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STM32+PWM+DMA驱动WS2812

news 2025/5/23 5:33:28

WS2812是一款流行的全彩LED灯珠，它具有集成控制电路和RGB三色LED的特点，可以通过单线控制实现全彩显示效果。在STM32平台上，我们可以通过PWM（脉宽调制）和DMA（直接内存访问）来高效驱动WS2812灯珠。本文将详细介绍如何使用STM32的PWM和DMA来驱动WS2812，包括硬件连接、软件配置和代码实现。

硬件连接

首先，我们需要将WS2812灯珠连接到STM32开发板。通常，WS2812的DIN（数据输入）引脚需要连接到STM32的一个定时器的PWM输出引脚。例如，我们可以使用STM32F103C8T6的PA8引脚（对应定时器1的通道1）。

WS2812 DIN -> STM32 PA8 (TIM1_CH1)
WS2812 VCC -> STM32 5V
WS2812 GND -> STM32 GND

软件配置

使用STM32CubeMX配置PWM和DMA：

配置时钟：确保系统时钟和定时器时钟配置正确，以满足WS2812的通信频率要求（通常为800kHz）。
配置定时器：设置定时器的预分频值和自动重载值，以生成800kHz的PWM波形。
配置PWM：在定时器中配置PWM模式，设置合适的占空比来表示WS2812的数据编码（1和0）。
配置DMA：设置DMA通道，使其能够在每次PWM周期结束时自动更新PWM的占空比。
生成代码：在STM32CubeMX中生成初始化代码。

代码实现

以下是基于HAL库的STM32代码实现：

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "ws2812.h"// 定义WS2812的PWM参数
#define WS2812_TIM_HANDLE htim1
#define WS2812_TIM_CHANNEL TIM_CHANNEL_1
#define WS2812_DMA_HANDLE hdma_tim1_ch1// WS2812初始化函数
void WS2812_Init(void) {// 初始化DMAHAL_DMA_Init(&WS2812_DMA_HANDLE);__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();// 初始化定时器HAL_TIM_PWM_Init(&WS2812_TIM_HANDLE);TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;sConfigOC.Pulse = 0; // 初始化占空比为0sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&WS2812_TIM_HANDLE, &sConfigOC, WS2812_TIM_CHANNEL);// 启动PWMHAL_TIM_PWM_Start(&WS2812_TIM_HANDLE, WS2812_TIM_CHANNEL);// 配置DMAHAL_TIM_PWM_Start_DMA(&WS2812_TIM_HANDLE, WS2812_TIM_CHANNEL, (uint32_t*)ws2812_buffer, LED_NUM * 24);
}// 设置WS2812的颜色
void WS2812_SetPixelColor(uint16_t num, uint8_t R, uint8_t G, uint8_t B) {if (num >= LED_NUM) return;uint16_t index = num * 24;for (int i = 0; i < 8; i++) {ws2812_buffer[index + i] = (G & (0x80 >> i)) ? WS2812_BIT_1 : WS2812_BIT_0;ws2812_buffer[index + i + 8] = (R & (0x80 >> i)) ? WS2812_BIT_1 : WS2812_BIT_0;ws2812_buffer[index + i + 16] = (B & (0x80 >> i)) ? WS2812_BIT_1 : WS2812_BIT_0;}
}// 更新WS2812显示
void WS2812_Show(void) {HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&WS2812_TIM_HANDLE, WS2812_TIM_CHANNEL, (uint32_t*)ws2812_buffer, LED_NUM * 24);
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_DMA_Init();MX_TIM1_Init();WS2812_Init();while (1) {// 示例：循环设置颜色for (int i = 0; i < LED_NUM; i++) {WS2812_SetPixelColor(i, (i * 256 / LED_NUM) % 256, (i * 512 / LED_NUM) % 256, (i * 768 / LED_NUM) % 256);}WS2812_Show();HAL_Delay(500);}
}