LVGL_Label_Test   创建内容颜色可变，长文本滚动展示，带阴影3D效果三个标签控件
LVGL_LED_Test   创建三个LED，学习LED控件的调光，颜色，开关的设置
  LVGL_Line_Test   通过二维数组创建一段折线来演示线控件的使用
  LVGL_LineMeter_Test 创建两个不同的线段弧形指示器动态展示数据
  LVGL_List_Test 创建一个带图标的列表控件
  LVGL_MessageBox_Test 创建一个带按钮的消息框控件
  LVGL_ObjectMask_Test 创建一个变幻色的文本学习蒙版遮罩效果
  LVGL_Page_Test 学习页面控件的使用
  LVGL_Roller_Test 通过示例学习滑动列表选择器控件
  LVGL_Slider_Test 创建一个单向和一个双向滑动条控件
  LVGL_Spinbox_Test 学习微调控件的使用
  LVGL_Spinner_Test 创建三个不同的环形加载器
  LVGL_Switch_Test 创建两个不同的开关控件
  LVGL_Table_Test 创建一个简单的表格
  LVGL_Tabview_Test 实现三页的页面切换学习Tabview控件
  LVGL_Textarea_Test 长按实现打字机效果的Textarea控件
  LVGL_Tileview_Test 实现四面环形触摸切换的Tileview控件
  LVGL_Window_Test 创建一个窗口，带设置子窗口学习窗口控件的使用

RMT（Remote Control）模块驱动程序可用于发送和接收红外遥控信号。由于RMT模块的灵活性，该驱动程序还可用于生成或接收许多其他类型的信号。

信号由一系列脉冲组成，由RMT的发射器根据值列表生成。这些值定义了脉冲持续时间和二进制电平，请参见下文。发射器还可以提供载波，并使用提供的脉冲对其进行调制。

发送调制图示：

在接收器中，一系列脉冲被解码为包含脉冲持续时间和二进制电平的值列表。可以应用滤波器以从输入信号中去除高频噪声。

接收调制图示：

WS2812简介

WS2812只需一根信号线就能控制灯带上所有led。多个灯带间可以通过串联轻松延长。在30hz的刷新频率下一个信号线能够控制至多500个led。

-内置信号整形电路，任何一个像素点收到信号后经过波形整形再输出，保证线路波形畸变不会累加。
-内置上电复位和掉电复位电路。
-每个像素点的三基色颜色可实现256级亮度显示，完成16777216种颜色的全真色彩显示，扫描频率不低于400Hz/s。
-串行级联接口，能通过一根信号线完成数据的接收与解码。
-任意两点传传输距离在不超过5米时无需增加任何电路。
-当刷新速率30帧/秒时，低速模式级联数不小于512点，高速模式不小于1024点。
-数据发送速度可达800Kbps。
-光的颜色高度一致，性价比高。

原理

WS2812B是一个集控制电路与发光电路于一体的智能外控LED光源。其外型与一个5050LED灯珠相同，每个元件即为一个像素点。像素点内部包含了智能数字接口数据锁存信号整形放大驱动电路，还包含有高精度的内部振荡器和可编程定电流控制部分，有效保证了像素点光的颜色高度一致。

WS2812B为新一代的RGB5050将控制电路与RGB芯片集成在一个5050封装的元器件中，构成一个完整的外控像素点。

时序

串行连接示意：

一、硬件设计/原理

查看开发板原理图，RGB灯的信号输入脚连接在主控的GPIO16引脚上，知道了RMT的功能和RGB灯的时序就可以进行代码的编写了。

二、程序设计

先引用必要头文件


// WS2812_RGB Example
 
#include <freertos/FreeRTOS.h>
#include <freertos/task.h>
#include <soc/rmt_struct.h>
#include <esp_system.h>
#include <nvs_flash.h>
#include <driver/gpio.h>
#include <stdio.h>
#include "ws2812.h"
#include <esp_log.h>

主函数


void app_main()
{
	ESP_LOGI(TAG, "APP Start......");
	nvs_flash_init();
	ws2812B_init(WS2812_PIN);
	xTaskCreate(rainbow, "ws2812 rainbow demo", 4096, NULL, 10, NULL);
	return;
}

WS2813B逻辑0逻辑1和重启时序


#define PULSE_T0H	(  350 / (DURATION * DIVIDER));
#define PULSE_T1H	(  900 / (DURATION * DIVIDER));
#define PULSE_T0L	(  900 / (DURATION * DIVIDER));
#define PULSE_T1L	(  350 / (DURATION * DIVIDER));
#define PULSE_TRS	(50000 / (DURATION * DIVIDER));

WS2813B初始化


void ws2812B_init(int gpioNum)
{
	DPORT_SET_PERI_REG_MASK(DPORT_PERIP_CLK_EN_REG, DPORT_RMT_CLK_EN);
	DPORT_CLEAR_PERI_REG_MASK(DPORT_PERIP_RST_EN_REG, DPORT_RMT_RST);
	rmt_set_pin((rmt_channel_t)RMTCHANNEL, RMT_MODE_TX, (gpio_num_t)gpioNum);
	ws2812_initRMTChannel(RMTCHANNEL);
	RMT.tx_lim_ch[RMTCHANNEL].limit = MAX_PULSES;
	RMT.int_ena.ch0_tx_thr_event = 1;
	RMT.int_ena.ch0_tx_end = 1;
 
	ws2812_bits[0].level0 = 1;
	ws2812_bits[0].level1 = 0;
	ws2812_bits[0].duration0 = PULSE_T0H;
	ws2812_bits[0].duration1 = PULSE_T0L;
	ws2812_bits[1].level0 = 1;
	ws2812_bits[1].level1 = 0;
	ws2812_bits[1].duration0 = PULSE_T1H;
	ws2812_bits[1].duration1 = PULSE_T1L;
 
	esp_intr_alloc(ETS_RMT_INTR_SOURCE, 0, ws2812_handleInterrupt, NULL, &rmt_intr_handle);
	return;
}

初始化RMT通道


void ws2812_initRMTChannel(int rmtChannel)
{
	RMT.apb_conf.fifo_mask = 1;  //enable memory access, instead of FIFO mode.
	RMT.apb_conf.mem_tx_wrap_en = 1; //wrap around when hitting end of buffer
	RMT.conf_ch[rmtChannel].conf0.div_cnt = DIVIDER;
	RMT.conf_ch[rmtChannel].conf0.mem_size = 1;
	RMT.conf_ch[rmtChannel].conf0.carrier_en = 0;
	RMT.conf_ch[rmtChannel].conf0.carrier_out_lv = 1;
	RMT.conf_ch[rmtChannel].conf0.mem_pd = 0;
	RMT.conf_ch[rmtChannel].conf1.rx_en = 0;
	RMT.conf_ch[rmtChannel].conf1.mem_owner = 0;
	RMT.conf_ch[rmtChannel].conf1.tx_conti_mode = 0;    //loop back mode.
	RMT.conf_ch[rmtChannel].conf1.ref_always_on = 1;    // use apb clock: 80M
	RMT.conf_ch[rmtChannel].conf1.idle_out_en = 1;
	RMT.conf_ch[rmtChannel].conf1.idle_out_lv = 0;
	return;
}

设置颜色


void ws2812_setColors(unsigned int length, rgbVal *array)
{
	unsigned int i;
	ws2812_len = (length * 3) * sizeof(uint8_t);
	ws2812_buffer = malloc(ws2812_len);
	for (i = 0; i < length; i++) {
		ws2812_buffer[0 + i * 3] = array[i].g;
		ws2812_buffer[1 + i * 3] = array[i].r;
		ws2812_buffer[2 + i * 3] = array[i].b;
	}
	ws2812_pos = 0;
	ws2812_half = 0;
	ws2812_copy();
	if (ws2812_pos < ws2812_len){
		ws2812_copy();
	}
	ws2812_sem = xSemaphoreCreateBinary();
	RMT.conf_ch[RMTCHANNEL].conf1.mem_rd_rst = 1;
	RMT.conf_ch[RMTCHANNEL].conf1.tx_start = 1;
	xSemaphoreTake(ws2812_sem, portMAX_DELAY);
	vSemaphoreDelete(ws2812_sem);
	ws2812_sem = NULL;
	free(ws2812_buffer);
	return;
}

将颜色填充到RMT缓存


 
void ws2812_copy()
{
	unsigned int i, j, offset, len, bit;
	offset = ws2812_half * MAX_PULSES;
	ws2812_half = !ws2812_half;
	len = ws2812_len - ws2812_pos;
	if (len > (MAX_PULSES / 8)){
		len = (MAX_PULSES / 8);
	}
	if (!len) {
		for (i = 0; i < MAX_PULSES; i++)
		RMTMEM.chan[RMTCHANNEL].data32[i + offset].val = 0;
		return;
	}
	for (i = 0; i < len; i++) {
		bit = ws2812_buffer[i + ws2812_pos];
		for (j = 0; j < 8; j++, bit <<= 1) {
			RMTMEM.chan[RMTCHANNEL].data32[j + i * 8 + offset].val =
			ws2812_bits[(bit >> 7) & 0x01].val;
		}
		if (i + ws2812_pos == ws2812_len - 1){
			RMTMEM.chan[RMTCHANNEL].data32[7 + i * 8 + offset].duration1 = PULSE_TRS;
		}
	}
	for (i *= 8; i < MAX_PULSES; i++){
		RMTMEM.chan[RMTCHANNEL].data32[i + offset].val = 0;
	}
	ws2812_pos += len;
	return;
}

实现彩虹效果的任务函数


// 彩虹效果实现函数
void rainbow(void *pvParameters)
{
	const uint8_t anim_step = 10;
	const uint8_t anim_max = 250;
	const uint8_t pixel_count = 64; // Number of your "pixels"
	const uint8_t delay = 25; // duration between color changes
	rgbVal color = makeRGBVal(anim_max, 0, 0);
	uint8_t step = 0;
	rgbVal color2 = makeRGBVal(anim_max, 0, 0);
	uint8_t step2 = 0;
	rgbVal *pixels;
	pixels = malloc(sizeof(rgbVal) * pixel_count);
	while (1) {
		color = color2;
		step = step2;
		for (uint8_t i = 0; i < pixel_count; i++) {
			pixels[i] = color;
			if (i == 1) {
				color2 = color;
				step2 = step;
			}
			switch (step) {
				case 0:
					color.g += anim_step;
					if (color.g >= anim_max)
						step++;
				break;
				case 1:
					color.r -= anim_step;
					if (color.r == 0)
						step++;
				break;
				case 2:
					color.b += anim_step;
					if (color.b >= anim_max)
						step++;
				break;
				case 3:
					color.g -= anim_step;
					if (color.g == 0)
						step++;
				break;
				case 4:
					color.r += anim_step;
					if (color.r >= anim_max)
						step++;
				break;
				case 5:
					color.b -= anim_step;
					if (color.b == 0)
						step = 0;
				break;
			}
		}
		ws2812_setColors(pixel_count, pixels);
		delay_ms(delay);
	}
}

三、下载测试

打开ESP-IDF Command Prompt

cd命令进入此工程目录

cd F:\ESP32_DevBoard_File\7_WS2812_RMT

查看电脑设备管理器中开发板的串口号

执行idf.py -p COM9 flash monitor从串口9下载并运行打开口显示设备调试信息 Ctrl+c退出运行

查看开发板的RGB灯开始变换颜色

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