[GD32L233C-START 评测] 03.WS2812B驱动实现之PWM+DMA

xld0932 2021-12-14 22:00 楼主

1、简介

上一篇我们介绍了通过GPIO引脚来模拟WS2812B的时序逻辑，来实现对彩色灯带的控制和显示；但通过GPIO实现的方式是独占式的，在写入时序数据时，是不能够被打断的；程序的移植性很差，相同的MCU如果运行的时钟频率变化了，对应控制WS2812B的逻辑时序也需要跟着做相应的调整，更不要说在不同MCU之间进行移植了；当然MCU可使用的资源远不止一个GPIO，我们还可以通过其它方式巧妙的来实现，本节主要就是介绍了使用MCU定时器的PWM功能，结合DMA来实现对WS2812B的时序逻辑控制。

2、定时器的选择

GD32L233x系列的MCU带有6种类型的定时器，如下图所示；我们可以看到通用L1类型的定时器8和定时器11是不支持DMA功能的；所以我们就可以在其它几个定时器中任选一个；下面的程序中我们选择的是定时器1，使用定时器1的通道1，对应的GPIO端口是PA1，对应的复用功能是AF1；

3、主要实现代码


……

/*******************************************************************************
 * @brief * @param       
 * @retval      
 * @attention *******************************************************************************/
static void WS2812B_Write24Bits(uint8_t R, uint8_t G, uint8_t B)
{
    for(uint8_t i = 0; i < 8; i++)
    {
        if((G << i) & 0x80)
        {
            RGB_BitBuffer[i + 0x00] = WS2812B_PWM_BIT_H;
        }
        else
        {
            RGB_BitBuffer[i + 0x00] = WS2812B_PWM_BIT_L;
        }
    }

    for(uint8_t i = 0; i < 8; i++)
    {
        if((R << i) & 0x80)
        {
            RGB_BitBuffer[i + 0x08] = WS2812B_PWM_BIT_H;
        }
        else
        {
            RGB_BitBuffer[i + 0x08] = WS2812B_PWM_BIT_L;
        }
    }

    for(uint8_t i = 0; i < 8; i++)
    {
        if((B << i) & 0x80)
        {
            RGB_BitBuffer[i + 0x10] = WS2812B_PWM_BIT_H;
        }
        else
        {
            RGB_BitBuffer[i + 0x10] = WS2812B_PWM_BIT_L;
        }
    }

    RGB_BitBuffer[0] += RGB_StartByte;
    RGB_StartByte     = 0;

    __disable_irq();

    dma_transfer_number_config(DMA_CH0, 24);
    dma_channel_enable(DMA_CH0);
    timer_enable(TIMER1);
    while(!dma_flag_get(DMA_CH0, DMA_FLAG_FTF));
    timer_disable(TIMER1);
    dma_channel_disable(DMA_CH0);
    dma_flag_clear(DMA_CH0, DMA_FLAG_FTF);

    __enable_irq();
}

……

/*******************************************************************************
 * @brief       
 * @param       
 * @retval      
 * @attention   
*******************************************************************************/
void WS2812B_Init(void)
{
    dma_parameter_struct        dma_data_parameter;
    timer_parameter_struct      timer_initpara;
    timer_oc_parameter_struct   timer_ocinitpara;

    rcu_periph_clock_enable(WS2812B_GPIO_CLK);
    gpio_mode_set(WS2812B_GPIO_PORT, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, WS2812B_GPIO_PIN);
    gpio_output_options_set(WS2812B_GPIO_PORT, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, WS2812B_GPIO_PIN);
    gpio_af_set(WS2812B_GPIO_PORT, GPIO_AF_1, WS2812B_GPIO_PIN);

    rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA);

    dma_deinit(DMA_CH0);

    dma_data_parameter.periph_addr  = (uint32_t)TIMER1_DMATB_ADDR;
    dma_data_parameter.periph_inc   = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;
    dma_data_parameter.memory_addr  = (uint32_t)RGB_BitBuffer;
    dma_data_parameter.memory_inc   = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;
    dma_data_parameter.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_16BIT;
    dma_data_parameter.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_16BIT;
    dma_data_parameter.direction    = DMA_MEMORY_TO_PERIPHERAL;
    dma_data_parameter.number       = 24;
    dma_data_parameter.priority     = DMA_PRIORITY_HIGH;
    dma_data_parameter.request      = DMA_REQUEST_TIMER1_UP;
    dma_init(DMA_CH0, &dma_data_parameter);

    dma_circulation_disable(DMA_CH0);

//  dma_channel_enable(DMA_CH0);

    rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER1);

    timer_deinit(TIMER1);

    timer_struct_para_init(&timer_initpara);
    timer_initpara.prescaler        = 0;
    timer_initpara.alignedmode      = TIMER_COUNTER_EDGE;
    timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;
    timer_initpara.period           = 79;               //---800kHz
    timer_initpara.clockdivision    = TIMER_CKDIV_DIV1;
    timer_init(TIMER1, &timer_initpara);

    timer_channel_output_struct_para_init(&timer_ocinitpara);
    timer_ocinitpara.outputstate    = TIMER_CCX_ENABLE;
    timer_ocinitpara.ocpolarity     = TIMER_OC_POLARITY_HIGH;
    timer_channel_output_config(TIMER1, TIMER_CH_1, &timer_ocinitpara);

    timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER1, TIMER_CH_1, 0);
    timer_channel_output_mode_config(TIMER1, TIMER_CH_1, TIMER_OC_MODE_PWM0);
    timer_channel_output_shadow_config(TIMER1, TIMER_CH_1, TIMER_OC_SHADOW_DISABLE);

    timer_dma_transfer_config(TIMER1, TIMER_DMACFG_DMATA_CH1CV, TIMER_DMACFG_DMATC_1TRANSFER);
    timer_dma_enable(TIMER1, TIMER_DMA_UPD);

    timer_auto_reload_shadow_enable(TIMER1);

//  timer_enable(TIMER1);

    WS2812B_DisplayAllRed();    SysTick_DelayMS(500);
    WS2812B_DisplayAllGreen();  SysTick_DelayMS(500);
    WS2812B_DisplayAllBlue();   SysTick_DelayMS(500);

    RGB_StartByte = 13;
    TASK_Append(TASK_ID_WS2812B, WS2812B_DisplayFullColor, 50);
}

……

4、运行视频效果

5、工程源码

Template_WS2812B_PWM.zip (391.41 KB)
(下载次数: 144, 2021-12-14 21:50 上传)

6、需要解答

如附件程序中的配置，一共有60个灯珠，一个灯珠需要24个PWM周期的时序控制，60个灯珠是串行的，所以点亮60个灯珠需要DMA搬运60次数据；在DMA搬运数据时，发现第一次的PWM高电平占用的时间是不正确的（Delta_A为100ns、Delta_B为310ns），如下图所示；在程序做了修正后（强制在延长第一个PWM高电平占比，使Delta_A与Delta_B的时间相等），才调节到正常状态，如最后一张图所示；有哪个小伙伴或者原厂FAE知道原因的，可以解答一下吗？