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瑞薩RA0單片機連載之SPI驅(qū)動WB2812B

作者：lulugl 時間：2025-07-15 來源： 收藏

1   前言

WS2812B是一種數(shù)字可編程LED燈條，也被稱為NeoPixel。它由RGB（紅、綠、藍）三種顏色的LED組成，并集成了控制電路和信號處理功能。每個WS2812B LED 都有一個唯一的地址，并可以通過單個數(shù)據(jù)線進行串聯(lián)連接。

WS2812B具有以下特點：

高度可編程性：每個LED可以獨立地設(shè)置顏色和亮度，因此可以實現(xiàn)各種動態(tài)效果和彩色變化。

簡單的控制接口：WS2812B使用單個數(shù)據(jù)線進行通信，通過發(fā)送特定的序列來控制每個LED的顏色和亮度。

低功耗：WS2812B采用高效的LED驅(qū)動技術(shù)，具有較低的功耗，適合電池供電的應(yīng)用。

靈活的應(yīng)用：WS2812B可廣泛應(yīng)用于室內(nèi)裝飾、燈光藝術(shù)、電子產(chǎn)品原型設(shè)計等領(lǐng)域，具有豐富的創(chuàng)意空間和應(yīng)用場景。

24bit數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

G7 G6 G5 G4 G3 G2 G1 G0 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0

注：高位先發(fā)，按照GRB 的順序發(fā)送數(shù)據(jù)。

2   引腳圖

1752577683199524.png

引腳功能


序號
符號
管腳名

功能描述

1
VDD
電源
供電管腳
2
DOUT
數(shù)據(jù)輸出
控制數(shù)據(jù)信號輸出
3
VSS
地
信號接地和電源接地
4
DIN
數(shù)據(jù)輸入
控制數(shù)據(jù)信號輸入


當然，在使用的過程中，我們往往會使用不止一個LED燈，會將多個燈級聯(lián)成燈帶或者燈板，我們這次使用的就是燈板。

具體級聯(lián)方式如下：

典型應(yīng)用數(shù)據(jù)：外圍電路不需要加濾波電容

1752577967649450.png

其中DIN作為數(shù)據(jù)的輸入端，每個LED需要24位數(shù)據(jù)控制，多出的數(shù)據(jù)會通過DOUT 引腳傳遞給下一個LED，以此類推，當WS2812 接收到280us 以上的低電平時，數(shù)據(jù)被寫入LED，燈的顏色改變。

以下是數(shù)據(jù)的表示方法：

數(shù)據(jù)傳輸時間

T0H
0碼，高電平時間
220ns~380ns
T1H
1碼，高電平時間
580ns~1μs
T0L
0碼，低電平時間
580ns~1μs
T1L
1碼，低電平時間
580ns~1μs
RES
幀單位，低電平時間
280μs以上

時序波形圖

輸入碼型：

image.png

連接方法：

1752578307315603.png

此次我采用SPI 的方式來驅(qū)動。SPI的時鐘調(diào)整為8MHz，發(fā)送一字節(jié)正好是1.25us，給ws2812 發(fā)送0即通過SPI 總線發(fā)送11000000b，發(fā)送1 即通過SPI 總線發(fā)送11111100b，非常巧妙的一種方式。

根據(jù)以上原理，我先配置SPI的stack如下：

1752578342755780.png

經(jīng)查看原理圖，配置SPI 的MOSI 為P101。

生成工程后，編寫代碼ws2812b.c 如下：

view plaincopy to clipboardprint?

1. #include “ws2812.h”

2.

3. static uint8_t spidate[SPIBUFL] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

4. 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,0x00, 0x00,

5. 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,0x00, 0x00,

6. 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,0x00, 0x00,

7. 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,0x00, 0x00,

8. 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,0x00, 0x00,

9.

10. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8,

11. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

12. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

13.

14. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

15. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8,

16. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

17.

18. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

19. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

20. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8,

21.

22. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

23. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8,

24. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8,

25.

26. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8,

27. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

28. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8,

29.

30. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8,

31. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8,

32. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

33.

34. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8,

35. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8,

36. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8,

37.

38. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8,

39. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

40. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

41.

42. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

43. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8,

44. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

45.

46. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

47. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

48. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8,

49.

50. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

51. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8,

52. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8,

53.

54. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8,

55. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

56. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8,

57.

58. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8,

59. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8,

60. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0,

61.

62. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8,

63. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8,

64. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8,

65.

66. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8, 0xf8,

67. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8, 0xf8,

68. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8, 0xf8,

69.

70. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8, 0xf8, 0xf8,

71. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8, 0xf8, 0xf8,

72. 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xc0, 0xf8, 0xf8, 0xf8, 0xf8

73. };

74.

75. void ws2812Init(void)

76. {

77. R_SAU_SPI_Open(&g_spi0_ctrl, &g_spi0_cfg);

78.

79. }

80.

81. void show(void)

82. {

83. R_SAU_SPI_Write(&g_spi0_ctrl, spidate,SPIBUFL, SPI_BIT_WIDTH_8_BITS);

84. R_BSP_SoftwareDelay(80, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);

85. }

86.

87. void clear(void)

88. {

89. memset(& spidate[NUMRES], 0xc0, (NUMPIXELS) * 3 * 8);

90. }

91.

92. void setPixelColor(uint16_t n, uint8_t g, uint8_t r, uint8_t b)

93. {

94. if (n < NUMPIXELS) {

95. uint8_t *p;

96. p = &spidate[NUMRES + n * 24];

97. for(uint8_t i = 0; i < 8; i++)

98. {

99. *(p + i) = (0 == (g & (1 << (7 - i)))) ? 0xc0 : 0xf8;

100. }

101. for(uint8_t i = 0; i < 8; i++)

102. {

103. *(p + i + 8) = (0 == (r & (1 << (7 - i)))) ? 0xc0 : 0xf8;

104. }

105. for(uint8_t i = 0; i < 8; i++)

106. {

107. *(p + i + 16) = (0 == (b & (1 << (7 - i)))) ? 0xc0 :0xf8;

108. }

109. }

110. }

ws18b20c.h：

view plaincopy to clipboardprint?

1. #ifndef WS2812_H_

2. #define WS2812_H_

3. #include “hal_data.h”

4.

5. #define NUMPIXELS (8)

6. #define NUMRES (60)

7. #define SPIBUFL ((NUMPIXELS) * 3 * 8 + NUMRES)

8.

9. void ws2812Init(void);

10. void show(void);

11. void clear(void);

12. void setPixelColor(uint16_t n, uint8_t g, uint8_t r, uint8_t b);

13.

14. #endif /* WS2812_H_ */

在主函數(shù)中添加測測試代碼如下：

view plaincopy to clipboardprint?

1. void sau_spi_callback(spi_callback_args_t *p_args)

2. {

3. (void)p_args;

4. /* TODO: add your own code here */

5. }

6.

7. /*******************************************************************************************************************//**

8. * main() is generated by the RA Configuration edi tor and is used to generate threads if an RTOS is us ed. This function

9. * is called by main() when no RTOS is used.

10.**********************************************************************************************************************/

11. void hal_entry(void)

12. {

13. /* TODO: add your own code here */

14. ws2812Init();

15.

16. while(1)

17. {

18. clear();

19.

20. for(uint8_t i = 0; i < NUMPIXELS; i++)

21. {

22. setPixelColor(i, i*8+2, i*2, i*15);

23. show();

24. R_BSP_SoftwareDelay(50, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);

25. }

26.

27. }

28.

29.

30. #if BSP_TZ_SECURE_BUILD

31. /* Enter non-secure code */

32. R_BSP_NonSecureEnter();

33. #endif

34. }

代碼的主要思路是，將寫入buff先清零，然后向數(shù)據(jù)中寫信指定個數(shù)的RGB 數(shù)據(jù)，最后刷新到spi 總線之中。

（本文來源于《EEPW》202507）
關(guān)鍵詞： 202507 瑞薩 RA0單片機 MCU

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